비행 인벨롭 그래프
* 비행 인벨롭 그래프 *
비단 공중전 뿐만 아니라, 지상전, 해전, 심지어는 자동차 경주에 있어서 까지도
무엇보다 중요한 것이 바로 자신이 다루는 기계의 성능을 아는 것입니다. 전투 조종사는
자신이 몰고 있는 항공기의 일반적인 성능과, 공중전시 나타나는 기체의 특성 및
능력을 알아야만 합니다. 그 이유는 우선적으로 주어진 나의 항공기의 성능을 최대로
발휘할 수 있기 위함이며, 그다음으로는 적과 나의 기체의 상대적인 성능차이를 파악하여
적기에게는 불리하고 나에게는 유리한 상황으로 전투를 이끌어가기 위함입니다.
비행 엔벨롭 그래프는 주어진 고도와 속도에서 항공기가 어느 정도의 기동성능을
보일 수 있는가를 보여줍니다. 공중전투에 직접 관계되는 것이라기보다는, 고도와
속도에 따라서 항공기의 일반적인 비행 특성이 어떻게 바뀌는지 이해하는 차원에서
설명드리겠습니다. 아래의 그래프는 F-4 팬텀기의 비행 인벨롭 그래프입니다.
비행
인벨롭 그래프
1-2-3-4-5로 이어지는, 1G로 표시된 그래프의 최 외곽선은 항공기가 수평비행에서 정상적으로 비행할 수 있는 영역의 한계를 나타냅니다. 이 가장 바깥의 선으로 항공기의 일반적인 성능을 알 수 있는데, 이를 구체적으로 설명하자면 다음과 같습니다.
(1)-(2) : 각 고도에서의 실속속도를 나타냅니다. 그래프의 항공기는 해수면에서 약 100노트의 실속속도를 가집니다. 이 선보다 더 낮은 속도에서는 수평비행에 충분한 양력을 얻을 수 없습니다.
(2)-(3) : 비행기의 양력 한계로 인한 최고 상승고도가 됩니다. 그래프의 항공기의 최고 상승고도는 약 55,000피트 입니다. 높은 고도로 올라갈수록 공기의 밀도가 낮아져서 비행기의 날개에서 얻을 수 있는 양력이 줄어드는데, 이 최고 상승 고도에서 수평비행을 할 수 있는 최소한의 양력을 얻을 수 있습니다.
(4) : 최대 속도를 나타냅니다. 이 고도에서 공기의 밀도와 엔진의 추력이 가장 이상적으로 조합되어 최대속도를 낼 수 있습니다. 그래프에서는 약 35,000피트에서 1200노트 가량의 최대 속도를 낼 수 있습니다.
(3)-(4) : 이 영역에서는, 고도가 높아짐으로 인하여 공기의 밀도가 희박해서 엔진 추력이 줄어들기 때문에 (4)의 고도에서보다 최대 속도가 감소합니다. 이 부분을 추력 한계라고 합니다.
(4)-(5) : 구조 한계입니다. 이 영역에서는, 공기 밀도가 높아 항력이 증가하므로 최대속도가 감소됩니다. 이 영역에서 이를 초과하는 속도에서는 공기 저항을 기체가 견디지 못하여 기체의 구조적인 손상을 가져올 수 있습니다.
항공기의 정상적인 비행가능 영역을 표시하는 1G선 안쪽으로 양파껍질처럼 줄어드는 선들은 각각의 지점에서 항공기가 낼 수 있는 기동성의 한계를 나타내는 선입니다. 즉 가장 바깥의 1G선은 수평비행으로 얻을 수 있는 비행 한계이고, 안쪽 선으로 다가갈 수록 항공기는 보다 높은 최대 기동능력을 가질 수 있습니다. 이 그래프에서 항공기가 낼 수 있는 기동능력은 고도와 속도에 따라 달라진다는 것을 알 수 있습니다. 더 높은 G를 당길 수 있다면 더 급격한 기동을 할 수 있다는 것을 뜻합니다. 대체로 저고도에서는 공기 밀도가 높으므로 보다 많은 양력을 얻을 수 있어 상대적으로 급격한 기동이 가능하고, 같은 고도에서는 속도에 따라서 높은 기동성을 얻을 수 있는 영역이 제한됩니다. 이 그래프에서는 해수면 고도에서 적어도 380노트의 속도가 있어야 이 비행기의 최대 기동성을 얻을 수 있습니다. 반대로, 속도가 어느 정도 이상으로 높아져도 공기의 저항으로 인해 항공기의 조종면이 제대로 효과를 내기 힘들어지기 때문에 구조한계로 다가갈수록 기동성능이 급격히 낮아지게 됩니다.
설명에 사용한 위의 그래프는 특정한
항공기를 예로 한 것이므로, 구체적인 수치들이 각각의
시뮬레이션에 등장하는 여러 항공기들에까지 적용되는 것은 아닙니다. 구체적인 수치들은
비행기마다, 또 같은 비행기라도 시뮬레이션마다 다를 것입니다. 이 그래프에
대해서 설명드린 이유는 그래프의 구체적인 수치들을 알려드리기 위함이 아니라 고도와
속도에 따른 항공기의 일반적인 특성을 설명해드리기 위해서입니다.
아마도 극히 드문
경우가 아니라면 어떤 항공기의 정확한 비행 인벨롭 그래프를 구하는 것은 쉽지 않을 것입니다.
그렇지만 어떤 비행기의 비행 한계치들을 알고 있다면 항공기의 최대한의 기동능력을
얻어내는데 주요한 참고자료로써 이용할 수가 있습니다.
어느 정도의 오차는 있겠지만, 시뮬레이션 상에서 시험비행에 의한 실험값으로 비행
인벨롭 그래프에서 나타나는 식의 비행 한계값들을 구해볼 수 있습니다.
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