전투기의 이해 책중에 질문.

뚝배기 | 질문 | 조회 수 386 | 2020.04.14. 13:20

'전투기에서 선회는 전투기의 진행방향을 변화시키는 것으로써, 물리적 개념으로 본다면 벡터량으로 정의할 수 있다. 전투기가 수평선회할 경우 양력성분의 벡터 분해 된 양의 구심력 방향 성분이 선회에 쓰인다고 할 수 있다.'

-전투기의 이해중에서

 

이 부분에서 벡터 분해나 양력성분 방향성분이라는 용어가 이해가 안가네요.. 무슨 뜻인지 알 수 있을까요?

그리고 이 책이 너무 이과적이라 문과인 제가 이해하기 어려운 부분이 많네요. 기초 물리학이라도 읽어야 할까요?

 





    



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YoungNick 2020.04.14. 21:48

이과 학생들도 대학의 기초 물리학 책을 혼자 보면 쉽게 이해하기 어려운 편입니다.

덕질의 영역을 벗어나 업의 영역으로 가실 것이 아니라면 별로 추천하고 싶지 않네요.

 

벡터량이란 방향과 크기가 모두 의미있는 것을 이야기합니다. 똑같이 10kg을 들어올릴 수 있는 힘을 준다고 해도 수평방향으로 주는 힘과 수직방향으로 주는 힘은 그 결과가 다르다는 뜻이지요. 가령 20kg짜리 물체에 10kg을 수직으로 들어올리는 방향으로 힘을 준다면 해당 물체는 꿈쩍도 하지 않겠지만, 수평방향으로 힘을 주면 바닥과의 마찰에 따라 밀려갈 수도 있다는 뜻입니다.

 

힘, 가속도는 모두 벡터량입니다. 우리가 '양력'이라고 하는 것 또한 공기중을 움직이는 날개가 만들어내는 '힘'이니까 벡터량이지요. 따라서 이 양력은 어느 방향으로 작용하느냐에 따라 비행기의 운동에 영향을 줍니다. 양력은 주로 날개면에 수직한 위쪽 방향으로 작용합니다. 비행기가 수평으로 비행하고 있다면 양력은 비행기에 작용하는 중력과 상쇄되어 비행기가 공중에 떠 있을 수 있게 하는 것입니다. 

 

그렇다면 비행기가 날개를 한쪽은 하늘로, 한쪽은 땅을 향한 상태로 날고 있다면 어떨까요? ㅣ자 처럼 90도 옆으로 날고 있다면 말이죠. 이 때 비행기의 양력 방향은 비행기 기체의 윗면을 향하게 됩니다. 이 윗면은 하늘 방향이 아니라 지평선 방향을 보고 있게 되겠지요. 이렇게 되면 비행기가 만들어내는 양력은 중력과 상쇄되지 못하므로 비행기의 고도는 점차로 떨어지게 될 것입니다. 여전히 양력은 만들어지고 있지만 그것이 지평선 방향을 보고 있으므로, 비행기는 비행기의 윗면쪽으로 선회하게 되는겁니다. 이렇게 선회하게 되면 비행기의 양력이 곧 선회하는 힘, 즉 구심력이 되는 셈이지요.

 

이렇게 비행기는 기체의 자세를 제어함으로서 양력의 방향을 조절할 수 있습니다. 이렇게 조절된 양력의 방향으로 3차원의 복잡한 기동이 가능해지는 것입니다. 실제로 비행기에 작용하는 힘은 크게 양력, 중력, 공기저항력, 엔진추력 네가지입니다. 이 네 가지 힘은 모두 방향성을 가지기 때문에 서로 복잡하게 얽혀서 비행기가 자유롭게 날아다닐 수 있도록 하는 것이지요. 비행기의 조종에서 중력은 조절할 수 없기 때문에, 나머지 세 요소인 양력, 공기저항력, 엔진추력의 크기와 방향을 제어하는 것이 곧 비행기의 기동을 제어하는 것입니다.

 

이 네가지 힘의 복잡한 연관관계는 정말로 이해하기 어렵습니다. 네가지를 각각 떼어놓고 보면 대략적으로라도 이해할 수 있습니다만... 전투기동을 하는 와중에 이 네가지 힘을 인간의 판단력으로 정확히 이해하고 판단하고 조작해서 통제하는 것이 상당히 어려운 일이기 때문에 요즘의 전투기에서는 비행 제어 컴퓨터라는 녀석이 이 네가지 힘의 커플링을 계산하고 인간의 조작을 보조해주는 것입니다.

 

조금은 도움이 되셨을 지 모르겠습니다. 이걸 어떻게 쉽게 설명드릴 수 있을 지 잘 모르겠네요. 

뚝배기 2020.04.14. 21:55

이야 깔끔하게 이해했습니다. 책 설명이 이런식이였으면 정말 좋았을텐데 말이에요

뚝배기 2020.04.14. 23:38

근데 그냥 기체가 양력 방향을 롤링을 통해 기울이면서 그 방향의 차이로 인한 회전력으로 회전한다. 정도로만 설명하면 될 것 같은데 왜 저렇게 어렵게 적어놨을까요?

YoungNick 2020.04.14. 23:51

실제 전투기는 양력만으로 선회하는 것이 아니라 항력, 추력, 중력을 모두 사용해가며 선회하기 때문에 벡터 성분의 분해와 합성에 대해 이해하면 좋기는 합니다. 아마 저자분께서도 어디까지 상세하게 설명하고 어디까지 쉽게 설명해야 하는지 고민하다가 애매한 지점에서 서술을 멈추신게 아닐까요?

 

저는 개인적으로 항공기의 제어나 비행동역학에 대해서는 비전공자가 아무리 노력해도 이해할 수 없을거라는 생각을 가지고 있습니다. 왜냐하면 제가 무려 항공공학을 전공했음에도 제어나 비행동역학을 잘 이해하지 못하기 때문입니다. 그래서 되도록 단순화하고 쉽게 말씀드리려고 하지만, 그 과정에서 필수적으로 알아야 하는 내용도 종종 생략되곤 합니다. 실제 강의 상황에서 교보재를 잔뜩 쌓아두고도 쉽지 않은 영역을 글 몇줄로 모두 이해시킬 수 없다는 현실의 벽 정도로 생각하시면 될 것 같습니다.

뚝배기 2020.04.15. 00:41

그렇군요. 좀더 자세히 이해하고 싶었는데 그냥 취미의 영역으로 남겨두어야겠네요. 답변 감사합니다!

Profile image 지나가는행인 2020.04.15. 07:33

제가 아래 그린 그림에서 구심점 방향으로 뱅기의 롤링에 의해 양력의 구심점방향분력벡터성분이 빨갛게 보이실겁니다.

옛날 놀이터에서 아빠가 아들손잡고 원형을 돈다고 합시다. 그러면 아빠는 아들을 원형으로 돌리리고 아들은 아빠 손을 잡고 아빠주위를 도는 거죠. 거기에 아빠와 아들이 잡고 있는 힘이 그림의 빨간양력분력입니다. 이 손을 놓으면 더 이상 아들이 빠르게 아빠를 주위로 돌수 없죠.

아들이 아빠손을 잡고 빨리 돌 수 있듯이, 뱅기를 롤링해서 양력성분을 이용해 더 빨리 원형회전을 시켜준다고 이해할 수 있습니다.

 

양력2.jpg

그림출처 : 본인

 

벡터는 공부를 하셔야 할듯합니다.

https://suhak.tistory.com/225

에서 그림 위주로 보세요.. 덧셈과 실수배를 보시면 됩니다.

위의 설명에 대해서는 아래가 더 맞나 봅니다.

https://mrw0119.tistory.com/12

뚝배기 2020.04.19. 17:05

열심히 보고는 있는데 수식때문에 머리가 좀 아프네요ㅋㅋ 

Profile image 지나가는행인 2020.04.14. 22:09

제 짧은 소견으로 저렇게 비행하는 비행기가 있는지 모르겠습니다.

기차도 원심력을 이용하도록 회전시 안쪽으로 무게중심이 쏠리게 기울게 레일이 깔려 있습니다.

어떤기차는 아예 차륜과 객차부분이 관절로 되어있어 객차를 기울게하여 더 회전이 쉽도록 합니다.

뭔 얘긴고 하니 비행기가 수평방향으로 돈다는 얘기가 수평상태로 돈다는 뜻이 아니라, 회전하는 구심점쪽으로 기울여 돈다는 뜻이죠.

저는 저 글을 읽고 그렇게 이해했습니다. 요잉만 하는게 아니고 롤링이 있어야죠. 롤링이 있는 경우 지구쪽의 반대편으로만 되어 있는 양력이 안쪽으로 기울게 되어 벡터로 나누면 지구수평방향으로 봤을때 일정한 구심점방향 성분이 나타나게 됩니다. 지구반대편방향은 비행기를 띄우게 되겠죠.

Profile image 지나가는행인 2020.04.14. 22:28

양력.jpg

출처 본인

 

제가 위에서 언급한 책내용 읽어보고 이해한 그림입니다.

 

 

뚝배기 2020.04.14. 23:36

 

 

네 롤링을 이용해 회전한다는 내용 맞습니다. 

Profile image 폴라리스 2020.04.14. 23:39

책 복사한거 올리시면 저작권 위반으로 사이트에서 금지하고 있습니다. 

뚝배기 2020.04.15. 00:40

수정했습니다. 사진만 촬영해서 올리는 것도 문제되나요?

 

뚝배기 2020.04.15. 11:45

아 그림만 찍어 올려도 저작권 위반이군요. 감사합니다!

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