인간은 아주 오래전부터 하늘을 새처럼 자유롭게 날고 싶은 꿈이 있었고, 그 꿈을 실현시키기 위해 여러 가지 시도와 실패를 거듭했다. 그리하여 실제로 하늘을 나는 비행기구가 만들어지고, 오늘날 우리가 알고 있는 항공기의 모습까지 발전되어 왔다.

어려운 항공역학은 이제 그만!
누구나 읽기 쉽고, 내용도 알찬 항공역학의 입문서를 만나보자.

항공공학은 하늘을 나는 것에 관한 기초적인 과학 지식을 응용해서 항공기를 생산하기 위한 방법을 연구하는 학문이다. 그리고 항공역학은 항공공학 중에서 가장 기초적인 사항을 연구하는 학문이다. 하지만 기존 이 분야를 전공하는 학생들뿐만 아니라 관심 있는 이들에게, 공기역학적인 특성과 비행역학적인 성능에 관한 전문 지식을 다루는 항공역학은 공학 분야에서도 상당히 수준 높은 지식을 요구했으므로 쉽게 이해하기에 어려운 점이 있다.
이 책은 이처럼 방대한 항공역학의 세계를 들여다보는 입문서로서 각 내용의 알맞은 그림을 함께 보여주고, 공식뿐만 아니라 실제 수치로도 계산할 수 있도록 제시하여 직감적이고 감각적으로 이해할 수 있도록 구성하였다. 또한 각 장의 주제에 맞는 구체적인 내용을 읽다보면, ‘마하 0.83은 얼마나 빠른 속도일까?’부터 ‘애초에 어떻게 하늘을 날 수 있을까?’까지 이론적이면서 근본적인 질문들에 대한 답을 쉽게 찾아나갈 수 있을 것이다. 더불어 이 책을 통해 기존 항공역학이 어렵다는 생각을 조금이나마 떨쳐낼 수 있는 좋은 기회가 될 것이다.

총 6장 속에 담긴 항공역학의 세계!

제1장은 항공역학을 개략적으로 설명하고 있다. 항공역학의 정의부터 하늘을 나는 힘의 종류, 항공기의 형상 등 기본적인 개념을 학습할 수 있다.
제2장은 공기역학에 대한 전반적인 설명으로, 항공기에 큰 영향을 끼치는 공기(대기)의 온도, 밀도 등과 항공기의 속도와 대기는 어떤 관련이 있는지 알아본다.
제3장은 양력과 항력이란 무엇이며 어떻게 발생하는지? 그리고 양력과 항력은 어떤 관계가 있는지? 등을 알 수 있다.
제4장은 안정된 비행을 위한 주날개, 꼬리날개, 보조날개의 역할, 즉 비행역학에 대해 설명하고 있다.
제5장은 항공기 엔진에 관한 내용으로, 추진력을 생성하는 피스톤 엔진부터 제트 엔진까지 그 특성과 추력 발생 메커니즘을 이야기하고 있다.
제6장은 이륙부터 착륙까지의 성능 기준, 항공기가 선회를 하는 등 하늘을 날 때 필요한 성능과 능력에 대해 구체적으로 설명하고 있다.
이 밖에도 각각의 장이 끝나는 부분에 칼럼 코너를 통해 실제 수치를 계산해볼 수 있도록 표계산 소프트웨어용 식을 보여주고 있다.

제1장
항공역학이란?

- 항공역학이란 무엇인가?
- 대기
- 하늘을 나는 힘
- 항공기의 형상
- 항공기의 엔진
- 항공기의 3방향 운동
COLUMN 1 표준대기의 계산식

제2장
공기역학

- 대기의 구분
- 표준대기
- 대기온도
- 공기밀도
- 대기압
- 동압이란?
- 베르누이 정리
- 동압의 응용
- 대기속도계의 눈금
- 대기의 속도란?
- 그 외의 대기 속도
- 마하수
- 마하수를 측정하는 법
- 기압고도
- 대기자료
- COLUMN 2 속도 계산공식

제3장
양력과 항력

- 양력이란?
- 하늘을 나는 데는 날개가 필요
- 날개와 흐름선
- 유속과 기압경도
- 양력공식
- 받음각과 양력계수
- 양력계수를 구해보자
- 날개꼴의 종류
- 날개 모양
- 날개면적과 종횡비
- 양력 분포
- 항력이란?
- 유도항력
- 유도항력계수
- 날개끝 소용돌이와 유도항력
- 경계층이란?
- 형상항력과 마찰항력
- 장단비와 항력
- 조파항력
- 후퇴각과 임계 마하수
- 총항력
- COLUMN 3 양력공식

제4장
하늘을 나는 역학

- 정적 안정성
- 상반각
- 후퇴각의 상반각 효과
- 꼬리날개의 후퇴각
- 보조날개
- 안쪽 보조날개와 바깥쪽 보조날개
- 방향타
- 승강타
- 승강타의 트림
- 방향타 트림과 보조날개 트림
- 탭
- 고양력 장치
- 플랩의 종류
- 삼각날개와 고양력 장치
- COLUMN 4 가속계수

제5장
항공기 엔진

- 항공기와 엔진의 관계
- 피스톤 엔진
- 피스톤 엔진의 출력 제어
- 축출력
- 축출력과 고도
- 터보프롭
- 터보프롭의 축출력
- 터보제트
- 터보팬
- 제트 엔진의 출력 제어
- 엔진의 정격
- 추력공식
- 추력과 속도
- 추력 효율
- 엔진과 추진 효율
- 프로펠러 운동량 이론
- 깃 요소 이론
- 토크 반작용과 자이로 효과
- 프로펠러 후류의 영향
- P-팩터
- COLUMN 5 기압고도계의 눈금

제6장
비행성능

- 항공기의 내공성 분류
- 단발기의 이륙
- 수송기의 이륙
- 크리티컬 엔진
- 이륙속도와 이륙거리
- 이륙 활주 중일 때 힘의 관계
- 이륙경로
- 상승경사와 상승각, 그리고 상승률
- 상승 중 힘의 균형
- 가속계수
- 상승속도의 변화
- 최량상승경사속도
- 최량상승률속도
- 순항 중 힘의 균형
- 항속률
- 항속률과 속도
- 순항방식
- 최적고도
- 선화반경
- 하중배수
- 강하
- 활공
- 강하율과 비행중량
- 착륙진입
- 플레어
- 착륙거리

나카무라 간지 저
전문 항공 해설자. 와세다 대학을 졸업하고 전일본공수주식회사(ANA)에서 30여 년 동안 보잉727과 보잉747의 조종사로 활동했다. 세계 10여 개국, 20여 도시의 노선을 비행했다. 총비행시간은 1만 4,807시간 33분. 현재는 항공사에서 쌓은 비행 경험을 살려 실제 승무원의 눈으로 본 비행기의 구조와 성능, 운항 등을 해설하며 집필 활동을 하고 있다. 주요 저서로는 《컬러 그림으로 이해하는 제트 여객기의 비밀》 《제트 엔진》 등이 있다.

권재상 역