항공우주공학개론 항공기 분류와 디자인

항공우주공학은 크게 항공공학과 우주공학으로 나뉠 수 있다. 항공공학은 우주에서의 유영하는 물체를 다루는 우주공학과는 다르게 지구 대기권에서 비행하는 비행체들을 다룬다.

 

항공공학에서도 여러 가지의 소분류들이 있고 그에 대한 학문들이 있다. 여기서는 크게 항공기의 기체, 동력장치, 기계 및 전자 시스템, 운항관리 및 지상설비 시스템 등 네 가지 분류로 나누고, 그 중에서도 기체와 동력장치에 대해 알아보겠다.

 

 

항공기 기체의 분류

 

항공기는 크게 고정익기와 회전익기로 나누어진다. 쉽게 설명하자면, 전투기나 여행을 하기 위해서 공항에서 타는 여객기 등은 고정익기에 속하고 회전익기에는 헬리콥터가 속한다고 보면 이해하기 쉽다.

 

고정익기는 동체에 고정되어 있는 날개를 통해서 발생되는 양력으로 비행하는 항공기를 뜻한다. 반면에 회전익기는 헬리콥터와 같이 회전하는 로터를 통해 양력을 발생시켜 비행을 한다.

 

그렇다면, 경항공기나 군용 수송기와 수상용 비행기 같이 날개에 회전하는 블레이드를 가지고 있는 경우에는 전투기와 같이 고정익기에 속할까? 아니면 헬리콥터와 같이 회전익기에 속할까?

 

경항공기나 군용 수송기 그리고 수상용 비행기 모두 날개에 블레이드가 달려 있고, 그것이 회전하기는 하지만, 항공기의 동체에 날개가 고정되어 있다는 점으로 인해 고정익기에 속하게 된다.

 

 

항공기 기체 디자인

 

항공기의 기체는 공기역학적 측면뿐만 아니라 항공기를 사용하는 인원들의 동선이나 각각의 부분에 장착될 장비와 그에 따른 기체의 영향 등의 것들 고려해서 설계된다. 따라서 항공기의 형상 및 구조에 대한 설계 및 제작은 그 시작부터 최첨단의 공법을 적용한다.

 

항공기의 기체는 넓은 의미로는 구조체 전체와 엔진을 포함하지 않는 구성 요소들을 뜻하기도 한다. 형상 및 구조에 대한 설계 및 제작은 그 시작부터 최첨단 공법이 적용된다.

 

설계단계에서부터 공기역학적인 측면뿐만 아니라 항공기를 사용하는 인원들의 동선이나 각각의 부분에 장착될 장비와 그에 따른 기체에의 영향 등 수 많은 요소들을 고려해야 한다.

 

항공기가 비행하기 위해서는 기체가 충분히 가벼워야 하는 것도 중요하지만, 비행 중 발생하는 압력이나 혹 종의 이유로 인해 받게 될 여러 압력이나 충격에도 견딜 수 있고, 탑승한 인원의 안전이 보장받을 수 있을 정도로 강도가 충분히 강해야 한다는 점도 중요하다.

 

기체에 다양한 방향에서 작용할 수 있는 굽힘, 비틀림, 압축 및 인장 등의 힘을 견디기 위해서는 날개골(Spar)과 날개보(Rib), 세로거더(Stringer)와 세로대(longeron), 외피 등의 구조물을 사용한다.

 

또한 기체에 작용하는 응력을 분산하기 위해 경비행기와 날개 등에 사용되는 트러스(truss) 구조, 항공기의 하중을 외피도 함께 담당하고 모노코크(monocoque)와 세미 모노코크(semi-monocoque) 구조로 유명한 응력 외피형 구조와 샌드위치 구조 등이 사용된다.