비행기가 무거운데도 하늘을 나는 원리는?

Question

엄청난 무게를 가진 비행기는 무거움에도 불구하고 하늘을 날아다닙니다. 양력이나 압력 차이, 엔진 추력 같은 말들이 많이 있는데, 이것들이 어떻게 합쳐져서 비행이 가능해지게 되나요?

Answer 1

비행기는 날개를 따라 흐르는 공기 때문에 위아래 압력의 차이가 발생하면서 양력이 만들어지게 됩니다.

그리고 날개를 공기 아래로 밀어내면서 반작용하는 힘으로 위로 뜨는 힘도 함께 작용하게 되는 것이죠. 엔진은 앞으로 나아가는 추력을 만들어서 공기가 계속 날개에 흐르도록 만들어주는 역할을 해줄 수 있습니다. 이렇게 양력이 중력보다 커진상태에서 추력이 공기 저항보다 클 경우 비행이 유지되는 원리입니다.

종합적으로 보면 날개가 만드는 양력에 엔진 추력이 무게를 이기면서 날게되는 구조입니다.

Answer 2

안녕하세요. 감병주 전문가입니다.

비행기는 양력, 추력, 중력, 항력의 균형으로 날아갑니다. 엔진이 만드는 추력으로 앞으로 나아가면 공기가 날개를 빠르게 흐르게 되고, 이 과정에서 날개 위아래의 압력 차이로 양력이 발생합니다. 이렇게 생긴 양력이 중력보다 커지면 비행기가 떠오르게 됩니다. 이후 비행 중에는 추력과 항력, 양력과 중력이 서로 균형을 이루면서 안정적으로 유지됩니다. 결국 빠른 전진과 날개 구조가 함께 작용해 무거운 비행기도 하늘을 날 수 있게 되는 것입니다.

Answer 3

안녕하세요. 고한석 전문가입니다.

비행의 핵심은 양력(Lift)인데, 날개 단면(에어포일)이 위쪽은 볼록하고 아래쪽은 평평한 형태라 위쪽 공기가 더 빠르게 흐르고 → 베르누이 법칙에 따라 빠른 공기는 압력이 낮아지면서 → 날개 위아래 압력 차이가 생겨 날개를 위로 밀어 올리는 힘이 발생하는 원리예요.

엔진 추력은 비행기를 앞으로 밀어주는 역할인데, 빠르게 앞으로 나아갈수록 날개에 부딪히는 공기량이 많아져서 양력이 커지고, 이륙 시 엄청난 속도로 달리는 이유가 바로 양력을 충분히 만들기 위해서예요 — 보잉 747 기준 시속 약 280~290km 이상이 돼야 이륙 가능해요.

결국 비행은 중력(아래) vs 양력(위), 항력(뒤) vs 추력(앞) 이 네 가지 힘의 균형인데, 거대한 무게도 날개 면적과 속도를 충분히 확보하면 그보다 큰 양력을 만들 수 있어서 수백 톤짜리 비행기도 하늘을 날 수 있는 거예요.