에어포일의 시위선과 평균캠버선

에어포일과 공기 흐름의 관계, 더 나아가 항공역학을 공부하기 위해서는 에어포일의 ‘시위선’과 ‘평균 캠버선’을 알아두어야 한다. 이번 글에서는 이 둘을 비교하고자 한다. 

 

 

시위선(Chord Line)

시위선의 정의는 에어포일의 앞전과 뒷전을 연결하는 선이다. 이 시위선은 공기의 흐름과 에어포일과의 관계를 설명할 때 굉장히 중요한 선이다. 붙임각과 받음각을 결정하는 기준점이기 때문이다.

 

시위선은 영어로 코드라인이라고도 하는데, 이때 코드는 음악에서는 현악기 연주에서 두 음을 잇는 화음을 의미한다. 두 음을 잇는다는 것은 직선으로 연결되어 있다는 것이다. 동시에 두 음이 통해야 하니 말이다. 동시에 코드는 현(弦)을 의미한다. 현은 곧 활시위인데 시위가 팽팽하지 않고서는 활을 쏘아 보내기 어렵다. 이런 의미에서 시위선 또는 코드라인은 두 점을 팽팽하게 잇는 선이다.

 

 

평균 캠버선(Mean Camber Line)

평균 캠버선은 에어포일의 윗면과 아랫면 사이의 중간 지점을 잇는 선이다. 이를 다르게 표현하면 앞전부터 뒷전까지, 무수히 많이 존재하는 내접원들의 중심을 연결한 선이다.

 

이 평균 캠버선은 블레이드가 얼마나 굽었는지를 나타내며 항공역학적 특성을 결정하는 요소이다. 그렇다면 캠버란 무엇일까?

 

캠버란, 에어포일의 곡률을 의미한다. 시위선과 평균캠버선 사이의 거리를 의미하며, 이 두 거리가 최대가 될 때 ‘최대캠버’라는 표현을 쓴다.

 

평균 캠버선은 직선일까? 아니면 곡선일까?

 

정답은 직선일 수도, 곡선일 수도 있다. 에어포일의 모양에 따라서 말이다. 대칭형 에어포일의 경우 앞전과 뒷전을 연결한 시위선과 내접하는 원의 중심을 잇는 평균 캠버선은 같을 수밖에 없다. 하지만 비대칭형 에어포일은 이 둘의 차이가 난다. 내접하는 원의 중심은 일정하지 않기 때문이다.

 

 

시위선과 평균 캠버선은 주로 어디에 쓰일까?

 

앞서 언급했듯 시위선은 공기의 흐름과 에어포일의 관계를 설명하는데 있어 매우 중요한 요소이다. 시위선과 회전상대풍이 이루는 각을 붙임각(기계적인 각, 피치각)이라 하고, 시위선과 회전상대풍에 유도기류가 이루는 각을 받음각(공기역학적 각)이라 하는데, 이 둘의 이해는 항공기를 조종하는데 있어 반드시 알고 있어야 하기 때문이다.

 

반면 평균캠버선의 경우는 블레이드 제작에 있어 매우 중요한 요소이다. 평균 캠버선과 시위선의 거리를 ‘캠버’라고 하고, 가장 많이 차이가 나는 ‘최대 캠버’는 에어포일의 모양을 결정짓는 가장 주된 요인이기 때문이다. 최대 캠버가 얼마나 되는지, 앞전에서 최대 캠버가 있는 위치까지의 거리가 얼마나 되는지에 따라 에어포일의 모양은 결정된다.

 

이와 관련하여 예전에 발행했던 글을 아래에 첨부한다.

 

에어포일이란?(1/2) 에어포일의 정의와 종류

 

에어포일이란?(2/2) 에어포일의 구성명칭과 활용사례