■ 항공기 종류마다 날개가 다르다

“날자, 날자 다시 한번 날자꾸나” 어떤 작가는 자신의 소설에서 이렇게 부르짖었습니다. 아마 새의 날개를 생각한 것이겠죠. 하지만 실제 인간을 날게 하는 항공기의 날개는 새의 날개와 비슷한 점도 많고, 다른 점도 많습니다. 항공기 특성에 따라 날개가 붙은 위치가 다른 건 아시나요? 하나의 날개가 여러 개의 작은 부분이 모여 만들어진 복잡한 장치라는 것도 미처 모르셨죠?
오늘 이 기사를 읽으면, 당신도 날개의 비밀을 알 수 있습니다.


다음의 사진들을 보세요. 다양한 항공기들입니다. 얼핏 보기엔 모두 몸체에 넓적한 판 모양의 날개가 달린 것은 똑같지만, 자세히 보면 날개의 위치가 다릅니다.




항공기는 날개의 위치에 따라 고익기, 중익기, 저익기 등으로 나누어 볼 수 있습니다. 이에 따르면 C-130 수송기와 F-15 전투기는 날개가 동체 위쪽에 달린 고익기이고, F-4는 날개가 동체 아래쪽에 있는 저익기입니다. F-16은 동체의 가운데에 날개가 달린 중익기입니다.


■ 안정적인 고익기

날개는 항공기를 뜨게 하는 힘(양력)이 작용하는 부분입니다. 특히 날개 아랫면보다는 윗면의 면적이 양력 발생에서 중요하죠. 따라서 고익기는 동체의 등 부분이 날개와 함께 이어져 양력을 일으키는 효과가 더 좋습니다.

무엇보다 고익기의 경우엔 항공기의 무게 중심이 상대적으로 낮아서 안정적입니다.

C-130의 경우처럼 대부분의 수송기들이 안정성을 위해 이런 형태를 가집니다. 안정적인 데다 동체 가운데로 날개를 보강하기 위한 구조물이 들어갈 필요가 없기 때문에 화물을 실을 공간을 확보할 수 있죠.

전투기의 경우에도 고익형의 설계를 선택하기도 합니다.

F-15 전투기가 뛰어난 화력을 자랑하는 것은 바로 날개 아래 공간을 충분히 활용할 수 있기 때문이죠. 고익기는 안정성이 너무 크다보니 전투기에 걸맞는 급격한 기동에 어울리지 않는다는 평가도 있는데, F-15는 두 개의 수직꼬리날개로 기동성을 확보하고 있습니다.


■ 기동성 있는 저익기

날개가 아래쪽에 있는 형태는 안정성보다는 기동성에 역점을 둔 설계라 할 수 있습니다. 꼬리를 물고 물리는 격렬한 기동전이 많았던 2차대전의 전투기를 떠올려 보세요. 모두 저익기랍니다. 또한 선회나 상승비행시에 조종사의 시야를 확보하기 좋죠.

우리 공군에서 운용하는 저익기인 F-4의 경우, 고익기와 같은 안정성을 확보하기 위해 날개 끝을 위로 살짝 치켜들게 해 놓은 것을 알 수 있습니다.

수직꼬리 날개가 크다는 것도 저익기인 F-4의 특징이죠. 저익기는 안정성을 보완하기 위해 이렇게 큰 수직꼬리날개를 가지고 있습니다.


■ 기동성과 안정성의 절충형, 중익기

기동성만을 생각한다면 전투기는 저익형이어야만 하겠죠. 하지만 날개 밑에 미사일, 폭탄, 게다가 연료탱크까지 달아야 하는 점을 생각하면 아무래도 설계상 부담이 있습니다.

중익기는 고익과 저익의 특성을 절충한 형태입니다. 기동성과 안정성을 함께 고려한 형태이죠. 다만 날개 보강을 위해 동체를 관통하는 경우 그만큼 동체 안의 연료용량이 줄어들게 됩니다.

대표적인 중익기 F-16의 경우 이런 단점을 없애기 위해 날개와 동체를 부드러운 곡선으로 연결하여 동체 중앙을 관통하는 구조 없이도 날개를 강화했죠. 이런 매끄러운 형태로 인해 빠른 속도로 비행할 경우 저항력도 줄어든답니다.

< 출처 : 공군뉴스레터 2004. 3. 11 일자 >