2023-10-03 22:34:33
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팬아메리칸항공
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그 비행기 날개 위에 흐르는 공기가 밑에 흐르는 공기보다 빨라서 베르누이의 정리에 따라 날개 윗면의 공기압이 더 낮아서 양력이 생기는거잖아
근데 이게 날개 형상에 따라 다르긴 한데 분명 어떤 속도에 도달하면 비행기 속도는 아직 마하 1 미만인데 날개 윗면 공기 속도는 비행기 속도보다 빨라서 날개 위의 공기는 마하 1에 도달할거란 말이야
이걸 임계 마하수라고 부르는데 이렇게 비행기 주변을 흐르는 공기 흐름이 어느 부분에선 초음속, 어느 부분에선 아음속인 이 영역을 천음속 영역이라 그래
비행기마다 다르고 특히 날개가 두꺼운 여객기의 경우 윗짤 처럼 마하 0.77 수준의 낮은（?） 속도에 임계 마하수를 갖지만 암튼 보통 마하 0.8 ~ 마하 1.2 사이로 보는데 이 천음속 영역, 특히 마하 1 미만의 천음속 영역에서 나타나는 재밌는 현상들이
일단 첫째론 마하 턱（Mach Tuck. 항공 업계에선 마크로 발음해서 마크 턱이라 하기도 함）이라는 현상인데
날개 앞부분에서 초음속 흐름이 생기면 충격파가 생기면서 공기압이 급격히 높아지거든. 근데 비행기 날개는 아랫면이 윗면보다 더 공기압이 높은걸로 양력을 만드니까 날개 윗면의 앞쪽이 압력이 높아지면 날개 앞쪽에서 양력이 줄어들어 비행기가 앞으로 기우는 현상이 나타나
윗 짤에 마하 0.82일때 아랫면에서도 충격파가 발생하잖아? 그러면 좀 줄어들거야
둘째론 날개에서 충격파가 발생하면 충격파 뒤에서 공기 흐름이 분리되는 현상이 발생하는데 이러면서 공기가 불안정해져 항력이 급격히 늘어나는데 이걸 충격파（shockwave） 때문에 생기는 항력이라고 wave drag라고 그래. 연구가 많이 진행되서 요즘은 이 wave drag를 줄이기 위한 윗짤에 두번째 날개 같는 초임계익 같은 날개도 만들어졌는데 옛날엔 이런 지식이 없어서 천음속 전투기가 급강하를 해도 무슨 벽에 부딪힌거 마냥 더 가속하지 않고 음속을 못 넘는 경우가 생겼어. 여기서 sound barrier, 그러니까 음속의 벽이란 용어가 생긴거야
셋째론 방금 얘기한대로 날개에서 공기가 분리되서 생긴 난류가 다시 비행기 동체나 꼬리날개 등에 붙어버리면 비행기가 흔들리는 현상이 생기는데 이걸 버퍼팅이라 해
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B-2 스피릿 스텔스 폭격기가 새 마냥 파닥거린다고 종종 나돌아다니는 이 짤도 버퍼팅 테스트 비행때 찍힌거임
보통 두꺼운 날개를 가진 여객기나 폭격기가 고속으로 비행할때 생기고, 너무 심하면 날개나 동체를 부러뜨릴수도 있음
전투기는 잘 안 생기는듯
이거 말고 천음속 영역에 나타나는 면적법칙이라고 있는데 이건 비행기의 단면적이 그래프상으로 더 스무스하게 변화해야 천음속 영역에서 생기는 wave drag를 줄일수 있다는 법칙이야
그래서 F-5나 F-106같은 전투기를 보면 노골적으로 날개 있는 부분에 동체가 노골적으로 좁게 설계 되어 있어
근데 사실 여객기도 이거 적용된다?
이 A380 사진 보면 날개 앞쪽이랑 꼬리날개 앞쪽 연결 부분 동체가 움푹 들어가 있고
빠른 순항속도를 위해 동체 길이를 희생한 보잉 747 SP는 아예 꼬리날개 쪽 동체 지름이 티 나게 작아. 실제로 기반이 된 747-200보다 좀 빠르기도 했고
사실 보잉 747-200이 747-300으로 업그레이드 되면서 2층이 연장되었는데 이건 1등석이나 2등석 공간을 늘리는 효과를 낳기도 했지만 면적법칙 덕에 항력을 줄이는데도 지대한 공헌을 했대
근데 나도 아직 면적법칙이 정확히 왜 일어나는진 몰겠다
못 알아들었고 관심 없다고...? 알았어 미아내...
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