추력

추력(推力)은 뉴턴의 제2운동 법칙과 3운동 법칙으로 설명되는 반작용의 힘입니다. 양력은 항공기에 작용하는 4가지 힘(나머지 3가지는 중력, 항력, 추력) 중 하나로, 항공기를 위로 띄우는 힘이다.

항공기의 경우, 날개단면에 양력을 일으키는 비밀이 숨어 있다. 항공기의 날개단면을 유심히 관찰해 보면, 날개 아래쪽의 단면은 비교적 직선에 가까운 데 반해, 위쪽의 단면은 포물선을 이루고 있다. 그리고 날개가 항공기 진행방향에 대해 약간 들려 있다(이를 받음각이라고 한다). 이런 날개의 단면과 받음각은 주변 공기의 흐름을 꺽어지게 만들어 양력을 발생시킨다.

엔진의 추력이 그리 강하지 않던 레시프로 프로펠러 엔진 시대 항공기는, 속도가 낮은 이착륙 시에도 충분한 양력을 얻기 위해, 앞쪽 바퀴다리가 뒤쪽 바퀴다리보다 매우 길게 만들어져, 주기 및 활주 시의 받음각이 비행 시의 받음각보다 훨씬 크도록 설계되어 있었고, 날개도 매우 두꺼운데다 날개 상면에 매우 큰 곡선이 주어져 있었다. 그리고 마치 글라이더의 날개처럼 후퇴각이 전혀 없고, 날개의 앞뒤폭의 차이가 크지 않은 직선형의 날개로 만들어져 있어, 저속에서도 날개의 뿌리부분이건 끝부분이건 항공기를 비행시키는 데 충분한 양력을 만들어 낼 수 있었다. 항공기 개발 초기이던 1910년대에는 복엽기나 3엽기, 즉 주날개가 2층, 또는 3층으로 되어 있어, 부족한 추력으로도 최대의 양력을 얻도록 하는 것이 항공기 설계의 대세였다.

그러나 항공기의 제트화가 이루어지면서, 항공기가 높은 추력으로 속도가 빨라지고, 그만큼 큰 양력을 얻을 수 있게 되자 항력이 큰 직선익은 구시대의 것이 된다. 그 대신 등장한 것이 큰 후퇴각을 가진 후퇴익이다. 후퇴익은 항력이 적고, 음속 돌파 시 발생하는 충격파의 발생을 지연시킬 수 있기 때문에 순항속도가 아음속대 이상인 항공기의 주익은 거의 예외없이 후퇴익으로 되어 있다. 그러나 후퇴익은 날개뿌리에서의 와류가 날개 끝부분에서 합쳐지면서 날개 끝 부분에서는 양력이 잘 발생하지 않고, 날개 끝 실속 현상이 일어날 수 있다.

삼각형 모양의 델타익은 후퇴익보다 훨씬 높은 속도, 즉 초음속 영역에서의 고속비행에 알맞은 특성을 가진 날개이다. 날개 앞전의 후퇴각을 60도 이상으로 주어 항력을 최소화, 마하 2급 이상의 고속비행에 적합하게 하는 것이 가능하다. 앞전의 후퇴각이 크면서도 날개의 중심 뼈대인 날개 보가 날개 뒷전을 동체와 직각으로 가로지를 수 있으므로 날개를 매우 강하게 만들 수 있다. 하지만 주날개의 가로세로비가 작기 때문에 저속 순항시 유도항력이 크게 발생하고, 안정성과 기동성이 나쁘다. 또한 플랩과 같은 고양력장치를 달 수 없어 착륙시 매우 큰 받음각 상태로 착륙해야 하는 문제도 있다.

유명한 F-14나 토네이도, MiG-23 같은 항공기에 달려있는 가변익은 이러한 모든 문제를 해결하기 위해 있는 것이라고 할 수 있다. 저속시에는 직선익, 아음속대에서는 후퇴익, 초음속시에는 델타익으로 날개의 후퇴각을 마음대로 조절해 어떤 속도에서도 최적의 비행성능을 얻게 하기 위한 날개인 것이다.