리프트 이론

널리 알려진 오해 중 하나는 라이트 형제가 다른 모든 업적 외에도 익형을 발명했다는 것입니다. 그들은 그렇지 않았습니다. 양력, 항력, 추력, 중량이라는 비행의 4가지 힘을 최초로 식별한 영국 엔지니어인 존 케일리 경(Sir John Cayley)은 상세한 실험을 통해 캠버형 익형을 개발했습니다. 1809년과 1810년에 출판된 그의 세 부분으로 구성된 작품 On Aerial Navigation은 오늘날 우리가 비행기라고 부르는 것에 대한 첫 번째 설명으로 자주 인용됩니다. 또한 오늘날 우리는 아이작 뉴턴 경(1642-1726)과 스위스 수학자 다니엘 베르누이(1700-1782)의 이론이 양력을 설명하는 상세한 과학을 제공한다고 가르칩니다. 적어도 완전히는 그렇지 않습니다.

기본적인 문제는 어느 이론도 실제 관찰을 완전히 설명하지 못한다는 것입니다. 날개 위의 더 빠른 공기가 압력을 감소시킨다는 베르누이의 원리는 정확하지만 왜 그것이 올바른지는 설명하지 않습니다. 또한 역비행에 대해서는 설명하지 않습니다. 이것이 바로 뉴턴의 두 번째 및 세 번째 법칙(자세한 내용은 아래 사이드바 참조)이 적용되는 곳입니다. 종합하면, 뉴턴의 법칙은 우리가 어떻게 거꾸로 비행할 수 있는지와 공격 각도가 어떻게 작동하는지 설명합니다. 하지만 Bernoulli로부터 필요한 세부 정보가 없습니다. 하지만 Bernoulli와 Newton을 같은 방에 배치하고 Cayley를 전체에 뿌리면 비행기를 만들고 조종하는 방법에 대한 실제 아이디어를 얻을 수 있습니다. 그러나 우리는 왜 날개 위쪽 공기의 압력이 날개 아래쪽 공기보다 낮은지 정확히 알지 못합니다.

우리는 아마 지상 학교에서 날개 상단의 저기압 영역은 날개 위를 통과하는 공기 입자가 날개 아래 공기와 관련하여 가속해야 하기 때문에 둘 다 동시에 후미에 도착하기 때문에 발생한다고 들었을 것입니다. 그리고 다시 합류하세요. 이는 일반적으로 "더 긴 경로" 또는 "동일한 이동 시간" 이론으로 알려져 있습니다.

그러나 공기 입자가 동시에 도착해야 한다고 말하는 과학은 없습니다. 실제로 NASA의 Glenn 연구 센터에 따르면 "익형 상단 위의 실제 속도는 '장거리 경로' 이론에서 예측한 것보다 훨씬 빠르며 상단 위로 이동하는 입자는 익형 아래로 이동하는 입자보다 먼저 후미 가장자리에 도달합니다. "(강조 추가됨).

예, 날개의 구부러진 윗면은 그 위에 낮은 압력의 공기 영역을 형성하지만 벤츄리가 없기 때문에 벤츄리 효과는 없습니다. 베르누이는 실제로 왜 이런 일이 일어나는지 말하지 않고 단지 그런 일이 일어난다는 점만 설명합니다. Bernoulli는 또한 캠버가 없는 날개 디자인(곡선이 있는 상부 표면이 없거나 거의 없는)이 어떻게 양력을 생성할 수 있는지, 또는 상단과 하단에 동일한 캠버가 있는 대칭 익형이 어떻게 양력을 생성하는지 설명하지 않습니다. 그리고 우리는 역비행을 해본 적도 없습니다.

NASA가 말했듯이 "우리는…베르누이 방정식을 사용하여 압력을 계산하고 압력 면적 계산을 수행할 수 있으며 우리가 얻은 대답은 주어진 익형에 대해 측정한 양력과 일치하지 않습니다. 'Equal Transit'에 의해 예측된 양력 ' 이론은 속도가 너무 낮기 때문에 관측된 양력보다 훨씬 적습니다. 익형 상단의 실제 속도는 예상보다 훨씬 빠르며... 상단 위로 이동하는 입자는 입자가 익형 아래로 이동하기 전에 후미 가장자리에 도달합니다. ."

역비행을 설명하는 한 가지 방법은 모든 행동이 동등하고 반대되는 반응을 갖는다는 뉴턴의 제3법칙입니다. 가장 간단한 시연은 움직이는 자동차의 창밖으로 손을 내미는 것입니다. 다가오는 공기에 대해 손을 수평으로 유지하면 저항이 거의 없습니다. 그러나 손을 수직으로 잡으면 움직이는 공기가 손을 뒤쪽, 즉 자동차 뒤쪽으로 밀어내는 경향이 있습니다. 팔을 제자리에 유지하려면 팔을 앞쪽으로 구부려야 합니다. 예를 들어 손을 45도 각도로 잡으면 손이 동시에 뒤쪽과 위쪽으로 움직이려는 경향이 있습니다. 효과에 대응하려면 팔을 앞뒤로 구부려야 합니다.

수직 및 45도 각도에서 손의 움직임은 동등 반응과 반대 반응에 관한 뉴턴의 제3법칙을 보여줍니다. 다가오는 공기가 손을 만나면 위쪽 및/또는 뒤쪽으로 밀려납니다. 날개 또는 기타 표면이 상대 바람과 정렬되지 않은 각도에 배치된 경우에도 동일한 현상이 발생합니다.