비행기의 조종 원리

저번 포스팅에서는 비행기가 날 수 있는 원리를 알아보았습니다.

이번 시간에는 비행기를 조종할 수 있는 원리를 알아보겠습니다.

비행기가 날 수 있는 것은 이미 알아봤듯이 공기의 흐름에 의한 양력 때문인데요

그렇다면 비행기의 양력을 조절하는 방법에는 속력을 조절하는 방법 밖에 없을까요?

 

물론 아닙니다.

 

양력을 조절하는 방법에는 받음각의 크기를 조절하는 방법도 있습니다.

받음각이란 바람의 방향(바람이 없다면 비행기의 전진방향)과 날개가 이루는 각도인데요.

 

위 사진을 보면 쉽게 이해될 것 같습니다.

저 받음각이 커지면 양력도 커집니다.

받음각이 커지면 날개의 양력계수가 커지는데 그 이유는 받음각이 생기면 날개 위를 지나는 공기의 속도가 빨라지기 때문입니다.

 

 

그런데, 받음각이 커진다고 양력이 계속 커진다면 비행기는 모두 머리를 들고 날아가겠죠?

위 사진을 보면 알 수 있듯이 받음각이 어느 정도로 커지면 실속이 일어납니다.

실속이란 비행기가 양력을 갑자기 잃고 떨어지는 현상인데요.

실속이 일어나는 이유는 받음각이 너무 커지면 날개를 지나가는 공기의 흐름이 분리되기 때문입니다.

흐름이 분리되기 시작하면 와류(소용돌이)가 발생하여 양력이 급감합니다.

 

이 그래프의 가로축은 받음각, 세로축은 양력계수입니다.

그래프를 보면 17~18도 부근에서 양력계수가 급감합니다. 급감하기 시작하는 각도를 실속받음각이라 합니다.

 

그런데 비행기는 양력을 많이 받는 게 유리하니 실속받음각을 늘리는 게 비행기에게 유리하겠죠?

실속받음각을 늘리는 방법은 플랩, 슬랫, 슬롯을 이용하는 방법이 있습니다.

이들을 양력을 증가시키는 장치라고 하여 고양력장치(High Lift Device)라고 부릅니다.

 

먼저 플랩에 대해 알아봅시다.

    

왼쪽 사진에서 오른쪽 부분의 달랑거리는 게 플랩입니다.

오른쪽 사진에서는 날개의 아래쪽으로 접혀있는 것이 플랩입니다.

플랩은 저속에서도 양력을 유지할 수 있도록 도와줍니다.

원리는 받음각을 커지게 하는 방식입니다.

하지만 플랩도 이착륙 시 예기치 못한 측면에서 불어오는 바람을 맞으면 양력과 항력을 갑자기 크게 발생시켜 위험을 가져올 수 있으며 심한 경우 조종성을 잃게될 수도 있습니다.

매우 다양한 종류의 플랩이 있지만 가장 단순한 형태인 위 사진 모양의 플랩만 소개하였습니다.

 

그럼 슬랫에 대해 알아보겠습니다.

 

 

왼쪽 그림은 슬랫 단면을, 오른쪽 사진의 불그스름한 장치는 실제 슬랫 사진입니다.

위와 같이 슬랫이 있으면 공기가 더 잘 흐르게 합니다.

공기의 흐름이 나뉘어지면 공기층이 잘 분리되지 않고 날개 위에서 붙어서 흐르게 됩니다.

따라서 실속받음각이 커지게 되는 거죠.

그리고 슬랫은 고정된 것이 아니라 조종에 따라 구멍을 더 열 수도 있고 닫을 수도 있습니다.

 

그럼 슬롯에 대해서 알아보겠습니다.

 

 

슬롯이 슬랫과 다른 점은 고정되어 있다는 점입니다.

그 외의 원리는 슬랫과 거의 유사합니다.

 

 

위 그래프는 슬랫과 플랩의 실속받음각과 양력계수에 대한 영향을 보여줍니다.

가로축은 받음각, 세로축은 양력계수입니다.

(위에 있는 단면부터 차례로 (1)슬랫과 플랩이 있는 경우, (2)슬랫만 있는 경우, (3)플랩만 있는 경우, (4)아무것도 없는 경우)

그래프를 보면 슬랫이든 플랩이든 뭐라도 있으면 실속받음각이 커지고 같은 받음각에서는 양력이 커진다는 점을 알 수 있습니다.

 

비행기 조종사는 비행기의 속도, 받음각, 플랩, 슬랫 등의 고양력장치를 조종하여 비행기의 양력을 조절합니다.

양력을 조절함으로써 고도를 조절하며, 이는 보통 이착륙 때 활발히 이루어집니다.

 

지금까지 간단하게 받음각과 고양력장치에 대해 소개해드렸습니다.

실제로는 훨씬 더 다양한 종류의 장치가 있지만 모두 다 알아볼 수는 없기에 대표적인 것들만 알아보았습니다.