"Swept Forward Wing" in SF media, Is it Possible TO FLY? sf물에서 많이 보이는 앞으로 꺾인 특이한 전투기 날개, 정말 날기는 할까?

machineking (47)in #kr • 7 years ago

전진익1.jpg
<앞으로 꺾인 전투기 날개는 매우 인상적이다.>

안녕하세요 기계왕입니다.

우리는 sf영화나 만화, 애니메이션을 정말 많이 접하고 사는데요, 시선을 사로잡는 멋지고 신기한 디자인이 sf물을 자꾸 보게 만드는 가장 큰 이유라고 생각합니다.

hello, this is machineking

today, we see so many SF movie, comics and animations, the models which have gorgeous & cool design is the main reason why we see SF media.

"크..황홀하다."

오늘은 그저 멋있다고 생각하고 무심코 넘어갔던 특이한 디자인을 소재로 분석, 리뷰를 하도록 하겠습니다.
그 주제는 앞에서 이야기했던,

Today, I'll review and analysis about just we thought " cool design"
the topic is I show you in previous picture,..

바로 이런 "앞으로 꺾인 디자인"

특이하면서도 상당히 멋진 라인을 가지고 있고..

"근데 이거 날기는 할까? 왜 이렇게 만든거야? "

궁금하시나요? 지금 그 궁금증을 해결해봅시다!

it is "swept forward wing"
it has very nice forward direction line... and

"is it possible to fly??? why it looks like??"
did you wonder? then solve it!

전진익

위처럼 앞으로 꺾인 날개는 일단 '전진익' 이라는 이름을 가지고 있습니다. 공교롭게도 러시아, 미국에서 이러한 전진익에 대한 연구는 꽤 많이 이루어졌는데요,

생소하지만, 아래 사진처럼 실제로 테스트 비행을 한 모델도 있습니다.

surprisingly, already there are so many the research report about this wing in USA and Russia.
furthermore, there are "real" combat plane in the world.

위 모델은 러시아 수호이사가 만든 su-47이라는 모델이며, 현재 단 한대만 생산이 되었고 실전투입이 가능한 성능을 지니고 있습니다.

이외에도 NASA에서 만든 X-29
컨버트사의 XB-53
준커스사의 Ju-287

<x-29>

등 많은 테스트 비행이 이루어진 형태의 날개입니다.

그럼 첫번째 의문이 해결이 됐네요!

"정말 날기는 할까?
"ㅇㅇ 진짜 남."

성능

"아니 그러면 어떻게 이게 날 수 있는것이고,
일반적인 날개(후퇴익)과 다른점은 무엇인지도 설명좀."

then, what is the difference between general wing?

일반적인 날개와 전진익의 가장 다른점은 "양력" 입니다.

양력은 그야말로 비행기를 띄우는 힘인데 날개 윗면과 아랫면의 압력차로 인해 생기는 힘입니다. 전진익기는 양력을 동체와 연결된 뿌리부분에 집중시켜서 효율이 몇배나 높은 양력을 발생시킬 수 있습니다. 따라서 주행거리도 그에 비례해서 짧아지게 되고, 극대화된 기동성을 보유하고 있는 것이 특징입니다.
캡처.PNG
<후퇴익은 공기흐름이 날개 끝으로 모여 양력이 적을 수 밖에 없는 반면, 전진익은 날개 뿌리로 공기흐름이 모인다.>

일반적인 비행기의 경우, 양력을 받아 날기시작하는 단계에서 날개 끝에 기류가 불안정해 와류(vortex), 즉 소용돌이가 일어 이로인해 굉장히 불안정한 비행으로 이루어지고 추락하는 사고가 생기기도 하는 반면,
전진익은 비행기 날개 끝에서 몸체쪽으로 기류가 흐르기 때문에 vortex의 문제점을 확실하게 해결할 수 있습니다.

와류.jpg
<비행기날개 끝에 생기는 와류>

문제점 및 한계점

앞에서 나열한 양력과 기동력의 극대화, 와류의 문제점 해결 등 장점만을 나열했는데 과연 단점은 없을까요??

비행기 형태에서의 단점이라면 사실 비행기의 컨트롤제어 문제 외에는 크게 꼽을만한 요소는 없습니다.
그러나 하드웨어, 즉 이러한 모양새를 알루미늄이나 티타늄, 철 등 현재 쓰이는 항공재료로는 버틸 수가 없습니다.
그 이유는 일반적인 날개의 경우 공기의 흐름이 날개끝으로 흘려버려 날개가 버틸 수 있는 반면, 전진익 같은경우 날개 끝에서 불어들어온 바람이 동체와 연결된 날개 뿌리에 집중이 됩니다. 이런경우 강한 비틀림응력(torsion)이 일어나고 그 수치는 재료의 파단한계점(yield stress point)를 넘길 정도 입니다.
토션.PNG

즉 이러한 형태는 충분히 항공역학적으로 경쟁력 있는 가치를 가지나, 재료역학적인 한계가 있다고 할 수 있겠네요.

또한, 항공 전술의 발전이 이 전진익에 불리한 쪽으로 이루어졌습니다.

비행기끼리 서로의 기동력을 자랑하며 기관총을 쏴 격추시키는 일명 '도크파이팅'은 구시대의 유물로 사라진지 오래입니다. 현대 비행전투는 스텔스기능을 극대화 시키고, 미사일을 쏴 표적에 '한방'에 맞춰버리는 마치 암살자처럼 그 전술이 발달하였죠.
스텔스기.jpg
<우리가 흔히 아는 스텔스기. 현대에는 쓰이지 않는 구닥다리인것은 함정.>

이 전진익의 형태는 앞부분의 형상이 다소 복잡해 레이더의 전자기파를 사방으로 퍼뜨려 스텔스기능에 불리한 형태입니다. 즉, 현대 전술에는 이제 쓰지 않는 기능을 극대화 시킨 것이죠.

결론

기동력에는 극대화된 정말 작동하는 디자인! 이나, 아직은 제대로 생산하기에는 재료역학적 기술이 부족하고, 그 전에 현대 전술에 맞지 않는 디자인이다.
다만, 재료역학이 발전된 미래와 스텔스기와 함께 레이더 또한 발전이 많이된 설정에서는 상당히 과학적, 공학적으로 납득이 될만한 '공학디자인'이라고 볼 수 있다.