새는 날개를 움직여서 양력을 얻지만 비행기는 날개에 공기를 부딪치게 해서 양력을 얻게 된다. 비행기의 종류에 따라 날개는 수많은 형태를 지니고 있고, 그에 따른 특성도 형태에 따라 차이가 있다. 우선 날개의 기본 모양을 보면 빠른 속도로 달리게 되면 공기의 흐름이 날개 단면의 주위에 흐트러지게 되고 이때 날개 단면의 상하부 길이 차이로 인하여 윗부분은 아랫부분보다 기압이 낮아진다. 힘은 항상 높은 곳에서 낮은 곳으로 향한다. 즉 상대적으로 고기압인 하부에서 상부로의 힘이 생기게 된다.
날개의 두께와 모양의 차이에 따라 여기서 생기는 양력의 특성은 약간씩 차이가 있고, 공기의 속도에 따라서도 양력의 차이가 있긴 하지만 날개의 단면은 대부분 서로 비슷한 모양을 가지며 단지 속도에 따른 두께의 차이가 조금 있을 뿐이다. 일반적으로 날개의 형태는 날개 윗부분의 평면 모양은 각기 특유의 성질을 가지고 있어 항공기의 쓰임에 따라 항공기를 제작할 때에 적절한 모양을 선택하게 된다.
날개의 길이는 양력에 중요한 영향을 미치는데 양력을 받으면 공기의 흐름은 날개하부에서는 바깥쪽으로 날개상부에서는 안쪽으로 향하게 된다. 이것을 속박와류라고 한다. 이 속박와류로 인하여 날개의 끝 부분에서는 아래에서 위로의 공기의 흐름이 생기게 된다. 이 공기의 흐름 때문에 날개 끝의 상단에는 상부를 누르는 와류가 형성된다. 이렇게 날개 끝의 상부를 누르는 와류를 꼬리와류라 부른다. 이 꼬리와류로 인하여 항공기의 양력을 감소시키는 현상이 나타나는데 이를 유도항력이라 한다. 유도항력은 날개가 길수록 더 약해지고, 짧을수록 커진다.
따라서 긴 날개를 가진 항공기에서는 저속 시에 적합한 양력 대 항력의 비인 양항비를 가지게 된다. 이렇게 저속시의 양력특성이 우수한 날개는 글라이더나 저속 장거리 비행에 많이 사용된다. 하지만 고속의 비행에는 오히려 가로세로비가 낮은 날개가 더욱 유리하다. 초음속 비행 영역에서 가로세로비가 낮은 날개는 적은 항력을 발생하기 때문이다. 이러한 날개를 가진 대표적인 항공기가 바로 콩코드이다. 이에 대한 설명은 뒤로 미루겠다.
날개 가까이에 좌석배정을 받은 사람이라면 운항도중 신기하게도 “비행기의 날개가 흡사 새의 날개처럼 아래위로 부드럽게 움직이고 있다는 것을 금새 알 수 있다”. 그리고 그 흔들리는 폭은 상하 50m정도라고 한다. 금속으로 되어 있는 딱딱한 날개지만 기류가 좋지 않은 곳을 지날 때 버드나무 가지처럼 흔들리도록 설계해 놓았다. 이렇게 주날개가 움직이도록 하여 날개에 걸린 힘을 분산시키고 충격을 줄여서 동체의 흔들림도 작게 할 수가 있는 것이다. 즉 쾌적한 운항을 좌우하는 가장 큰 요소가 주 날개의 설계에 있다는 것이다.
주 날개의 단면을 살펴보자. 주 날개의 단면은 둥그스름한 상자와 같은 날개형태를 지니고 있는데 항공기마다 가지각색이다. 주 날개의 골격을 보면 동체로부터 좌우로 3개의 길다란 판자가 뻗어 있는 형상이다. 이것을 스파(spar)라고 하는데 스파에서 직각방향으로 작은 격자(格子)가 나와 있다. 이런 모양은 흡사 문살과 창호지처럼 보인다. 그리고 점보기 같은 항공기의 날개를 자세히 관찰해 보면 주날개 끝 부분에 수직 또는 거의 수직으로 꺾어져 올라가 있는 것을 볼 수 있는데 이런 꺾여진 부분을 “작은 날개”라는 뜻에서 윙릿(Winglet)이라고 한다.
항공기가 공중을 비행할 때 날개에는 날개 윗면과 아랫면의 속도 차이로 인한 압력 차이 때문에 양력이 발생한다. 하지만 날개 끝 부근에는 와류(소용돌이, Tip Vortex)가 생겨서 양력은 감소하고 유도 항력이라는 유해 성분이 생겨서 날개의 성능을 떨어뜨린다. 그래서 이 유도 항력을 줄이기 위하여 가로 세로 비(AR)가 큰 날개를 개발․생산하였다. 실제로 가로세로비가 큰 날개는 가로세로비가 작은 날개의 거의 두 배에 해당하는 양력을 발생시킨다.
하지만 이런 날개를 장착한 항공기는 구조적 무게의 증가나 파생되는 다른 항력의 증가, 그리고 비용 상승 등의 또 다른 문제가 발생되었다. 따라서 이런 여러 가지 문제를 가장 합리적으로 해결한 것이 바로 윙릿이다. 윙릿은 또 다른 작은 날개 형태로 역시 날개 끝에는 소용돌이를 발생시킨다. 하지만 이 소용돌이는 주날개 위를 지나는 공기 위로 멀리 떨어진 곳에 생기기 때문에 날개의 공기 흐름에 거의 영향을 주지 않아 결과적으로 날개의 성능을 향상시키는 것이다.
종래에도 유도항력 감소를 위해 날개너비를 넓히거나 날개 끝에 생기는 소용돌이의 발생을 억제할 목적으로 익단판(翼端板)이나 익단연료탱크를 부착하였으나, 구조의 복잡성과 중량의 증대 등이 결점으로 지적되었다. 이에 대해 윙릿은 구조강화에 의한 중량적인 손실에 비해 저항감소 효과가 훨씬 크다.
윙릿은 또다른 표현을 빌리자면 익단소익(翼端小翼)이라고 하는데 미국항공우주국(NASA)의 R.위트컴이라는 사람이 고안하였다. 동시에 연료절감에 큰 효과가 있다고 한다. 예를 들면, 에어버스나 DC-10 기종에 윙릿을 부착할 경우, 순항속도 마하 0.82 에서 항력감소가 3.6 %라는 큰 값이 나와서 그만큼 연료가 절감된다고 하니 대단한 발명이 아닐 수 없다 하겠다.
날개의 두께와 모양의 차이에 따라 여기서 생기는 양력의 특성은 약간씩 차이가 있고, 공기의 속도에 따라서도 양력의 차이가 있긴 하지만 날개의 단면은 대부분 서로 비슷한 모양을 가지며 단지 속도에 따른 두께의 차이가 조금 있을 뿐이다. 일반적으로 날개의 형태는 날개 윗부분의 평면 모양은 각기 특유의 성질을 가지고 있어 항공기의 쓰임에 따라 항공기를 제작할 때에 적절한 모양을 선택하게 된다.
날개의 길이는 양력에 중요한 영향을 미치는데 양력을 받으면 공기의 흐름은 날개하부에서는 바깥쪽으로 날개상부에서는 안쪽으로 향하게 된다. 이것을 속박와류라고 한다. 이 속박와류로 인하여 날개의 끝 부분에서는 아래에서 위로의 공기의 흐름이 생기게 된다. 이 공기의 흐름 때문에 날개 끝의 상단에는 상부를 누르는 와류가 형성된다. 이렇게 날개 끝의 상부를 누르는 와류를 꼬리와류라 부른다. 이 꼬리와류로 인하여 항공기의 양력을 감소시키는 현상이 나타나는데 이를 유도항력이라 한다. 유도항력은 날개가 길수록 더 약해지고, 짧을수록 커진다.
따라서 긴 날개를 가진 항공기에서는 저속 시에 적합한 양력 대 항력의 비인 양항비를 가지게 된다. 이렇게 저속시의 양력특성이 우수한 날개는 글라이더나 저속 장거리 비행에 많이 사용된다. 하지만 고속의 비행에는 오히려 가로세로비가 낮은 날개가 더욱 유리하다. 초음속 비행 영역에서 가로세로비가 낮은 날개는 적은 항력을 발생하기 때문이다. 이러한 날개를 가진 대표적인 항공기가 바로 콩코드이다. 이에 대한 설명은 뒤로 미루겠다.
날개 가까이에 좌석배정을 받은 사람이라면 운항도중 신기하게도 “비행기의 날개가 흡사 새의 날개처럼 아래위로 부드럽게 움직이고 있다는 것을 금새 알 수 있다”. 그리고 그 흔들리는 폭은 상하 50m정도라고 한다. 금속으로 되어 있는 딱딱한 날개지만 기류가 좋지 않은 곳을 지날 때 버드나무 가지처럼 흔들리도록 설계해 놓았다. 이렇게 주날개가 움직이도록 하여 날개에 걸린 힘을 분산시키고 충격을 줄여서 동체의 흔들림도 작게 할 수가 있는 것이다. 즉 쾌적한 운항을 좌우하는 가장 큰 요소가 주 날개의 설계에 있다는 것이다.
주 날개의 단면을 살펴보자. 주 날개의 단면은 둥그스름한 상자와 같은 날개형태를 지니고 있는데 항공기마다 가지각색이다. 주 날개의 골격을 보면 동체로부터 좌우로 3개의 길다란 판자가 뻗어 있는 형상이다. 이것을 스파(spar)라고 하는데 스파에서 직각방향으로 작은 격자(格子)가 나와 있다. 이런 모양은 흡사 문살과 창호지처럼 보인다. 그리고 점보기 같은 항공기의 날개를 자세히 관찰해 보면 주날개 끝 부분에 수직 또는 거의 수직으로 꺾어져 올라가 있는 것을 볼 수 있는데 이런 꺾여진 부분을 “작은 날개”라는 뜻에서 윙릿(Winglet)이라고 한다.
항공기가 공중을 비행할 때 날개에는 날개 윗면과 아랫면의 속도 차이로 인한 압력 차이 때문에 양력이 발생한다. 하지만 날개 끝 부근에는 와류(소용돌이, Tip Vortex)가 생겨서 양력은 감소하고 유도 항력이라는 유해 성분이 생겨서 날개의 성능을 떨어뜨린다. 그래서 이 유도 항력을 줄이기 위하여 가로 세로 비(AR)가 큰 날개를 개발․생산하였다. 실제로 가로세로비가 큰 날개는 가로세로비가 작은 날개의 거의 두 배에 해당하는 양력을 발생시킨다.
하지만 이런 날개를 장착한 항공기는 구조적 무게의 증가나 파생되는 다른 항력의 증가, 그리고 비용 상승 등의 또 다른 문제가 발생되었다. 따라서 이런 여러 가지 문제를 가장 합리적으로 해결한 것이 바로 윙릿이다. 윙릿은 또 다른 작은 날개 형태로 역시 날개 끝에는 소용돌이를 발생시킨다. 하지만 이 소용돌이는 주날개 위를 지나는 공기 위로 멀리 떨어진 곳에 생기기 때문에 날개의 공기 흐름에 거의 영향을 주지 않아 결과적으로 날개의 성능을 향상시키는 것이다.
종래에도 유도항력 감소를 위해 날개너비를 넓히거나 날개 끝에 생기는 소용돌이의 발생을 억제할 목적으로 익단판(翼端板)이나 익단연료탱크를 부착하였으나, 구조의 복잡성과 중량의 증대 등이 결점으로 지적되었다. 이에 대해 윙릿은 구조강화에 의한 중량적인 손실에 비해 저항감소 효과가 훨씬 크다.
윙릿은 또다른 표현을 빌리자면 익단소익(翼端小翼)이라고 하는데 미국항공우주국(NASA)의 R.위트컴이라는 사람이 고안하였다. 동시에 연료절감에 큰 효과가 있다고 한다. 예를 들면, 에어버스나 DC-10 기종에 윙릿을 부착할 경우, 순항속도 마하 0.82 에서 항력감소가 3.6 %라는 큰 값이 나와서 그만큼 연료가 절감된다고 하니 대단한 발명이 아닐 수 없다 하겠다.
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