[항공기 어떻게 나는가] 1. 젖힘날개에 관하여.

 

 

 

 

 

 

 

 

안녕하세요 ^^ 항공관련 블로그를 개설하고 처음 올리는 글이네요 ^^
이번 글은 현대 비행기에서 빼놓을 수 없는 발견! 젖힘날개에 관해서 알아보도록 하겠습니다.

기본참고 교재 : 항공기 어떻게 나는가(Aircraft Flight - R.H. Barnard & D.R. Philpott)

 

젖힘날개의 최초 사용은 최초의 실용 제트 전투기인 Messerschmitt Me-262(Schwalbe)에서 보여지는데요

 

<사진1. 2003년 미국의 Me-262 Project로 부활, 다시 비행하는 슈발베- 후퇴각이 있는 젖힘날개의 모습이 보인다.>

 

기술의 발전이 항상그렇듯 항공기술 역시 제 2차세계대전 발발전후에 크게 진보 했습니다.
이때, 우리에게는 약간 생소하지만, A.Bets를 비롯한 독일의공학자들이 젖힘날개에 대해 제시하였는데요 이러한 젖힘날개는 현대의 전투기들에 까지 이어지고있습니다.

그럼 젖힘날개가 무엇인지 알아볼까요?

1. 젖힘날개의 사용이유

 

비행기가 음속에 가까워지면 공기흐름의 형태가 초음속의 형태로 되는데 이때, 문제가발생하게 됩니다. 왜냐하면 초음속의 공기흐름은 아음속(마하0.9이하)의 공기흐름과 그 형태가 달라서 양쪽 모두에서 잘 거동하는 날개를 설개 하기가 쉽지 않기 때문입니다. - 다시말하면 베르누이의 원리나 코안다효과 같은 양력발생의 원리들을 적용하기가 어려워지게되죠

 

 

2. 젖힘날개의 원리

 

양력발생에 영향을 주는 요인은 당연히 비행기 날개의 수직방향 벡터입니다.

그러므로 수직성분만 음속보다 작으면 흐름의 형태가 일반 적인 저속흐름의 형태와 비슷하게 될수 있는데요

 

날개에 후퇴각(ψ)을 주면 자유류속도(=비행기의 속도)를 v라 했을때 수직성분의 속도는

vcosψ

가 되게되죠 여기서 조금 햇갈리는데 머릿속으로 잘 떠올려보면 그렇다는 것을 쉽게 아실 수 있어요^^ 

 

그러므로

후퇴각이 충분하면 비행기가 음속보다 빨리 비행해도 수직성분은 음속보다 작을 수 있고, 이러한 이유로 젖힘날개가 사용되게 되었습니다. - 놀라운 발견이죠!

 

 

3. 젖힘날개의 단점

 

하지만 이러한 젖힘날개에도 치명적 단점이 있는데요,바로 날개의 무개입니다.
일반적으로 양력은 날개면적(S), 공기밀도(ρ), 비행속도(V), 양력계수(C

L)에 의해 결정된다고 배웠습니다.

 

이때 젖힘날개를 사용하면, 후퇴각으로 인해 V가 줄어들면서 발생하는 양력의 크기가 줄어들게 되고, 결과적으로 동일한 양력을 발생하기 위해선 날개의 크기가 커지고 무거워진다는 단점이 있습니다.

 

양력은 속도의 수직 성분에만 영향을 받으나, 항력은 수직, 평행성분 모두 영향을 받으므로 후퇴익(젖힘날개)은 같은 크기의 직선익 보다 나쁜 양항비(양력대비 항력의 비율)를 갖게 됩니다.

 

 

4. 결론

 

그러므로 젖힘날개는 음속근처나 그보다 약간 빨리 비해하는 비행기 설계시에 사용되어야 하겠습니다.

 

가끔씩 모형비행기를 만들다보면 단순히 겉모양을 멋있게 하려는 이유로 젖힘날개를 사용하려 하는 분들이 계시는데요, 이렇다보면 앞에서 설명한 단점들에 의해 좋지 않은 비행 성능을 가져오겠죠 ^^

이상, 첫번째 포스팅 젖힘날개에 관해서였습니다 ^^
앞으로 올라올 소식에 대해서도 기대해 주세요~