2. 비행기와 관련된 용어들의 정리 (1)

비행기와 관련된 용어들의 정리 (1)

상식적인 이야기를 하기 위해서 기본적인 용어를 정리해 보고자 합니다. 

우선 앞으로 다룰 이야기의 용어를 우선 정리하고 앞으로도 몇번의 정리를 하겠습니다

1. 비행기에 작용하는 4가지 힘

(1) 양력 - 비행기에 적용하는 양력의 결론적인 원인은 날개의 위와 아래의 압력차입니다. 

하지만 양력을 설명함에 있어서 과거의 이론은 사장되고 있는 것이 현실입니다. 

그 가장 대표적인 이론이 '베르누이의 법칙'으로 대변되는 '긴 경로 이론'입니다. 

'베르누이의 법칙'이 양력을 설명하는 가장 대표적인 역할을 했던 요인은 아마도 직관적이고 이해하기 쉽기 때문입니다. 

이 잘못된 이론을 한 마디로 말씀드리자면 "같이 출발한 유체의 흐름은 갈라지더라도 끝에서 만나게 된다."입니다. 

날개는 구부러진 형상을 가지고 있고, 그래서 날개 위쪽의 흐름은 상대적으로 빨라지는 결과가 된다는 겁니다. 

속도가 빨라지면 압력은 낮아지게 되니, 아래에서 위로 향하는 힘이 생겨 양력이 발생한다. 라는 것입니다. 

하지만 이 이론은 실제로 성립되지 않기 때문에 단순히 양력을 설명하려고 했던 시도. 그 이상도 이하도 아닙니다. 

그럼 양력은 어떻게 발생할까요?

앞서 설명한 것처럼 양력은 날개의 위와 아래의 압력차입니다. 

그 압력차를 만들어 내는 요소는 날개의 모양새(AIRFOIL)와 받음각(AOA : ANGLE OF ATTACK)입니다.  

날개의 모양새는 위의 그림처럼 위가 굽은 모양을 가지고 있습니다. 그리고 비행중에는 기수를 드는 등의 방법으로

AOA를 변화시켜 줍니다. 날개의 굽은 모양새와 AOA로 인해 날개의 아래는 공기의 흐름을 막아 압력이 커지고 

날개 위의 흐름은 상대적으로 자유로운 흐름으로 인해 압력차가 발생하게 됩니다. 

그러므로 위로 굽은 정도는 양력에 큰 영향을 주지 못하며 원하는 비행성격에 따라 AOA를 조절하는 것으로 

양력을 더하거나 감소시킬 수 있습니다. 

그리고 작용/반작용의 법칙을 이용해서 양력의 원인을 찾는 경우도 있습니다.

이 이론은 위의 압력차에 대한 보조적인 입장으로써 날개를 흐르며 '꺾여 아래로 떨어져 나간' 흐름의 반작용으로 

날개가 떠오르려는 힘이 발생된다는 것. 입니다.

공기에는 점성이 있기 때문에 AOA와 굽은 형상에도 불구하고 날개를 타고 흐름을 유지하게 됩니다. 

이때 날개 위의 중간 이후에는 흐름이 아래 부분으로 꺾이게 되겠습니다. 그에 대한 반작용으로 앞부분이 들리려는 힘이 생성됩니다.

하지만, 앞서 말씀드린대로 이 두번째 이론은 어디까지나 압력차에 의한 양력 생성에 대한 부수적인 이론일 뿐입니다.

비행기가 양력을 잃어 버리는 경우는 그럼 어떻게 될까요?

우선 가장 처음으로 돌아가서 압력차가 없어지는 경우일 것입니다. 또, 작용과 반작용이 일어나지 않는 경우 입니다.

그러니 양력이 발생하기 위해서는 날개 위의 흐름이 원활히 이루어져야 할 것입니다.

그런데 위에 말씀드린 공기의 점성의 한계를 지날 정도의 AOA를 가진다면, 공기의 흐름은 떨어져 나갈 것 입니다.

그렇게 되면 AIRSTREAM은 정상적인 흐름을 가지지 못하고 양력은 발생되지 않는 STALL에 빠지는 것입니다.

결론을 말씀드리자면 우리가 익히 알고 있는 베르누이의 정리로 양력발생을 설명하는 것은 오류입니다.

AOA와 AIRFOIL에 의한 압력차와 부수적인 이론으로 작용/반작용으로 이해하는 것이 올바르다고 생각합니다.