(8) Mach Buffet

Mach Buffet

 

충격파 뒤쪽의 날개 윗면에서 기류가 분리되면 mach buffet이 발생한다. 충격파 앞쪽의 공기 속도가 증가할수록 충격파의 강도는 증가한다(단, 다른 모든 조건들이 동일한 경우). mach buffet은 비행기 전진 속도의 함수가 아니라 날개 위 공기 속도의 함수이며 흐름 분리는 실속이 아니라 충격파에 의해 발생한다.

 

순항 도중 mach buffet은 두 가지 조건으로 인해 발생할 수 있다. 고속 순항 도중에는 날개 윗면의 기류가 빨라지면서 강력한 충격파로 인해 buffet이 발생한다. 저속 순항 도중에는 공기가 날개의 윗면을 따라가기 위해 더 크게 돌아야 한다. 이를 위해 공기 속도가 빨라지면 날개 윗면에서 마하 1이 초과될 수 있다.

 

충격파의 위치는 두 상황에서 다르다. 고속 및 낮은 받음각에서는 충격파가 뒤로 이동하는 경향이 있다. 따라서 충격파 뒤에서 분리된 흐름은 작은 범위의 시위선에서 작용한다. 분리된 흐름이 조그마한 표면적에 작용하는 경우에는 약간의 윙윙거리는 소리가 발생할 수도 있다. 저속 순항 도중에도 진대기속도는 여전히 높다. 허나 충격파는 고속 순항만큼 뒤로 이동하지 않는다. 충격파 뒤에서 분리된 흐름은 많은 범위의 시위선에서 작용하여 항공기 제어에 큰 영향을 미친다.

 

MMO로 비행하는 비행기가 받음각을 증가하였을 때 buffet을 경험하였다면 해당 고도는 absolute ceiling(혹은 aerodynamic ceiling)이다. 이 고도는 다음과 같다:

 

∙ 여기서 비행기가 더 빠르게 비행하면 MMO가 초과되서 high-speed Mach buffet으로 이어질 것이다.

 

∙ 여기서 비행기가 더 느리게 비행하면 low-speed Mach buffet으로 이어지는 받음각이 필요할 것이다.

 

flight envelope의 이 부분은 “coffin corner”라 알려져 있다. buffet은 고도 문제를 알리는 첫 번째 징후일 수 있으므로 조종사들은 적절한 대응을 위해 buffet의 원인을 파악해야 한다.

(출처: boldmethod)

 

 

(출처: youtube/flight-club)

 

하중 계수(G factor)가 증가하면 low-end buffet speed가 증가한다. 예를 들어 51,000ft에서 마하 0.73으로 비행하는 제트 비행기가 1.4G를 경험하면 low-speed buffet을 맞이할 수 있다. 따라서 기동과 난기류에 대해 충분한 여유를 제공하는 최대 순항 고도 및 속도를 선택해야 한다. 조종사는 특정 비행기에 대한 제조업체의 recommended turbulence penetration speed를 알아야 한다. 이 속도는 보통 high-speed buffet와 low-speed buffet 사이에서 가장 큰 여유를 제공한다.