양력의 발생원리

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양력이란 유체 속의 물체가 수직 방향으로 받는 힘으로써 높은 압력에서 낮은 압력쪽으로 생기며 유체에 닿은 물체를 밀어 내리려는 힘에 대한 반작용이라고 할 수 있다. 항공기의 날개에도 양력이 발생하는데 날개에 양력이 발생하는 것은 날개 윗면에서는 유속이 빠르고 아랫면에서는 유속이 느리기 때문이다.
이러한 속도 차이 때문에 베르누이의 정리에 의하여 윗면과 아랫면의 압력차가 생기고, 이에 따라 양력이 발생하게 된다.

양력은 비행기의 날개에서 발생하는데 비행기를 공중에 떠오르게 하는 역할을 한다.
비행기의 날개를 수직으로 자른 단면인 에어포일(airfoil) 또는 날개단면(wing section)은 유선형으로 되어 있어서 공기 중을 운동하면서 날개에 큰 양력과 적은 항력을 발생시키는 역할을 한다. 이러한 에어 포일 형상은 비행기의 날개뿐 아니라 헬리콥터의 회전날개(rotor blade)의 단면이나 프로펠러 깃의 단면, 엔진 압축기나 터빈 깃의 단면 등 매우 다양하게 활용 되고 있다. 실제로 비행기가 움직이면, 정지해 있는 대기 속을 비행기가 지나가나 상대속도의 개념을 적용하여, 비행기 주위로 공기가 흐르는 것으로 간주하고 양력발생 원리를 이해하는 것이 용이하다. 공력(aerodynamics force)을 계산하고 그 특성을 파악할 때도 비행기 주위의 공기흐름 영역(flow field)에 물리적 보존법칙을 근거로 한 수학적 지배방정식을 풀거나 비행체의 모델에 바람을 불어 주는 풍동(wind tunnel)장치를 통해 실험을 수행하여 구한다.

이를 순환 이론에 의해서 설명하면 다음과 같다.
그림 (a)에서 날개 표면의 화살표 길이는 실제 흐름속도의 크기를 나타낸 것이다. 윗면은 속도가 빠르고 아랫면은 속도가 느림을 나타낸다.
그림 (b)에서는 실제 속도를 자유 흐름 속도 V와 순환 흐름 속도 u로 분해한 것이다.
날개의 윗면은 자유 흐름 속도 V와 순환흐름 속도 u가 합성되어 V+u 속도가 커지고, 날개의 아랫면은 속도방향이자 흐름 방향과 반대이기 때문에 V-u로 속도가 작아진다.

참고자료

· http://exiwing.egloos.com/viewer/537402
· http://callspring.blogspot.kr/index.html2012/07/blog-post.html
· http://jjy0501.blogspot.kr/2012/11/1.html
· http://en.wikipedia.org/wiki/File:Induce_drag_downwash.png