비행기 날개쪽에 앉아서 여행을 하신 분들은 비행기가 이 착륙시에 위에 사진처럼
날개 뒷쪽에서 뭔가가 들어갔다, 나왔다 하는것을 보셨을 겁니다.
저도 어릴때 이걸 보고 굉장히 궁금해 했었던 기억이 있는데요,
이를 플랩(Flaps)이라하고, 전문용어로 고양력 장치(High Lift Devices)라고 합니다.
비행기를 뜨게 하는 힘인 양력을 Lift 라고 하는 것은 다 알고 계시지요?^^
이번 포스트에서는 양력을 나타내는 간단한 수식을 통해 플랩의 원리를 이해하고자 합니다.
먼저 양력을 나타내는 식은 아래와 같습니다.
이고, 동압q = 1/2 x 밀도 x 속도의 제곱이므로,
[L: 양력 (lb),CL : 양력계수,ρ: 밀도 (slug/ft3),V: 속도 (ft/sec),S: 날개면적 (ft2)]
위의 그림에서 밀도는 일정하고, 비행기에 작용하는 양력(L)은 곧 비행기의 무게(W)와
같다고 가정하고 위 식을 속도 V에 대해서 정리하면 다음과 같습니다.
[VS: 실속속도(ft/sec), W: 중량(lbs), ρ: 공기밀도(slug),
CLmax: 최대 양력계수, S: 날개면적(ft2)]
위 식을 항공기가 착륙할 때에 적용해보면,
착륙시에는 속도를 최대한 줄이면서, 양력계수는 최대화시켜야 합니다.
속도를 최대한으로 줄여주기 위해서는, 고정되어 있는 값인 W와 밀도를 제외하면,
결론은 S(날개 면적)을 최대한으로 키워줘야 함 을 알수 있습니다.
그래서 플랩은 순항중에는 날개내부에 숨어있다가 착륙에 가까워오면서
날개 외부로 단계적으로 전개되면서 조금씩 날개의 면적을 키워 주는 것입니다.
에어라이너넷에서 이륙 -> 순항 -> 착륙 과정에 따른,
플랩의 변화 사진을 한번 뽑아봤습니다.
< 이륙시>
< 순항시 >
< 착륙시 >
대략 날개의 면적이 착륙 > 이륙 > 순항 순임을 알수 있습니다.
위의 표는 플랩을 사용하지 않았을 경우(아래 CURVE)와 플랩을 사용한 경우(윗 CURVE)의
AOA(angle of attack : 받음각) 에 따른 양.항력 계수의 변화를 보여주고 있습니다.
플랩의 사용이 속도의 감소와 양력의 증가를 가져오지만,
위의 표에서 보시는 것과 같이 양력계수(CL)의 증가와
더불어 항력계수(CD)의 증가도 함께 가져옴을 알 수 있습니다.
비행기가 이륙시에는 항력보다는 양력이 더욱 많이 요구 되므로 약간의 플랩이 사용되지만,
착륙시에는 양력과 더불어 적당한 크기의 항력도 필요하기 때문에 거의 풀플랩이 사용됩니다.
(조종사에 따라서 플랩의 사용정도가 다를수 있다고 합니다.
대신 이러한 경우는 착륙속도가 더 커지게 됩니다.)
그것이 이륙시보다 착륙시에 더 많은 플랩을 사용하는 이유이기도 합니다.
지루한 수식과 도표의 포스트였는데요,
저도 사실 미끈한 비행기에 반해서 항공우주공학을 전공하고 있지만,
비행기 사진이 가득할걸로 생각했던 전공 교재를 처음으로 편 순간,
책속에 가득한 수식들에 실망한 적이 있었습니다.
그만큼 물리, 수학적인 수식과 그래프를 빼놓고 비행기를 이해할수 없고,
항공기는 물리, 수학 등등이 짬뽕이 된 과학의 결정체라고 할 수 있습니다.
비행기가 나는 것은 결코 기적이 아니랍니다...
다음 고양력 장치 2편에서는 현재 여객기에서 쓰이고 있는 플랩의 종류와 구조에 대해서,
그림과 사진을 곁들여 알아보려고 합니다.
비행기를 이해하시는데 이번 포스트가 조금이라도 도움이 되셨기를 바라구요,
저도 아직 배우는 입장이라 틀린것이 있을수도 있으니, 많은 지적, 태클 부탁드립니다.^^
[출처]비행기 파헤치기 : purum267님의 플심관련 블로그
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