행글라이더용 날개{Wing for hang-glider}
도 1은 종래의 행글라이더용 날개의 평면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 행글라이더용 날개의 평면도이다. <도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> 100......행글라이더용 날개 10.......날개천 20.......지지부재 21.......전방지지대 22.......세로지지대 30.......오목부 23.......오목지지대
본 발명은 행글라이더용 날개에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 항력을 감소시킴으로써, 행글라이더의 비행능력이 향상되도록 구조가 개선된 행글라이더용 날개에 관한 것이다. 일반적으로 행글라이더용 날개는 전체적으로 삼각형 형상으로 된 날개를 가지고 있으며, 그 날개는 날개천과 그 날개천이 지지 고정되는 지지부재를 포함하여 구성된다. 행글라이더는 대체로 별도의 추진력을 발생시키는 장치가 없이 날개의 형상에 의해 발생하는 양력(lift force)을 이용하여 비행한다. 행글라이더의 비행능력은 날개에 작용하는 양력과 항력에 의해 좌우되며, 양력이 크고 항력이 작을수록 행글라이더는 더욱 잘 비행하게 된다. 행글라이더의 비행성능은 양력과 항력의 비(lift to drag ratio, L/D ratio)에 의해 결정되며, 양력과 항력의 비가 클수록 행글라이더의 비행성능은 향상된다. 이와 같은 행글라이더의 양력에 대한 항력의 비율은 날개의 형상에 의해 결정된다. 즉 날개의 형상으로 인해 큰 항력이 발생하면 그만큼 행글라이더의 비행능력은 감소하게 되는 것이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 날개천(3)과 지지부재(2)를 포함하여 이루어지는 종래의 행글라이더용 날개(1)는 전체적으로 삼각형 형상이고 후단부(7; trailing edge)는 직선에 가까운 모양으로 되어 있다. 이와 같은 날개를 가진 종래의 행글라이더에 있어서, 상기 날개(1)의 상면을 따라 흐르는 공기의 흐름은 날개(1)의 후단부(7)에 도달하여 아래쪽으로 편향되어 흐르는 유동, 즉 다운워시(downwash)가 되고, 상기 날개(1)의 하면을 따라 흐르는 공기는 날개(1)의 후단부(7)에 도달하여 위쪽으로 편향되어 흐르는 유동, 즉 업워시(upwash)가 된다. 이와 같이, 날개(1)의 후단부(7)에서 발생하는 상기 다운워시와 업워시는, 상기 행글라이더에 대하여 유도항력(induced drag)으로 작용한다. 종래의 행글라이더의 날개(1)의 후단부(7)는 직선으로 형성되어 있어서, 그 날개(1)의 후단부(7)에서 폭방향을 따라 일직선상에서 다운워시와 업워시가 각각 같은 방향으로 작용하기 때문에 큰 유도항력이 발생하여 행글라이더의 비행성능을 감소시키는 문제점이 있다. 한편, 행글라이더의 앞부분에서 날개(1)의 전단부(6; leading edge)를 따라 흐르는 공기의 흐름은 날개(1)의 측단부(4, 5; wing tip)에 도달하면 그 측단부(4, 5)의 뾰족한 형상으로 인해 와류, 즉 팁 보텍스(tip vortex)로 발전한다. 이와 같이 상기 날개(1)의 측단부(4, 5)에서 발생하는 팁 보텍스는 행글라이더에 대해 항력으로 작용하여 행글라이더의 비행능력을 감소시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 행글라이더용 날개의 후단부에서 발생하는 다운워시와 업워시의 방향을 변화시켜서 그 날개에 작용하는 항력을 감소시키고, 날개의 측단부에서 발생하는 팁 보텍스를 완화(vortex spreading)시켜서 행글라이더용 날개에 작용하는 항력을 감소시킴으로써, 행글라이더의 비행능력을 향상시킬 수 있도록 구조가 개선된 행글라이더용 날개를 제공함에 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 행글라이더용 날개는, 날개천과 그 날개천을 지지 고정하는 지지부재를 포함하여 구성되는 행글라이더용 날개에 있어서, 상기 날개천의 후단부에는 전방을 향하여 오목하게 형성된 다수의 오목부가 마련된 점에 특징이 있다. 이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 행글라이더용 날개의 평면도이다. 도 2를 참조하면, 본 실시예의 행글라이더용 날개(100)는 날개천(10)과 지지부재(20)를 포함하여 이루어진다. 상기 지지부재(20)는 알루미늄 튜브(aluminum tube) 등과 같은 재질로 만들어지며 날개(100)의 골격을 구성한다. 상기 날개천(10)은 상기 지지부재(20)에 지지 고정되어 본 발명에 따른 행글라이더용 날개(100)를 구성하며, 그 소재는 폴리에스테르나 게브라로 된 특수천이 사용된다. 상기 지지부재(20)는 전방지지대(21)와 복수의 세로지지대(22)와 복수의 오목지지대(23)를 포함하여 이루어진다. 상기 전방지지대(21)는 상기 날개천(10)의 앞쪽 단부를 지지하며 날개(100)의 앞쪽 테두리(leading edge)의 골격을 형성한다. 상기 전방지지대(21)에는 상기 복수의 세로지지대(22)가 연결되어 상기 전방지지대(21)의 뒤쪽으로 연장된다. 상기 세로지지대(22)의 길이는 제작하고자 하는 행글라이더용 날개(100)의 형상에 따라 임의로 결정될 수 있으나, 바람직하게는 각 세로지지대(22)의 후단부(221)가, 상기 날개천(10)의 중앙의 후단(41)과 상기 전방지지대(21)의 측단부(421, 422; wing tip)를 연결하는 가상선(101, 102)보다 뒤쪽에 위치할 수 있는 길이인 것이 좋다. 상기 오목지지대(23)는 그 중앙부가 활모양으로 휘어진 막대형상으로, 서로 인접하는 상기 각 세로지지대(22)의 후단부(221)를 연결한다. 상기 오목지지대(23) 에 상기 날개천(10)의 후단부가 고정됨으로써, 본 실시예에 따른 행글라이더용 날개(100)의 후단부에 전방을 향하여 오목하게 형성된 복수의 오목부(30)가 형성된다. 상기 오목부(30)의 폭(w)은 상기 전방지지대(21)의 폭 방향 길이(S)의 0.02배 내지 0.07배이고, 상기 오목부(30)의 깊이(h)는 전방지지대(21)의 폭 방향 길이(S)의 0.005배 내지 0.01배인 것이 좋다. 상기 오목부(30)의 폭(w)이 전방지지대(21)의 폭 방향 길이(S)의 0.02배보다 작거나 상기 오목부(30)의 깊이(h)가 전방지지대(21)의 폭 방향 길이(S)의 0.005배보다 작으면, 후술하는 본 발명에 따른 효과가 작아지고, 상기 오목부(30)의 폭(w)이 전방지지대(21)의 폭 방향 길이(S)의 0.02배보다 크면, 상기 세로지지대(22)간의 간격이 커져서 튼튼한 날개(100)의 제작상 어려움이 있으며, 상기 오목부(30)의 깊이(h)가 전방지지대(21)의 폭 방향 길이(S)의 0.005배보다 크면 본 발명에 따른 항력 감소의 효과가 크게 증가하지 않는다. 이하, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예의 행글라이더용 날개(100)의 기능에 대해 설명하기로 한다. 본 실시예에 따른 행글라이더용 날개(100)의 상면과 하면을 따라 흐르는 공기의 유동이 상기 날개(100)의 후단부에 도달하면, 종래의 행글라이더의 날개(1)의 후단부(7) 유동과 마찬가지로 다운워시와 업워시로 발전하게 된다. 그러나 종래의 행글라이더용 날개(1)의 후단부(7)가 직선에 가까운 형상으로 되어 있어서, 다운워시와 업워시가 일직선상에서 발생하여 큰 항력으로 작용하는 것과 달리, 본 발명에 따른 행글라이더용 날개(100)의 후단부는 상술한 바와 같이 복수의 오목부(30)를 가지고 있어서 날개(100)의 폭 방향을 따라 그 형상이 들쭉날쭉해지기 때문에, 상기 날개(100)의 후단부에서 다운워시와 업워시가 발생하는 위치도 상기 오목부(30)를 따라 변하게 된다. 이와 같이 상기 오목부(30)로 인해 다양한 방향으로 발생하는 다운워시와 업워시는 서로 교란되거나 상쇄됨으로써 그 영향이 감소하고 결과적으로 행글라이더가 받게 되는 항력이 감소하게 된다. 한편, 상술한 바와 같이, 상기 각 세로지지대(22)의 후단부(221)가 상기 날개천(10)의 중앙 후단(41)과 전방지지대(21)의 측단부(421, 422)를 연결하는 가상선(101, 102)보다 뒤쪽에 위치하도록 각 세로지지대(22)의 길이를 구성하면, 날개(1)의 후단부가 직선에 가깝던 종래의 행글라이더용 날개(1)와 달리, 전체적으로도 행글라이더용 날개(100)의 후단부의 윤곽이 직선에서 벗어나는 형상이 되고 이로 인해 다운워시와 업워시에 의한 항력이 감소하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 종래의 행글라이더용 날개(1)에 대해 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 종래의 행글라이더용 날개(1)의 전단부(6)를 따라 흐르던 유동이 날개(1)의 측단부(4, 5)에 도달하여 팁 보텍스로 발전하면서 행글라이더에 항력으로 작용한 것과 달리, 본 실시예의 행글라이더용 날개(100)는, 상기 각 세로지지대(22)의 후단부(221)가 상기 날개천(10)의 중앙 후단(41)과 상기 전방지지대(21)의 측단부(421, 422)를 연결하는 가상선(101, 102)보다 뒤쪽에 위치하도록 각 세로지지대(22)의 길이를 조절함으로써, 상기 날개(100)의 측단부(421, 422)를 종래에 비해 뭉툭한 형상이 되도록 하면, 팁 보텍스를 완화(vortex spreading)시키는 효과를 얻을 수 있 다. 또한, 상기 날개(100)의 측단부(421, 422) 근처의 상기 오목부(30)로 인해 다양한 방향으로 발생하는 다운워시와 업워시도 팁 보텍스의 생성을 교란시켜 그 영향을 감소시키고, 결과적으로 팁 보텍스로 인해 본 실시예의 행글라이더용 날개(100)가 받게 되는 항력도 감소시키는 역할을 하게 된다. 이와 같이 본 실시예의 행글라이더용 날개(100)가 받게 되는 항력을 감소시킴으로써 행글라이더의 비행 성능이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 이상, 본 발명에 대해 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 행글라이더용 날개가 앞에서 설명되고 도면에 도시된 형태의 구조로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 앞에서 상기 오목부(30)는 상기 각 세로지지대(22)의 후단부(221)를 연결하는 상기 오목지지대(23)를 이용하여 상기 날개천(10)을 고정시켜서 형성되는 것으로 설명하였으나, 상기 오목지지대(23)가 없이 날개천의 후단부 형상을 오목하게 절개하여 오목부를 형성할 수도 있다. 또한, 앞에서 상기 오목부(30)의 폭(w)과 깊이(h)를 수치로 한정하였으나 이와 같은 범위를 벗어나는 오목부를 구성하는 것도 가능하다. 또한, 앞에서 상기 각 세로지지대(22)의 사이에는 하나의 오목부(30)가 마련되는 것으로 설명하였으나, 둘 이상의 오목부가 마련되도록 구성할 수도 있으며, 이 경우 각 세로지지대의 후단부를 연결하는 오목지지대의 형상은 두 개 이상의 오목부가 형성되도록 휘어진 형상이 되도록 하면 된다. 또한, 앞에서 각 세로지지대(22)의 후단부(221)는 상기 날개천(10)의 중앙 후단(41)과 상기 전방지지대(21)의 측단부(421, 422)를 연결하는 가상선(101, 102)보다 뒤쪽에 위치하는 것으로 설명하였으나, 세로지지대의 후단부가 상기 가상선 상에 위치하거나 그 가상선보다 앞쪽에 위치하는 행글라이더도 구성할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예를 통하여 설명한 바와 같이 행글라이더용 날개의 구조를 개선하여, 행글라이더용 날개의 후단부에서 발생하는 다운워시와 업워시가 서로 상쇄되거나 교란되게 하여 행글라이더가 받게 될 항력을 감소시키고, 행글라이더용 날개 측단부에서 발생하는 와류를 완화시킴으로써, 행글라이더가 받게 될 항력을 감소시켜, 행글라이더의 비행능력을 향상시키는 효과가 있다. |
