갤롬들의 에어로 정신병짓에 도움이 되길 바라며 간단하게 써봄. 질문환영
1. 에어포일이란
에어포일은 공기저항 계수가 가장 낮은 형상이며 Streamlined shape라고도 한다. 이놈이 저항을 가장 적게 받는 이유를 한마디로 설명하면 공기저항의 원인을 물리적으로 메워서 없애버리기 때문이라 할 수 있다.
사진을 보면 원이 바람을 맞으면 원 뒤로 저압공간이 형성되는걸 확인할 수 있는데, 공기저항의 큰 부분을 차지하는 형상항력은 이 저기압 공간과 앞 부분의 기압차로 인해 발생한다. 그런데 이부분을 물리적으로 메워버려서 저기압 공간이 형성될 공간을 뺏어버리면, 저기압 공간 형성을 최소화 할 수가 있고 이 때문에 공기저항이 크게 줄어드는 효과가 나오는 것이다. 이 형상의 유효성은 이미 NACA에서 검증되어 비행기, 자동차, 자전거 등등 공기저항 줄이는게 필요한 분야에서는 기본중의 기본으로 자리잡은 상태이고, 자연에서도 고속비행하는 새들에게서 발견할 수도 있다.
예시: 송골매 강하모습
2. 에어포일은 앞뒤로 길고 두께가 좁을수록 공기저항 계수가 작다.
잘 모르는 사람이 생각해도 좁고 날렵하게 생긴게 뭉툭하고 두껍게 생긴것보다 빠를 것이라 생각하는 것은 틀린 생각이 아니다. 두께가 좁을수록 공기와 부딫쳐 반작용으로 발생하는 저항도 줄고, 뒤로 발생하는 저기압 공간 역시 상대적으로 작아져 저항이 적다. 또 앞뒤로 긴만큼 더 많은 공간을 메워 저기압 공간을 줄일수 있어 공기저항을 줄일수 있다. 실제 데이터를 비교하여 보도록 하자
우선 두께에 의한 차이만을 확인하기 위해 두께만 다른 NACA 에어포일 두 개를 가져왔다. 둘의 앞뒤 길이는 같다는 조건(동일 레이놀즈수)으로 레이놀즈 수 10만, 받음각 0도일때의 공기저항 계수를 각각 확인해보면
두께가 8%인 에어포일은 0.01124, 12%인 에어포일은 0,01693인것을 확인할 수 있다. 두께가 1.5배 차이인데 공기저항 계수도 거의 같은 비율임을 확인할 수 있다.
두께에 의한 차이를 확인해봤으니 이번에는 앞뒤길이에 의한 차이를 확인해보자
앞뒤길이가 차이가 나면, 같은 속력일때 레이놀즈수에 차이가 난다. 위 식에 따르면 앞뒤길이가 짧을수록 레이놀즈수 역시 작다. 그럼 극단적으로 앞뒤길이가 2배 차이날시 공기저항 계수 차이를 살펴보자
같은 비율을 유지하며 앞뒤 길이를 반토막내니, 저항계수가 1.4배가량 늘어남을 확인할 수 있다.
3. 자전거와의 연관성
그래서 지금까지 설명한게 자전거 정신병과 무슨상관이냐고 묻는다면, 자전거의 튜빙이나 각종 에-어로 부품들의 형상은 에어포일형태를 기반으로 하고, 특히 자전거 프레임의 튜빙 단면은 캄테일, Truncated airfoil 등 여러이름으로 불리는 에어포일의 뒷전을 잘라낸 형태인데 이 형태는 온전히는 아니더라도 잘리기 전의 에어포일의 특성과 유사하게 작용한다. 즉 에어포일에 대한 이해도가 있다면 자전거의 튜빙 모양을 보고 성능을 어느정도 가늠할 수 있다는 뜻이다.
예시를 들어보자. 하루에 두번이나 패서 미안하지만 콜나고 V4rs와 도그마 F(형평성을 위해 구형)의 사진을 가져왔다.
위의 지식들을 반영해 튜빙을 관찰해보면 어떤 프레임이 더 성능이 좋을까?
그래서 어떤프레임이 더성능이좋음?
독거마
도그마 1황
오히려 포가차 올려치는글인듯 구진자전거타고 우승 - dc App
구진프렘을 최상급 부품 + 세계최고의 피지컬로 극복하는 낭만!
자전거에서 레이놀즈 10만이 나올 상황이 잇나 - dc App
그래도 업힐은 도그마보다 콜나고가 나은거 아님? 그리고 콜나고가 에어로모델인 컨셉트 단종시켜서 어쩔 수 없이 평지스테이지에서도 V4RS 타는것도 큰듯 - dc App
좋은글 개추