비행기 양력 원리 - bihaeng-gi yanglyeog wonli

안녕하세요, 하늘누리 기자단 4기 허원입니다. 어린 시절 자유롭게 하늘을 날아다니는 상상, 누구나 한 번쯤 해보았을 텐데요. 100여 년 전, 두 형제의 이 엉뚱한 상상은 비행기 발명의 시작이었고, 오늘날 많은 사람들이 비행기를 타고 구름 위를 오고 갈 수 있게 되었습니다. 근데 몇 백 톤이나 되는 비행기가 어떻게 하늘 위로 나는지 궁금하지 않으세요? <그것이 알고 싶다! 비행기가 나는 원리> 지금부터 하나씩 알아보자고요.

비행기가 하늘을 날기 위해서는 지구의 중력, 비행기 엔진에서 나오는 추진력, 비행기가 앞으로 나아가려는 힘을 막는 저항력, 마지막으로 비행기가 뜨는데 제일 중요한 양력 이렇게 4가지 힘이 작용합니다.

비행기 엔진에서 나오는 추진력은 비행기가 앞쪽으로 빠르게 나가도록 힘을 주는데요. 이렇게 엔진의 힘을 받아 비행기가 앞으로 움직이면, 날개로 닿는 공기의 흐름도 빨라지게 됩니다. 이 상태에서 계속 추진력을 받아 어느 정도 빠른 속도가 되면 비행기가 공중에 뜰 수 있을 정도로 양력이 강해지게 되고, 이 힘들이 서로 작용하면서 비행기가 하늘 위를 날 수 있게 됩니다.

비행기 날개는 앞쪽은 둥글고 뒤쪽은 뾰족한 모양으로 아래를 향하도록 되어있는데, 이런 모양의 날개를 '에어포일'이라고 부릅니다. 참고로 헬기 날개도 에어포일 형태입니다.

이러한 에어포일 형태의 특징적인 날개 모양에 맞닿는 공기의 각도는 비행기가 나는데 중요한 역할을 하는데요. 공기가 비행기 날개와 맞닿게 되면, 날개의 모양에 따라 그림처럼 두 갈래로 나눠지면서 공기의 흐름을 변화시켜요. 한 갈래의 공기는 날개 위 곡면에 따라 흐르고, 다른 하나는 날개에 부딪혀 날개 아래쪽으로 꺾이게 되는 거죠. 이때 날개와 꺾인 공기는 작용 반작용 법칙인 뉴턴의 제3법칙에 의해 상호작용을 하여 비행기를 공중으로 띄우는 힘인 양력을 발생시키게 됩니다.

베르누이 원리

또한 베르누이의 법칙을 이용해서도 설명할 수 있는데요. 위 그림처럼 날개 위쪽이 굽어져 있어 위쪽 경로가 아래쪽보다 다 멀게 되어있어서 공기가 날개에 닿으면서 위아래 압력이 달라지게 됩니다. 이러한 날개 위아래의 압력 차이로 인해 비행기를 띄우는 양력이 발생되죠.

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위에서 얘기한 양력은 비행기가 정지해 있을 때는 생기지 않고, 어느 속도 이상으로 움직일 때에만 자신의 무게를 이길 수 있는 양력을 발생시킬 수 있어요. 그렇기 때문에 자신의 무게를 이기고 하늘을 날 수 있도록 최소 속도 이상을 갖는 게 중요합니다. 그래서 이륙한 지상 활주로에서 앞으로 달려 나가는 거죠. 착륙할 때에도 마찬가지로 지상 활주가 필요한데요. 비행기가 추락하지 않고 착륙하기 위해서는 비행기 무게와 같은 크기의 양력을 유지한 채 지상에 접촉해야 합니다. 땅에 닿을 수 있는 최소 속도로 속도를 줄인 상태로 착륙 준비를 한 뒤, 땅에 닿으면 속도를 줄여 정지하기 위한 지상 활주를 하게 되는 겁니다.

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지금까지 비행기가 하늘을 나는 원리에 대해서 알아봤는데요, 좀 어려웠나요? 하지만 그냥 타는 비행기도 즐겁고 신나지만, 하늘을 어떻게 나는지 원리를 좀 알고 비행기를 타게 된다면, 조금은 색다른 비행이 되지 않을까요? 이상, 하늘누리 기자단 4기 허원이었습니다.

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