[EBS 독서 독해의 원리] (기술) '고속 항공기의 S 라인 동체와 면적 법칙'-변형 문제!!

 

 

※ 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.

 

에어쇼에 전시된 전투기를 자세히 관찰해 보면 날개가 부착된 동체 부분이 잘록하게 들어가 S 라인처럼 생긴 것을 볼 수 있다. 또 날개 끝에 장착된 외부 연료 탱크의 허리가 잘록하게 들어가 있는 것을 볼 수 있다. 왜 이렇게 고속 항공기의 동체는 S 라인으로 생겼을까?

이것은 한마디로 항공기의 항력*을 줄여 동일한 엔진 출력으로 더 빠른 속도로 비행함으로써 경제적인 비행을 하기 위해서이다. 이렇게 고속 항공기 동체를 S 라인으로 제작하는 것은 ‘면적 법칙’을 적용하였기 때문이다. 면적 법칙은 항공기의 속도가 음속에 근접할 때 날개와 동체가 결합된 기체에서 발생하는 항력을 작게 하기 위해 항공기 진행 방향에 대하여 수직으로 자른 단면적의 분포를 연속적으로 완만하게 변화시켜야 한다는 법칙이다. 1950년 미국의 리처드 휘트콤은, 초음속 탄환이 진행할 때 진행 방향에 대해 수직인, 초음속 탄환의 단면적이 완만하게 변화한다는 사실을 발견하고 이를 천음속* 항공기에 적용했다. 휘트콤은 음속 근처에서 날개와 동체를 분리시키거나 결합하여 항력 증가에 관한 실험을 수행하고 그 결과를 발표했다. 그는 천음속 영역에서 동체의 항력 계수*는 날개를 부착하지 않은 물체가 날개를 부착한 경우보다 작다는 당연한 결과를 도출했다. 또한 그는 물체에 날개를 부착한 경우 면적 법칙을 적용한 물체와 적용하지 않은 물체의 항력 계수를 조사했으며, 그 결과 면적 법칙을 적용한 물체의 항력 계수가 훨씬 작다는 연구 결과도 발표했다.

- 이하 생략 -

 

 

「고속 항공기의 S 라인 동체와 면적 법칙」

해제

이 글은 고속 항공기 동체가 S 라인으로 설계된 이유와 이러한 설계에 반영된 면적 법칙에 대해 설명하고 있다. 휘트콤은 초음속 탄환의 진행 방향에 대해 수직인 단면적의 변화가 완만하다는 것에 착안하여, 항공기 동체와 진행 방향에 수직인 단면적의 변화와 항력 사이의 관계를 규명하는 연구를 진행하였다. 그 결과 천음속 영역에서 날개와 동체가 결합된 기체에서 발생하는 항력을 작게 하기 위해서는 항공기 진행 방향에 대하여 수직으로 자른 단면적의 변화가 완만해야 한다는 사실을 알게 되었으며 이러한 면적 법칙의 원리를 항공기 설계에 반영하였다.

주제

항공기 설계에 적용된 면적 법칙

 

 

 

 

 

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