비행기에 작용하는 힘

비행을 이해하기 위해서는 비행 중 작용하는 4가지 기본 힘인 중력, 양력, 저항력 및 추진력에 대해 잘 이해해야 한다.

• 중력(Gravity) - 비행 중에 비행기를 땅으로 끌어당기는 자연의 힘이다.

• 양력(Lift) - 중력의 당김에 반대하는 방향으로 비행기를 밀어 올리는 기계적인 힘이다. 공기를 가로지르며 움직이는 비행기 날개에 의해 양력이 생긴다.

• 저항력(Drag) - 비행기의 전진 운동에 반대되는 공기의 힘이다.

• 추진력(Thrust) - 비행기를 앞으로 움직이는 힘으로서 비행기의 엔진이나 프로펠러가 앞으로 나가도록 추진력을 만든다.

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(1) 중력과 양력

어떤 비행기든지 날기 위해서는 비행기의 무게를 공중으로 들어올려야 한다. 이러한 양력은 거의 모두 날개에서 만들어진다. 양력을 만들기 위해서 비행기는 공기를 뚫고 앞쪽으로 전진한다. 양력은 비행기가 지면을 따라서 또는 공기를 뚫고 움직일 때, 날개의 상단과 하단의 기압 차에 의해서 만들어진다. 날개 상단의 전체 압력이 날개 하단의 전체 압력보다 낮으며, 실제로 이러한 압력의 차이가 들어올리는 힘을 만든다. 비행기가 공중에 뜨고, 공중에 떠 있기 위해서는 날개가 아래로 향하는 중력보다 더 큰 양력을 만들어야 한다.

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두 가지 비행 모드(고속과 고공, 저속과 저공)를 모두 수용하기 위해 비행기 날개 표면에 움직일 수 있는 부분이 사용된다. 이륙과 착륙하는 동안 날개의 플랩이 날개의 뒷부분에서 후방 및 하단으로 확장되면 표면적이 더 커지고 더 많은 양력을 만든다. 대부분의 제트 항공기는 이륙 및 착륙시 유사한 방식으로 확장되는 날개 앞쪽 가장자리에 플랩(Flaps) 및 슬레이트(Slats)가 있다.

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(2) 저항력과 추진력

날개가 공기를 통과하여 움직이는 경우에만 양력이 생긴다. 엔진은 비행기를 앞으로 밀기 위한 추진력을 제공한다. 공기는 공기 역학적인 저항의 형태로 움직임에 저항한다. 추진력이 커지면, 항공기는 더 빨리 전진할 수 있다. 그러나 항공기의 속도가 증가하면 저항력도 따라서 증가한다. 저항력에 맞서기 위해서는 더 많은 추진력이 필요하다. 제트기에서는 제트 엔진을 통과하는 가스의 빠른 이동을 통해 추진력이 발생한다. 제트 엔진이 빠르게 작동할수록 추진력도 커진다.