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방구석 파일럿들을 위해 써보는 전투기가 나는 원리(쉬움)
보통 양력이라고 하면 베르누이의 법칙이니 뭐니 하면서 유체의 속도가 빨라지면 압력이 감소하고- 등등의 이야기들이 나오지만,'비행기가 어떻게 하늘을 나는 것이냐'를 이해하는 데에는 그렇게 깊게 들어갈 필요가 없음양력이 발생하는 이유는, 날개가 공기를 아래로 밀어냈기(deflected) 때문에 그 반작용으로 날개가 위로 상승하는 것인데,베르누이의 법칙 같은 건 날개가 '어떻게 공개를 아래로 밀어내느냐'에 관한 이야기라서, 직접 항공기 디자인을 할 게 아닌 이상 거기까지 알 필요는 없음(만약 위의 설명이 마음에 안 든다면 '공기의 흐름이 아래로 휘어진다'고 이해해도 괜찮음. 여기서 베르누이의 법칙과 작용-반작용은 같은 현상에 대한 두 설명일 뿐임)그게 납득이 가지 않는다면, 날개와 날개 주변을 가리고 보면 됨저 블랙박스 안에서 일어난 일은 모르지만 결과적으로 공기의 흐름이 아래로 밀려났잖음?그러면 그 반작용으로는 당연히 블랙박스 안의 무언가가 위로 올라가야 하는 거임.'날개 위쪽이 볼록해서 공기가 더 먼 길을 지나가야 하고 그럼 공기의 속도가 빨라져서 날개 윗면의 양력이 낮아지는데' 같은 설명은 굳이 신경쓸 필요가 없음저 논리대로면 배면비행하는 전투기나, 납작한 날개를 가진 종이비행기는 날 수 없는 거임아무튼 작용-반작용의 법칙으로 인해 공기를 아래로 밀어낸 만큼 날개가 양력을 받는다는 걸 납득했으면,날기 위해서 만들어진 '날개'가 어떻게 그 양력을 효율적으로 만들어내는지를 얘기할 차례임우선 글라이더를 예로 들어보자글라이더가 활공을 할 때, 글라이더는 위치에너지를 운동에너지로 바꾸고, 그 운동에너지를 소모해서 양력을 얻는다고 볼 수 있음글라이더는 공기를 통과하면서 정지해있던 공기를 아래로 밀어내게 되는데, 이때 공기를 아래로 밀어내면서 작용-반작용의 법칙에 따라 양력을 받게 됨중요한 부분은 여기인데, 여기서 글라이더가 작용-반작용의 법칙, 즉 운동량 보존의 법칙에 따라 받는 힘은 공기의 운동량 변화로 인해 받는 거임.그런데 운동량의 계산식은 질량*속도인데 반해, 운동에너지의 계산식은 1/2*질량*속도^2라는 부분이 문제가 됨운동량과 운동에너지는 둘 다 질량에 비례하지만, 운동량은 속도에 비례하는 반면 운동에너지는 속도의 제곱에 비례함즉, 1의 공기가 10의 속도로 움직일 때의 운동량은 10이고 운동에너지는 50이지만,2의 공기가 5의 속도로 움직일 때는 운동량은 똑같이 10인데 운동에너지는 그 절반인 25라는 거임그러니까 다른 말로 표현하면, '적은 양의 공기를 빠르게 밀어내서 양력을 얻는 것'보다, '많은 양의 공기를 천천히 밀어내서 양력을 얻는 것'이 더 효율적이라는 얘기임바로 저걸 위해서 글라이더는 굉장히 큰 날개를 가짐.다른 건 다 똑같지만 길이만 차이가 나는 두 날개가 동일한 속도로 비행할 때,큰 날개는 많은 공기를 낮은 속도로 밀어내서 적은 운동에너지를 소모하고도 충분한 양력을 얻는 반면에작은 날개는 밀어낼 수 있는 공기가 적은 만큼 이를 빠르게 밀어내야 충분한 양력을 얻을 수 있고, 이를 위해선 운동에너지의 소모가 커지는 거임여기서 공기를 빠른 속도로 밀어내려면 날개의 받음각을 늘리는 방법이 있고, 운동에너지는 항력이 커지는 등의 방식으로 소모가 됨날개는 아니지만, 저 원리를 그대로 이용한 게 바로 터보팬 엔진임기존 제트엔진은 적은 양의 공기를 빠르게 배출해서 추력을 얻었지만, 터보팬 엔진은 엔진의 힘으로 전방의 팬을 돌려서 더 많은 양의 공기를 천천히 밀어냄으로서 효율을 늘림저 밀어내는 공기의 양의 비율은 바이패스비라고 하는데, 팬을 통해 밀어내는 공기가 늘어날수록, 즉 바이패스비가 늘어날수록 엔진의 효율이 늘어나지만 고속에서의 성능이 떨어짐날개의 경우에는, 헬리콥터가 저 원리를 이용했다고 할 수 있음헬리콥터, 즉 회전익기의 날개는 위에서 빙빙 돌아가는 저 블레이드인데 굉장히 크지? 한정된 엔진 힘으로 헬리콥터가 이륙하기에 충분한 양력을 얻으려면, 커다란 날개를 써서 많은 양의 공기를 밀어내야 한다는 얘기임다시 고정익 항공기로 돌아가서, 저런 프롭기는 헬리콥터처럼 수직비행을 하지는 못하지만 대신 수평비행을 통해 비행하기에 충분히 큰 양력을 생성할 수 있음헬리콥터는 커다란 날개를 제자리에서 빙글빙글 돌리면서 많은 양의 공기를 아래로 밀어내는 반면, 고정익 항공기는 고정된 날개를 가지고 공기를 빠르게 가르면서 많은 양의 공기를 아래로 밀어낸다는 얘기임어떤 면에선 이게 헬기보다 훨씬 효율적이지. 헬기는 기름 퍼먹는 엔진으로 로터를 제자리에서 마구 돌려대야 간신히 호버링이 가능한데, 고정익기는 그냥 비행을 하면서 자연스럽게 수평 방향으로의 이동도 하게 되니까 말이야아무튼 바로 이 때문에 고정익 항공기가 이륙을 하려면 먼저 충분한 속도를 쌓아야 하는 거임. 그래야 짧은 순간에 많은 양의 공기를 가르고 지나가면서 양력을 효율적으로 만들 수 있으니까날개가 어떻게 효율적으로 양력을 만드냐에 대한 답이 나왔으면, 비행기마다 날개의 형상이 다른 이유도 짐작할 수 있음위에선 설명의 편의를 위해 다른 얘기들을 싹 뺐지만, 비행기의 속도가 빠를 수록 받는 항력도 늘어나는데 큰 날개는 큰 양력을 만들 수 있지만 큰 항력을 만드는 원인이기도 하거든요즘에는 컴퓨터로, 옛날에는 무수히 많은 종이와 연필과 계산자를 가지고 비행기의 용도에 따른 최적의 날개 형상과 크기를 결정함공기가 희박한 고고도에서 최대한 효율적으로 양력을 만들어야 하는 U-2는 길고 커다란 날개를,요격을 위해 초음속으로 빠르게 비행하게 될 F-104 같은 경우에는 작은 날개를 다는 식임.흔히 말하는 '익면하중'이 이걸 간단하게 나타냄. 익면하중이 낮다는 건 무게에 비해 큰 날개를 가졌다는 거고, 이는 즉 느린 속도 혹은 적은 받음각으로도 무게를 버틸 수 있는 양력을 얻을 수 있다는 얘기임반대로 익면하중이 높다면, 속도를 올리거나 높은 받음각을 가져야 기체를 띄우기에 충분한 양력을 얻을 수 있겠지? 대신 날개가 작으니까 고속에서의 항력은 줄어들거고.드디어 전투기 얘기로 좀 돌아가는 것 같은데, 워 썬더 같은 뱅기 게임을 해본 사람들이라면 한번쯤 생각해봤을 '왜 슈퍼프롭들은 선회력이 옛날 전투기보다 구릴까?'라는 의문에 대한 답도 여기서 나옴.날개란 흔히 양력을 만드는 장치라고 말하지만, 좀 더 정확히 말하자면 '익면 상방으로의 힘을 발생시키는 장치'라고 표현하는 게 나는 옳다고 봄(그 힘을 양력이라고 부르지만).비행기는 자동차랑 다르게 발 디딜 곳 없는 공중을 날아다니는 물건이고, 이는 즉 방향을 전환하려면 몸뚱이 방향만 돌리는 게 아니라 실제 진행 방향도 그쪽으로 돌려야 한다는 뜻임(사실 자동차도 시속 300km로 밟다가 갑자기 핸들 꺾으면 진행 방향으로 미끄러지긴 함)그러면, 전방으로 잘 날던 기체를 한쪽으로 돌리려면 어떻게 힘을 줘야 할까? 기수를 90도로 돌린 다음 엔진 힘으로 돌려야 할까?답은 바로 '날개'임, 수직 방향으로 작용하는 힘을 만들어서 중력을 극복하고 날 수 있는 게 날개라면, 그걸 살짝 기울이면 당연히 그 힘이 수평 방향으로도 작용할 수 있겠지?이걸 흔히 '뱅크각'이라고 표현하고, 비행기는 저런 식으로 기체를 기울여서 방향 전환을 함.다른 방식으로 방향 전환이 불가능한 건 아니지만, 기체의 운동에너지를 최대한 보존하면서 할 수 있는 가장 효율적인 방향 전환이 저 방식이라는 얘기지.그렇기 때문에, 높은 선회력을 가진 비행기는 (중량에 비해)큰 날개를 가지고 있음.날개가 크다는 건 즉 더 많은 양력을 효율적으로 발생시킬 수 있다는 얘기고, 날개가 작은 비행기에 비해서 더 선회를 잘, 그리고 지속적으로 할 수 있다는 얘기임초기의 전투기들은 선회전이 주였기 때문에 중량에 비해 큰 날개를 가지게 되었고, 이를 극단적으로 늘린 게 1차대전 시기의 복엽기, 삼엽기들임.하지만 큰 날개 때문에 항력이 늘어났고, 저속에서의 선회력은 좋을지언정 고속 성능은 기대할 수가 없게 되었음반대로, 2차대전때 주로 사용한 기종은 단엽기인데, 엔진 힘이 갈수록 늘어나면서 선회전보다는 속도를 활용한 에너지 파이팅이 주가 되었기 때문에 고속에서의 성능을 보장할 수 있는 단엽기로 추세가 변하게 됨이걸 간단하게 표현하자면, 초기형 스핏파이어와 후기형 스핏파이어는 익면적은 비슷하지만 무게는 2톤에서 3.2톤으로 대폭 늘어났고, 엔진 출력도 1천마력에서 2천마력으로 배는 늘어남.암만 엔진 힘이 두배라도 익면하중이 50% 이상 늘어났으니 최초의 선회 두어 번은 초기형 스핏파이어가 압도적으로 잘 할 수밖에 없는 거임반대로 최고 속도는 580kph에서 730kph로 대폭 늘어나고, 상승력도 11m/s에서 21m/s로 대폭 늘어난 덕에 동등한 실력의 두 파일럿이 싸운다면 후기형을 탄 파일럿이 넘쳐나는 에너지를 통해 압도적으로 승리를 거둘 수 있고.아무튼, 글이 괜히 길어졌는데, 흔히 비행기 양력 관해서 얘기가 나올 때 '어째서 프롭기는 수평으로는 비행이 가능하면서 수직으로 수직이착륙은 불가능한가? 똑같은 엔진으로 똑같은 추력을 내는 게 아닌가?'라는 질문에 대한 답을 찾기가 힘들어서 그 부분을 중점적으로 써봤음사실 전투기 전투기동 관련된 글을 쓰고 싶었는데 기초부터 쓰려다 보니 이렇게 되버렸네 ㅠㅠ
작성자 : 깃털맛고정닉
잘 알려지지않은 르망 사망사고
내구나 사망 사고에 관심 있으면 알수도 있는데 이사건에 관련한 글은 없는거 같아서 써봄 그건 바로 1997년 5월 3일 르망 프리퀄리파잉에서 있었던 세바스티앙 앙졸라스(Sébastien Olivier Enjolras)의 사고다먼저 세바스티앙 앙졸라스에 대해 살펴보면 13살부터 카트로 시작해서, 카트에서는 https://youtu.be/icWxeeEdjZ093년 당시 현역 f1 드라이버들이 참여하는 올스타 카트 경기에 출전해 프로스트 세나보다 빠른 랩타임을 기록하며 두각을 보였다 94년에는 카트를 졸업하고 포뮬러 르노2.0 으로 넘어가 챔피언쉽 3위, 95년 프랑스 국내 챔피언쉽에서는 7위를 기록하였고, 96년에는 La Filière팀(f1드라이버 양성하는곳이라고보면됨)에서 활약하며 팀메이트를 제치고 챔피언쉽을 달성하는데 이때 그 당시 팀메이트들을 살펴보면르노 토요타에서 테스트만 하다가 슈퍼아구리에서 존나 못해서 풀타임으로 뛰지는 못했지만 f1드라이버가 되긴 된 프랑크 몬타니현역 wec imsa 캐디 드라이버, 챔프카 4챔, f1들어와서는 베텔에게 발리긴했지만 풀타임으로 2시즌동안 뛰었던 세바스티앙 부르데등이 있다그러나 시즌 종료후 실시된 도핑검사에서 대마초가 검출되며 커리어에 약간 차질이 생기긴 했지만 그냥 잠시 정지 당한거라 97년 프랑스 국내 f3 챔피언쉽에 도전하게 된다 f3 챔피언쉽도중 (96년 르망에 참가한 앙졸라스 사고로 완주는 하지못하고 리타이어함) 96년에 르망을 완주하지 못한 설움을 달래기 위해 wr lm97 푸조로 르망 프리퀄리파잉에 도전하게 되는데르망 프리 퀄리파잉 도중 아흐나쥐 코너를 지나고 나오는 스트레이트 구간에서 사고가 일어나게 된다(사고위치는 아마 이쯤일듯)앙졸라스의 차량이 공중으로 떠오르며 가드레일을 넘어가 폭발하였고 오픈콕핏 차량 이였던 탓에 앙졸라스는 목이 잘리며 즉사하게 된다https://youtu.be/gO1QeXB74Os(앙졸라스의 사고 직전 마지막 모습, 사고이후를 담은 영상)이사고로 인해 해당 사고장소에는 그를 추모하기 위한 비석이 있으며, 프랑스 모터스포츠 연맹에서는 f3 챔피언쉽에서 최고의 루키 드라이버에게 수여하는 트로피를 제정하였다 R.I.P Sébastien Olivier Enjolras 1976~1997
작성자 : Doomsday1고정닉
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