비행기는 어떤 원리로 하늘을 날 수 있을까. 그 원리의 비밀은 날개에 있다. 비행기는 날개를 이용해 양력을 발생시키는데 배가 부력으로 물 위에 뜰 수 있는 것처럼 비행기가 하늘을 날 수 있는 가장 중요한 힘은 양력이다.
양력을 설명하기 위해 필요한 원리를 ‘베르누이 정리’라고 한다. 이는 공기의 유속과 압력의 관계를 나타내는 이론으로 공기의 유속이 빨라질수록 압력은 낮아지고 공기의 유속이 느려질수록 압력은 높아진다는 원리다.
비행기 날개의 단면을 보면 위쪽이 활처럼 둥글게 굽어져 있는데 이 때문에 날개 윗면을 흐르는 공기의 속도가 빠르고 아랫면을 흐르는 공기의 속도는 느려진다.
공기는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 속성이 있기 때문에 압력이 낮은 날개 아랫면에서 압력이 높은 윗면으로 공기가 흐르는 양력이 발생하게 된다. 바로 이 양력에 의해 비행기는 공기 중에 떠오르게 된다.
비행에 작용하는 힘에는 네 가지가 있는데 날개에 생기는 양력(Lift), 비행기 무게에 의해 생기는 중력(Weight), 엔진에 의해 생기는 추력(Thrust) 그리고 비행기 전진 시 공기 마찰에 의한 항력(Drag)이다. 중력은 지구가 비행기를 아래로 끄는 힘으로 양력과 정반대로 작용하기 때문에 비행기 이륙시에는 이 힘보다 더 큰 양력이 작용해야만 비행기 이륙이 가능하다.
추력은 비행기가 앞으로 나아가는 힘이며 이 힘으로 바람이 날개를 지나가게 해 양력을 발생시킬 수 있다. 항력은 추력에 반대되는 힘으로 이 힘을 최대한 줄이기 위해 비행기는 공기 저항이 적은 유선형으로 설계된다.
/자료제공=대한항공
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