비행기 나는 (상승, 이륙) 원리 한 번에 이해하기 (베르누이 정리란?)
무거운 비행기가 어떻게 하늘을 나는지 궁금하셨나요?
이번 포스팅으로 쉽게 이해해보세요!
비행기가 어떻게 하늘을 나는걸까요?
바로 양력 lift force의 힘을 이용하여 하늘을 날 수가 있습니다.
양력이 무엇인지 더 자세히 알아볼까요?
양력이란 무엇일까?
양력이란 유체의 흐름에 따라서 물체에 수직으로 작용하는 힘입니다.
위 사진에 비행기를 보시면 위로 미는 힘으로 양력이 존재하고
아래로 당기는 힘으로 중력이 존재합니다.
당연히 비행기가 하늘을 날기 위해서는 저 양력의 힘이 중력의 힘보다 커야만 합니다.
비행기의 날개에서 이 양력의 힘이 발생합니다.
베르누이의 법칙이란?
비행기 이륙의 필수 이론!
비행기 이륙 원리를 공부할 때 양력과 더불어 베르누이의 법칙은 필수 이론입니다.
베르누이라는 학자가 발견한 법칙으로 쉽게 정리하면
"기체, 액체가 흐르는 속도가 증가하는 부위는 압력이 낮아지고
속도가 감소하는 부위는 압력이 커진다"
이 압력의 차이가 바로 날개에서 발생한답니다!
이제 날개에서 발생하는 이 압력차이를 조금 더 알아볼까요?
날개의 단면을 보자!! 에어포일 Airfoil
날개에 발생하는 압력차이를 이해하기 위해서 날개의 단면을 보겠습니다.
이 날개의 단면을 에어포일 airfoil 이라고 합니다.
에어포일에서 발생하는 압력차이
에어포일 위 아래 속도를 보시면
위에는 115 mph의 공기흐름이 발생하고
밑에는 105 mph의 공기흐름이 발생합니다.
베르누이의 법칙을 정리하면 어떻게 될까요?
베르누이의 법칙을 적용해보면
날개 아래가 위에보다 속도가 더 느리기 때문에
날개 아랫면은 윗면과 비교하여 고기압이 형성됩니다.
날개 밑이 고기압이고 날개 위에는 저기압이 형성되면 공기의 흐름이 발생합니다.
공기는 고기압에서 저기압으로 이동
공기는 고기압에서 저기압으로 이동합니다.
그러면 비행기 날개를 기준으로 보면 고기압인 날개의 아랫면에서
저기압인 날개의 윗방향으로 공기가 흐르게 됩니다.
공기가 날개를 위로 밀어내기 때문에 비행기가 위로 이륙하게 되는거죠!
그런데 이 힘만으로는 무거운 비행기를 이륙하기에는 부족합니다.
받음각(Attack Of Air, AOA)의 도움이 필요합니다.
받음각(Attack Of Air, AOA)이란?
받음각이라고 번역된 우리말은 이해하기가 쉽지 않습니다.
차라리 Attack Of Air , AOA 가 더 이해하기 쉬운데요.
비행기가 앞으로 나아가기 위해서는 공기와 부딪히며 나아가야 합니다.
"공기의 공격"이라는 의미로 Attack Of Air라고 이해하시면 쉽습니다.
이 받음각의 각도는 비행기가 양력의 힘을 형성하는데 큰 영향을 미칩니다.
받음각 각도에 따른 양력의 힘입니다.
받음각이 커질수록 양력이 커지는 걸 보실 수 있습니다.
그런데 약 15도를 넘어가기 시작하면 오히려 양력이 작아집니다.
받음각이 클수록 무조건 양력이 커지는게 아닌 거죠.
운항 중에 받음각이 커지면 추락할 수도 있습니다.
비행기가 이륙, 착륙, 운항할 때 이 받음각의 각도를 이용하여 양력의 힘을 조절한답니다.
배가 뜨는 원리도 궁금하시면 아래 포스팅을 참고해주세요!
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