항공기를 뜨게 하는 힘, 양력

 

 

항공기가 활주로 끝에서 엔진을 켠채로 있습니다. 

 

'부웅'하고 소리는 나지만, 조종사가 브레이크를 잡고 있기 때문에 앞으로 나가지는 못합니다. 

엔진출력을 높이고 브레이크를 풀자 항공기는 튀어 나가듯이 앞으로 질주하기 시작합니다. 

이렇게 엔진에 의한 힘으로 앞으로 나가지는것을 추력이라고 합니다. 

추력에 의해 질주하면 이번에는 양력에 의해서 항공기가 뜨는 것입니다. 

 

위는 둥글고 아래는 평평한 Airfoil 형상의 날개에 의해 뜨는 것인데요,

날개 위의 공기는 아래 공기보다 더 먼거리를 같은시간에 움직여야 하기 때문에 

아래의 공기보다 빨리 움직입니다. 

주변공기가 빨리 움직일수록 압력이 낮아지고, 반대로 천천히 움직이면 압력이 높아집니다. 

그래서, 아래쪽 압력이 더 세기 때문에 위로 뜨게 되는 원리입니다. 

 

이것을 '베르누이의 정리'라고 합니다. 

 

조금 더 쉽게 설명을 하자면, 

수도꼭지를 틀어 물이 흐르게 하고 숟가락의 볼록한 면을 수도꼭지에 가까이 대면 

숟가락이 안으로 빨려 들어가는 것을 볼 수 있습니다. 볼록한 면으로 흐르는 물살이 더 빠르기때문에

압력이 낮고 물살이 느리면 압력이 높습니다, 하여 압력이 높은쪽에서 낮은쪽으로 숟가락이 이동을 하는것입니다. 

 

결론적으로는, 날개가 숟가락 모양하고 비슷하니깐 볼록한 쪽으로 떠오르는것입니다.

 

항공기가 이륙할 때는 그냥 날개의 힘만으로는 부족한면이 없지않습니다. 

해서, 양력을 더해 주기 위해 '플랩'이라는 것을 사용해서 양력을 높여줍니다.

 

 

항공기에는 위에서 말한바와 같이 양력이 있지만, 

그외에도 3가지의 힘이 더 있습니다. 

양력, 중력, 추력, 항력이 그것입니다. 

 

 

 

양력이 중력과 반대되는 개념이며, 

추력이 항력과 반대되는 개념입니다. 

 

항공기는 양력으로 궁중에 뜨기 때문에 양력이 항공기와 무게가 같으면 같은 높이로 날게 되고, 

항공기의 무게보다 크면 위로 올라가지만, 

항공기의 무게보다 작으면 아래로 내려가게 됩니다. 

여기서 양력은 비행기의 속도, 공기의 흐름, 날개모양 및 받음각에 따라 달라지게 됩니다. 

 

중력은 지구가 물체를 당기는 힘입니다. 

즉, 양력이 중력보다 크면 항공기는 상승을 하고, 

양력이 중력과 같을 때는 일정한 고도로 비행을 하게 되는 것입니다.

항공기가 수평으로 날 수 있는 이유는 날개의 양력이 작용하는 중력과 평형을 이루고 있기 때문입니다. 

 

항력은 어떤 속도로 공기속을 진행하면, 날개나 항공기 몸통 전체에 공기 저항력이 발생하여

항공기가 앞으로 나아가는데 방해가 되는 힘을 말합니다. 

또는 날개 끝에서 발생하는 '와류'라는 불연속적인 공기의 흐름이 항력을 만들기도 합니다.

이 공기 저항력을 최소화시키기 위해 항공기를 유선형으로 만드는 이유이기도 합니다. 

 

추력은 항공기가 앞으로 나아가게 하려는 힘입니다. 

고정식 항공기에서는 엔진이, 회전식 항공기에서는 프로펠러가 그 힘을 만들수 있습니다. 

항공기의 크기에 따라 추력의 세기도 달라지며,

A380이나 B747같은 큰 대형기에는 엔진이 4개나 달리기도 합니다.

 

 

옛날 인하공전 항공기계과 시절에 배우던것들이 새록새록 기억나는 것 같습니다. 

유체역학, 공기역학, 재료역학, 항공역학 무슨 역학이 그리도 많던지,

그래도 제일 재미있던 과목은 역시 항공기의 원리를 설명해준 

항공개론수업이었던 것 같습니다. 

 

물론 항공기 제작업에 종사하고 있는 지금 현재에도 가장 필요한 과목이 

항공개론인것 같습니다. 

 

항공기를 제작하는 과정들에 대한 설명, 

제작과정에 사용되는 Tool들의 설명,

그 Tool들의 사용방법에 대한 설명, 

또는 제작할 때 사용되어 지는 H/W들에 대한 설명을 조금씩 해보겠습니다. 

 

항공기를 만드는 것은 가내수공업과 같습니다. 자동차처럼 대량 생산이 가능한 산업도 아니고,

그렇다고 자동화를 하기에도 조금 모자란 생산댓수입니다. 

그래서 지금도 항공기 제작업에 종사하는 사람들은 모두 직접 뚫고 쪼이고 조립하고 그런과정을 하고 있습니다. 

 

제가 궁금하게 생각했던 것들에 대해 하나씩 풀어보도록 하겠습니다.