우리 인간은 태초부터 새와 같이 하늘을 날고 싶은 욕망이 있었으며, 또한 무수히 하늘을 날고자 시도를 반복하여 오늘날 장시간 하늘을 비행할 수 있는 제트엔진을 장착한 항공기가 탄생하였습니다.
제트엔진은 엔진 입구의 흡입덕트를 통하여 공기를 흡입하여 압축기에서 고압으로 압축시켜 연소실로 보내어 집니다.
연소실에서는 연료와 공기가 혼합되어 점화플러그의 점화에 의하여 연소가 연속적으로 이루어지며 연소된 고온의 가스는 터어빈에서 운동에너지로 변환되어 압축기를 구동시키고 배기노즐을 통하여 배기가스는 대기층으로 배출되어 추력을 발생시킵니다.
제트엔진의 추력은 뉴우튼의 제2법칙에 의하면 F=ma(F:힘, m:질량, a:가속도)로서 F는 추력, m은 공기량, a는 흡입공기속도와 배기가스 속도의 차에 해당하며, 추력은 공기량과 가속도에 비례하는데 가속도의 크기는 항공기 속도가 증가할 수록 감소하며, 배기가스의 속도를 증가시키는 것은 엔진의 회전속도 제한으로 가속도를 증가시키는 것은 한계가 있어서 추력에 가장 영향을 주는 것은 공기량입니다.
공기량은 공기 밀도에 따라서 비례하므로 공기 밀도에 영향을 주는 요소가 곧 추력에 영향을 주는 것입니다.
공기밀도는 대기압력에 비례하고 대기온도에 반비례하므로 날씨에 따라 공기밀도가 어떻게 변하는지를 이해하면 엔진추력과 날씨와의 관계를 쉽게 이해할 수 있을 것입니다.
여름에는 대기온도가 높아서 공기밀도가 작아져서 엔진 추력이 감소하므로 항공기가 이륙 시 활주거리가 다른 계절에 비하여 길어지고 상승속도가 작아서 항공기가 완만하게 상승하는 것을 볼 수 있고, 겨울에는 대기온도가 낮아서 공기밀도가 증가되어서 엔진 추력이 증가되므로 항공기가 이륙시 활주거리가 다른 계절에 비하여 짧아지고 상승속도가 커져서 항공기가 빠르게 상승하는 것을 볼 수 있을 것입니다.
또한 고도가 증가할 수록 대기온도가 낮아져서 공기밀도가 증가하나 대기압력이 감소하여서 공기밀도가 감소하는데 대기 압력의 영향이 대기 온도의 영향보다 크므로 고도가 증가할 수록 공기밀도는 감소하므로 엔진추력은 고도가 증가할 수록 감소합니다.
그러나 공기밀도가 감소하면 항공기 공기저항도 감소하므로 항공기에서 요구되는 엔진추력도 작으므로 가장 경제적인 비행을 할 수 있습니다.
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