[Aerodynamic] 항공기에 작용하는 힘(양력, 추력, 항력, 중력)

항공기에 작용하는 4가지 힘

항공기에 작용하는 힘은 크게 4가지로 구분된다.

1. 추력(Thrust) : 항공기 세로축과 평행하게 작용

2. 항력(Drag) : 상대풍(Relative wind) 와 평행하게 작용

3. 양력(Lift) : 비행경로 / 상태풍(Relative wind) 와 수직으로 작용, 공력중심(CP : Center of Pressure)에 작용

4. 중력(Weight) : 지구 중심을 향해 작용, 무게중심(CG : Center of Gravity)에 작용 

 

이는 각각 작용하는 방향과 기준이 되는 축이 상이하고 다양한 비행 자세에 따라 복합적으로 힘이 작용하게 된다.

 

과학적인 힘의 형태를 알고자 한다면 아래의 포스팅을 참고하자

https://joylucky7.tistory.com/23

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비가속 직진수평비행

가장 기본부터 살펴보면 위 그림과 같이 가속이 이루어지지 않은 상태에서 항공기가 일정한 고도를 유지해 날아가는 상황이다. 이를 비가속 직진수평 비행이라 한다. 그리고 4가지의 힘이 각각 균현을 이룬다.

- Lift = Weight : 고도가 상승하지도 내려가지도 않으니 양력과 중력이 같은 상태가 유지된다.

-  Thrust = Drag : 뉴턴 법칙에 의해 힘이 균형을 이루기 때문에 가속도가 증가하지 않는 상태가 된다.

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비가속 상승

그림과 같은 상황에서는 어떻게 될까?

 

- 추력(Thrust)는 비행경로 / 상대풍과 나란한 방향으로 작용한다.

- 양력(Lift)는 비행경로 / 상대풍에 수직으로 작용하고

- 중력(Gravity)는 지구 중심으로 향한다

- 항력(Drag)는 추력의 반대방향으로 비행경로 / 상대풍과 정 반대방향으로 작용한다.

 

비가속 직진수평비행과 달리 상승에서는 항공기에 작용하는 4개의 힘이 이전과 같은 균현을 이루지 못한다

비가속 상태이기 떄문에 전체적인 힘의 합력이 균형을 이루지만 각각의 힘이 작용하는 방향이 달라 절대량은 달라지게 된다.