학문
비행기는 어떻게 무거운 몸체로 하늘을 날 수 있나요?
비행기의 경우 날개의 형태와 공기의 흐름이 양력을 만든다고 하는데, 이렇나 힘들이 중력을 이겨내는 과정은 어떠한 방식으로 이루어지게 되는 것인지 의견 부탁드립니다.
5개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 감병주 전문가입니다.
비행기는 날개가 공기를 흐르게 하여 위로 들어올리는 힘(양력)을 만들어 납니다.
이 과정은 압력 차이를 설명하는 베르누이의 원리로 날개위는 저압, 아래는 고압의 상태가 되서 위로 뜨는 힘이 더 강해지게 됩니다.
엔진은 앞으로 나아가게 하여 공기 흐름을 만들어 양력을 증가시키고 이때 양력이 중력보다 커지면 비행기가 하늘로 떠오르게 됩니다.안녕하세요. 고한석 전문가입니다.
비행기가 하늘을 나는 핵심 원리는 양력(Lift)으로, 날개 단면(에어포일)이 위쪽은 볼록하고 아래쪽은 평평한 비대칭 구조로 설계되어 있어 날개 위를 지나는 공기가 아래보다 더 빠르게 흐르게 되고, 베르누이 원리에 따라 빠른 공기는 압력이 낮아져 날개 위아래의 압력 차이가 위로 들어올리는 힘을 만들어냅니다. 여기에 날개가 공기와 만나는 각도인 받음각(Angle of Attack)을 조절하면 뉴턴의 작용·반작용 법칙에 의해 공기를 아래로 밀어내면서 그 반력으로 추가 양력이 발생하며, 현대 비행기는 이 두 가지 효과를 동시에 활용합니다. 엔진의 추력이 공기 저항(항력)을 이겨내 충분한 속도를 만들면 양력이 중력(무게)과 같아지는 순간 비행기가 지면을 떠오르며, 순항 중에는 양력=중력, 추력=항력의 4가지 힘이 균형을 이루는 상태가 유지됩니다. 보잉 747처럼 400톤에 달하는 거대한 기체도 날 수 있는 이유는 날개 면적을 극대화하고 엔진 추력을 높여 충분한 속도(이륙속도 약 280km/h)를 확보하면 물리 법칙상 반드시 양력이 중력을 초과하도록 설계되기 때문입니다.
비행기가 뜨는 가장 중요한 원리가 양력이라고 하는 것 입니다.
비행기는 날개가 위아래의 공기 흐름 차이로 압력의 차이를 만들어 내면서 양력이라는 것을 발생시킵니다. 결국 이게 공기를 아래로 밀어내는 반작용과 함께 형성이 되게 됩니다. 엔진이 만들어내는 추진력으로 충분한 속도를 확보하게 되면 날개를 따라 흐르는 공기의 운동량 변화가 커지면서 양력이 중력을 넘어서게 되는 것이에요.
이런 조합이 잘 맞춰질 때 무거운 기체라도 안정적으로 떠오를 수 있는 거에요.
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.
비행기가 무거운 몸체로 하늘을 날 수 있는 이유는 날개의 독특한 형태와 공기의 흐름 덕분입니다. 날개 위쪽은 곡선 모양으로 더길고, 아래쪽은 평평하거나 덜 휘어져 있어 공기가 날개 위를 지나갈때 더 빠르게 움직입니다. 이로 인해 날개 위 공기 압력이 낮아지고, 아래쪽 압력이 상대적으로 높아져 위로 밀어 올리는 힘, 즉 양력이 생깁니다. 이 양력이 비행기의 중력(무게)을 이기면 비행기는 하늘로 뜰수있습니다. 또한, 엔진이 추진력을 만들어 날개를 충분한 속도로 공기 중에 움직이게 해, 양력이 효과적으로 발생하도록 돕습니다. 쉽게 말해, 날개의 곡선과 공기 속도의 차이가 힘을 만들어 비행기를 띄우는 원리입니다.
안녕하세요. 조일현 전문가입니다.
중력 보다 양력이 커지기 때문입니다.
이는 비행기 날개 위쪽이 날개 아래쪽 보다 더 빠르게 흐르게 되며 베르누이의 정리에 따라 아래쪽은 고압 상태가 됩니다.
위쪽은 저압 상태에서 서로 공기를 아래로 밀어 내며 양력을 만들어 냅니다.
양력은 속도가 어느정도 확보가 되어야 만들어지며 비행기 무게 보다 양력이 더 커져 중력을 이긴다고 볼 수 있겠습니다.
더 쉽게 설명하자면 우리가 달리는 차에서 손을 내밀었을 때 손바닥을 올리면 손이 들리는 것을 느낄 수 있습니다.