비행기가 거꾸로 나는법

시간이 노무 없고 제목에 대한 답만 빨리 알고 싶은 게이들을 위한 요약짤

...조금 더 상세한 답과 부수적으로 다른 정보도 얻고 싶은 게이들은 계속 읽어줘

아울러 틀린 점이 있더라도 너그럽게 양해해주며 지적해주기를 앙망함.

Q: 과연 비행기는 거꾸로 뒤집어진 상태로 비행이 가능할까??

A: 당연히 가능함. 거의 모든 비행기가 최소한 짧은 시간동안은 뒤집힌 채 문제없이 날 수 있어.

....사실 이거는 매우 간략한 대답이고 세부적으로 어떠한 사항들을 고려해야 되는지 알아볼게.

1. 양력

 많은 사람들이 비행기의 양력의 근원은 날개의 윗부분이 아랫부분보다 구부러져 있어서 공기의 흐름이 날개 처음 부분에서 분리되어서 각기 다른 속도로 흐르다가 날개의 끝지점에서 만남으로 베르누이 원리로 인해 양력이 발생한다고 알고 있어. (Equal Transit Theory)

그건 아주 완전히 틀린 말은 아니지만 그 이론에는 많은 오류와 모순이 있어. 이러한 잘못된 이론이 퍼진 배경에는 초기 비행기의 날개 모양 때문이라는 설도 있지만 별로 중요한 건 아님ㅇㅇ. 어차피 틀린 이론이므로.

실제로는 에어포일 끝에서 두 흐름이 만나지도 않음.

(*이 글에서 베르누이 원리라 하면 단순히 날개의 곡면현상으로 발생하는 양력만을 지칭할게. 설명을 간단히 하기 위해서임. 공대게이들 이해 앙망 )

위의 두짤 중 첫번째짤에서 Wing Chord line 은 날개 에어포일의 제일 앞과 뒤를 이은 가상의 선이야. 그리고 Angle Of Incidence(이하 AOC) 는 그림에서 보이는 데로 날개가 동체에 걸린 각도를 의미해. 둘째짤은 마주보는 공기의 흐름과 Wing Chord Line (이하 코드라인) 과의 각도를 의미하는 거임. 

Angle Of Attack (이하 AOA 혹은 받음각) 

이게 햇갈릴수도 있는게.. 비행기가 노즈부분을 20도로 든 상태로 일정한 고도로 날고 있을 때(AOC가 0도인 비행기라고 가정)의 받음각은 20도가 되지만

똑같이 기수를 20도 들고 있어도 점점 고도가 상승하면 받음각이 20도보다 작아지고 심지어는 애프터버너를 켠 제트기의 경우 0도에 가까울거야.

왜냐하면 후자의 제트기의 경우 지면을 기준으로 상승각이 20도에 근접하므로 날개와 공기 흐름의 각도가 작기 때문임..(여기서 혹시 이해안되는 게이들은 뒤에 쉽게 설명해줌.. ..언제 해준다고는 말 안했지요)

이 두짤은 에어포일의 부분 명칭을 알려주는데 캠버라는 것만 이해하면 됨.

캠버란 단순히 날개 윗면과 아랫면의 비대칭성을 의미하는 용어인데 아랫면이 윗면보다 볼록한 날개는 존재하지 않으므로 윗면이 아랫면에 비해 얼마나 구부러졌는지를 퍼센트로 표시하기도 해. 즉 캠버가 0%이면 완전한 대칭형 에어포일(날개)이고 3%이면 윗면이 조금 더 볼록한 에어포일이지. 통상적으로 캠버가 5~6% 를 초과하는 날개를 가진 비행기는 그리 많지 않아. 3% 정도로도 충분하고도 남기 때문이야. 

짤은 보잉 737 기의 날개뿌리(동체아 가까운 제일 두꺼운 부분) 의 단면 에어포일인데 이런 커다란 여객기의 날개도 캠버가 생각보다 작음. 더욱이 Aerodynamic Twist 라 해서 날개의 양력분포를 균형적으로 설계하기 때문에 날개 말단부분으로 갈수록 대칭형 에어포일에 가까워짐. 물론 무조건 양력만 따지기보다는 양항비를 중점적으로 고려해서 날개를 설계하였지.

(물론 여객기 중에는 초임계 익형(Supercritical) 이라해서 마하 0.8 이상의 천음속 영역에서 충격파를 줄이고 균등한 양력분포를 위해 만든 에어포일도 있는데 여기선 관련없으므로 넘어감. )

다시 737 날개로 돌아가서... 

저렇게 캠버가 작은데도 잘날아 다니는 이유는 저속에서는 플랩을 사용하는 등의 부수적인 이유도 있지만 근본적으로는 고속 순항시에도 날개의 받음각을 주기 때문이야. 저 각도는 설계한 공돌이 엔지니어들이 고심해서 내놓은 최적의 결과물이므로 나같은 좆문가가 감히 뭐라고 할수가 없음.

윗짤의 B737-300 비행기는 상승한다기 보다는 고고도 순항중으로 추측되는데 이렇게 동체를 약간 받음각을 주면서 비행하고 속도가 높아지고 고도가 낮아지고 무게가 가벼워질수록 저 각도가 줄어듬. 일반적으로 받음각이 변하면 양력의 중심도 앞으로 이동하므로 승강타로 젖절한 인풋이 필요하겠징.

제목대로 만약 보잉737기가 거꾸로 뒤집어서 난다고 치면 윗짤의 각도 + 에어포일의 캠버에서 발생하는 다운포스를 극복 이렇게 해서 상당히 큰 각도로 날아야해.

보통 비대칭 에어포일은 받음각이 대략 -2도 즈음해서 양력이 0이 되거덩. 

물론 잠시 비행이 가능할 뿐 곧 기수부분이 아래로 내려가고 급하강에 돌입하겠지. 

이 두서없는 뻘글의 위에서 잠시 언급했듯이 항공기의 속도가 빨리지고 고기동이 중요한 목적일경우 캠버는 0에 수렴하여 거의 완전한 대칭형 에어포일을 이루게 되

초음속 전투기와 곡예비행기 등이 여기에 해당하지. 특히 캠버가 낮을수록(=대칭형 에어포일에 가까울수록) 대체적으로 익면하중(날개면적을 비행기 무게로 나눈 값)도 낮은 경향이 있어. 이부분은 그 항공기의 최저한계속도와도 관련이 있음.

모든 항공기의 이러한 캠버와 받음각의 특징은 공기의 밀도가 일정항 때(=지정된 고도에서 순항 중일 때) 넓은 속도 영역에서 나름 최저의 항력으로 비행하기 위함이야. 대칭형 에어포일이라도 항공기의 속도가 원체 빠르니 약간의 받음각으로도 충분한 양력을 얻을 수 있는거얌.

만약 마하 2로 날수 있게 설계된 제트기에 캠버 2도짜리 날개를 달아놓으면 정작 마하2 에 도달해서는 양력이 너무 많이 발생되어서 기수를 아래로 조금 내려야 하기 때문에 항력이 엄청나게 증가하겠지. 이부분도 위대한 공돌이들이 수많은 검증을 통해 정립하였으니 태클 노노.

참고로 모형비행기 좋아하는 아재들은 속도의 제곱과 양력이 비례하니 실제 비행기를 그대로 축소해서 RC비행기를 만든다면 양력이 부족하여 벽돌처럼 운지할 수 있음.

F-22 랩터가 비교적 느리게 비행하는 항공기와 보조를 맞추기 위해 기수를 들고 비행함.

유로파이터 타이푼의 날개는 A380의 날개보다 대칭형에 가까우므로 더 고받음각으로 비행하는 중

공중급유기와 함께 비행하는 프랑스공군의 미라지2000 전투기는 공중급유기보다 더 고받음각으로 나는중

에어포일을 함 보자 이기!

전투기의 에어포일은 공개된 자료가 거의 없어서 내 나름의 방식으로 정보조사함. ㅍㅌㅊ?

폐기처리된 미라지 동체위에 꼬추그림 ㅍㅌㅊ? 프랑스국 아재들 유쾌하노!

이제 또다른 대칭형 에어포일이자 곡예비행기인 Extra 300 찡을 감상해 보자

기동성이 생명인 곡예비행기는 윗짤에서 보이듯이 매우 얇은 날개를 약간의 각도를 줘서 동체에 연결했어.

이런 류의 비행기는 워낙에 익면하중이 낮으면서 동시에 휘까닥! 하는 배면비행이 중요하기 때문에 캠버따위는 없음.

저런 비행기들이 배면비행하는거를 잘 보면 

이런 자세를 취해서 고도를 유지한다는 것을 알 수 있음.

이거는 아래로 운지하는 기동 중

2. 양력 외의 다른 제한사항

이제 1번 항목을 마스터 하였으니 좀더 부수적인 사항을 알아보자!

제트엔진 왕복기관... 엔진을 막론하고 모든 비행기 엔진은 연료펌프를 필요로 해. 미국의 십대 청소년 전투기(14, 15, 16, 18....) 등 고성능 항공기는 각 엔진이 전용 펌프를 달고 있는 것은 물론이고 복잡한 공간에 연료를 최대한 많이 담기 위해 연료탱크를 여러개씩 달아놓았으므로 그만큼 펌프가 많이 필요해. 

연료펌프는 가장 기본적인 그래비티-피드 방식도 있고 공기로 감압시켜서 빨아올리는 것도 있고 방식이 다양한데 거의 공통적인 특징은 배면비행이나 급기동 시에는 잘 작동하지 않는다는 거야. 급기동 직후에는 연료가 출렁거리므로 정확하게 양을 재는것도 힘들고...

급기동 중 엔진이 꺼지면 곤란하잖아?? 

그래서 각 연료탱크에서 빨아올린 연료를 엔진에 공급하기 직전 작은 보조탱크를 경유해서 엔진으로 보내는데 이 작은 탱크는 급기동이나 배면비행 등에도 문제없이 연료를 가압해서 엔진으로 보내도록 되어있어. 

한가지 문제가 있다면 용량이 노무 작다는 거지. 

체코산 경공격기인 L-39(밑짤)는 지속 배면비행이 20초 정도라고 매뉴얼에 명시되어 있어. 

물론 여객기로 배면비행을 했다가는 엔진 꺼지는건 둘째치고 동체에 매우 무리가 가고 일게이들 음료, 화장실 변기물 이런게 전부 거꾸로 쏟아지겠지? 그리고 잠시 후에는 중력의 몇배에 해당하는 가속도로 지면을 향해 운지할거야~! 

애초에 대형여객기의 엔진은 기체의 무게를 지탱하며 곡예비행을 할만큼 강력하지는 않거덩ㅠㅠ

헥헥헥... 항목 2는 1에 비해서 덜중요하고 내용도 짧음.. ㅎㅌㅊ필력으로 스압글 쓰려니 힘들다.. 

두서없는 뻘글 여기까지 읽어줘서 고맙고 잘자

ㅇㅂ주면 재미있는 정보글 많이씀

3줄 요약

 

1. 날개 단면모양도 중요하지만

2. 받음각이 매우 중요하다.

3. 여객기로 배면비행하면 좆됨

[출처] 비행기는 어떻게 거꾸로 날 수 있을까???(스압정보)
[링크] http://www.ilbe.com/3980594321