양력발생의 원리가 무엇인가요?

학부생이신지, 아니면 따로 항공쪽 종사를 위해 공부중이신건지 잘 모르겠군요.

일단 학부생이시라고 생각하고 적습니다.

 

3번 부터 말씀드리자면 잘못 배우신게 맞습니다. 사실 아직도 많은 서적(심지어 전공서적에도) 날개 위아래로 흐른 공기가 날개 뒤에서 똑같이 만난다고 언급하고 있지만, 실제로 실험해보면 전혀 그렇지 않고 날개 윗면을 흐른 공기가 훨씬 빨리지나갑니다. 이는 NASA에서도 '대표적으로 잘못된 양력 이론' 중 하나로 꼽고 있지요.

 

http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/airplane/wrong1.html

 

 

 

2번의 경우도 본래는 선후관계가 바뀐 것입니다. 날개 윗면의 압력이 낮아짐에 따라 속도가 빨라진 것이지요. 베르누이 식은 속도와 압력의 상호관계를 나타내지만, 누가 먼저다라는 것은 없습니다(물론 실제 자연현상도 마찬가지고요). 속도가 바뀌면 압력이 변하지만, 반대로 압력이 변해도 속도가 변합니다.

 

 

1번의 경우도 마찬가지. 어떠한 이유로 정압이 변하면 전압이 일정한 상태에서 동압도 변합니다(단, 전압이 일정하다는 것은 점성에 의한 마찰이 없고 비압축성인 느린 속도라는 가정이 있어야 하지만). 결국 정압/동압/전압의 관계는 속도/압력의 관계를 다른 형태로 표현한 것에 불과하지요.

 

 

날개 주변에서 압력이 변하는 이유는 공기 흐름이 휘어지기 때문입니다. 공기의 흐름 방향이 변화할때, 흐름의 바깥쪽일 수록 압력이 높고 안쪽일수록 압력이 낮아지는 경향이 나타납니다(대표적으로 소용돌이 흐름이 있습니다. 소용돌이도 중심쪽일수록 압력이 낮지요). 날개에 대입하여 생각해보면, 날개가 받음각이 있거나 캠버가 있으면 날개 주변의 공기흐름은 약간 아랫방향으로 휘게되지요. 이때 날개 윗면입장에서는 날개 위쪽 먼 휘지 않은 공기흐름과 비교하여 휘는 흐름의 중심쪽에 있는 셈이고, 날개 아랫면 입장에선 반대로 날개 아래쪽 먼 공기흐름과 비교해서 휘는 흐름의 바깥쪽에 있는 셈이됩니다. 그래서 날개 윗면은 압력이 낮아지고 아랫면은 압력이 높아지지요. 그 결과 날개 윗면의 공기흐름은 빨라지고, 아랫면은 느려집니다.

 

아래는 이를 설명한 자료로, 뒤쪽에 수식을 통한 유도부분도 있습니다(영문자료입니다).

 

http://iopscience.iop.org/0031-9120/38/6/001/pdf/0031-9120_38_6_001.pdf