Aeroelasticity는 무엇입니까?

공기 탄성은 물리적 구조에서 공기 역학적 응력, 관성 및 탄성 반응의 상호 작용에 대한 연구입니다. 이러한 상호 작용은 정적 및 동적 응답을 모두 생성 할 수 있습니다. 구성 요소의 불안정한 동적 응답은 특정 조건에서 구조적 고장을 일으킬 수 있습니다. 공기 탄성은 일반적으로 동적 공기 흐름에 노출 될 때 안정적인 구조를 설계하는 것과 관련이 있습니다. 이러한 구조물은 종종 항공기이지만 교량, 풍력 터빈 및 기타 지상 기반 요소를 포함 할 수도 있습니다.

금속을 포함한 대부분의 재료는 외부 응력에 반응 할 때 탄성 거동을 나타냅니다. 탄성 재료는 임계량 이상으로 변형되지 않으면 원래 크기와 모양으로 돌아갑니다. 변형되는 동안 적용된 응력 수준에 따라 늘어나거나 줄어 듭니다. 금속 스프링은 가장자리를 당기면 늘어나지 만 풀린 후에는 영구적으로 변형되지 않습니다. 사실, 단단한 금속 조각조차도 이런 식으로 행동합니다.

비행기에서 외부 공기 역학적 힘은 날개와 본체에 기계적 응력을가합니다. 항공 탄력성 측면에서이 응력은 비행기에 무게를 두는 것과 같이 재료에 직접 적용되는 응력과 유사합니다. 이에 따라 비행기 구조가 약간 변형 될 수 있습니다. 이것은 평면의 모양을 약간 변경하여 정확한 공기 역학적 응력에 영향을 미칩니다. 정적 시나리오에서 비행기의 구조적 반응은 새로운 공기 역학적 응력과 평형에 도달합니다.

공기 역학적 응력으로 인해 구조물이 변형되기 시작하면 모양이 바뀌면서 관성 또는 운동량이 증가합니다. 새로운“평형”위치에 도달하면 즉시 멈추지 않습니다. 오히려이 위치는 관성을 얻었 기 때문에이 위치를 넘어 섭니다. 공기 역학적 응력은 구조를 평형 형태로 복원하는 경향이 있지만 때때로 진동이 발생할 수 있습니다. 이 진동을 늦추려면 마찰이나 일종의 감쇠력이 필요합니다. 다시 말해서, 구조는 평형 형태를 가질 수 있지만, 그 형태를 향하여 움직일 때마다 너무 많은 관성을 선택하면 불안정한 평형 상태가됩니다.

1940 년 11 월 7 일 미국 워싱턴주의 타코마 협곡 다리가 강풍으로 인해 진동하기 시작했을 때 많은 사람들이 항공 우주의의 중요한 측면을 목격했습니다. 교량의 진동 속도와 관련된 교량의 고유 진동수는 바람의 방향이 바뀌는 속도와 비슷합니다. 이런 일이 발생하면 바람으로 인해 다리가 점점 더 진동 할 수 있습니다. Tacoma Narrows Bridge의 경우 폭주 구조 진동으로 인해 교량이 파손되었습니다. 이 사건으로 인해 항공 탄성에 대한 관심과 연구가 증가했습니다.