(1) 양력(lift)
① 양력의 발생
-. 뉴턴의 운동법칙
o. 제1법칙 관성의 법칙 : 비행기가 외부의 힘에 의해서 움직이기 시작하면 비행기에 작용하는 다른 힘에 의해 방해되지 않는 한 계속해서 움직이려는 관성을 갖는다.
o. 제2법칙 가속도의 법칙: 물체에 일정한 힘을 가하면 물체는 가속된다. 이 가속은 물체의 부피에 반비례하고 적용된 힘에 비례한다.
o. 제3법칙 작용 반작용의 법칙: 비행기의 프로펠라도 공기를 뒤로 밀어내고 그 반대의 힘으로 비행기를 전방으로 추진시키는 힘을 얻게 된다.
-. 베르누이 정리
o. 질량보존의 법칙: 관의 입구로 들어간 유체는 반드시 동일한 양이 출구로 나오게 된다는 것으로 관을 통과하는 동안 질량의 변화가 발생하지 않는다는 것이다.
o. 유체가 갖고 있는 압력은 정압과 동압으로 구분할 수 있다.
o. 정압은 물체 표면에 수직으로 작용하는 단위 면적당 공기력이며, 유체 자체가 갖고 있는 압력을 말하고 동압은 유체 속도의 제곱에 비례하는 단위 면적당 공기력이며 유체의 흐름을 말한다.
o. 정압과 동압의 합을 전압이라 하고 비압축성 유체에서 전압은 항상 일정하다. (전압 = 정압 + 동압 = 일정)
o. 베르누이 정리: 유체의 압력(정압)은 유체의 속도가 증가하는 곳에서 감소한다. 즉 유체의 속도가 빨라지면 동압이 증가하고 동압이 증가하며 정압이 감소한다.
o. 동압이 작은 지점이 정압이 크고 동압이 큰 지점은 정압이 작다는 것을 위미하며 면적이 큰 지점은 유속이 작고 유속이 작으면 동압이 작으므로 정압이 크고, 면적이 작은 지점은 유속이 크고 유속이 크면 동압이 크므로 정압이 작아진다.
-. 양력의 발생원리
양력이란 공기 속에서 이동하는 풍판에 대해서 수직으로 작용하는 힘(force)을 양력(lift)이라 한다. 즉, 실제 항공기를 부양시킬 수 있는 힘이다. 양력의 발생 원리는 질량보존의 법칙 그리고 베르느이 정리, 벤츄리관 효과에 의해서 설명되어진다. 질량보존의 법칙은 관이 한쪽 끝으로 들어간 유체는 반드시 다른 한쪽 끝으로 같은 양이 나오게 된다는 개념, 베르누이 정리는 관속을 흐르는 유체의 속도를 증가시키면 그 내부의 압력은 떨어진다라는 정리이며 벤츄리관의 효과는 단면적이 다른 두지점에서의 유체속도는 단면적에 반비례하는 현상을 이야기한다. 즉, 그림 1-10처럼 단면적이 다른 벤츄리관에서 단면적이 큰 곳에서는 유체의 속도가 느리고 압력은 높아지며, 단면적이 작은 곳에서는 유체의 속도가 빠르며 압력은 낮아진다.
이를 그림 1-11 처럼 벤츄리관의 굴곡진 부분이 하부를 풍판(airfoil)에 연관시키면 날개가 공기의 흐름을 받으면 흐름은 날개의 앞전에서 상하로 갈라져서 날개 윗면의 유속은 에어포일의 최대두께 지점까지 속도가 증가하여 정압이 낮아지고 날개 밑면에서는 날개 뒷전으로 갈수록 밑면의 곡율이 적어지게 되어 있으므로 유속은 날개 윗면유속보다 상대적으로 느려져 정압이 높아지면서 날개를 위로 들로 올리는 공기력이 만들어진다. 즉, 풍판의 상부와 하부에 흐르는 공기의 속도 차에 의해서 압력의 차이가 발생하며 풍판을 부양시키는 힘 양력을 얻게 된다.
② 양력과 받음각의 관계
조종간을 전방으로 혹은 후방으로 작동시킴에 따라 날개의 받음각이 변하고 받음각이 증가하면 양력도 증가한다. 이는 조종사가 양력을 조절할 수 있는 수단이 된다. 비행기가 최대받음각에 도달했을 때 양력은 급속히 줄어들기 시작한다. 이것이 바로 실속 받음각 또는 분리점이다. 받음각과 양력 계수의 관계를 (그림1-12)와 같이 그래프로 나타낼 수 있으며 이를 양력 곡선이라 한다.
(그림 1-12) 양력과 받음각(AOA)의 관계
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