비행기 속도를 음속(Mach number) 을 기준으로 측정하는 이유

https://boomsupersonic.com/

Boom - Supersonic Passenger Airplanes

https://www.youtube.com/watch?v=-qisIViAHwI&ab_channel=BoomSupersonic

 

https://boomsupersonic.com/flyby/meet-xb-1-chief-test-pilot-tristan-geppetto-brandenburg

Boom - FlyBy - Meet XB-1 Chief Test Pilot Tristan “Geppetto” Brandenburg

 

일본항공(Japan Airlines, JAL)은 미국의 초음속 항공기 개발사인 Boom Supersonic과 협약을 체결하여 초음속 비행기 개발에 참여하고 있습니다. 2017년 12월 5일, JAL은 Boom Supersonic에 1,000만 달러를 투자하고, 초음속 여행의 항공기 설계와 승객 경험 정의에 협력하기로 했습니다.또한, JAL은 최대 20대의 Boom 항공기를 선주문할 수 있는 옵션을 보유하고 있습니다.

이 협약을 통해 JAL은 초음속 여행의 상용화를 위한 기술 개발과 시장 진입에 적극적으로 참여하고 있습니다. Boom Supersonic은 현재 초음속 여객기 'Overture'의 개발을 진행 중이며, 2025년까지 탄소 배출 제로 목표를 설정하고 있습니다.

 

비행기 속도를 음속(Mach number)을 기준으로 측정하는 이유는 여러 가지가 있습니다. 음속은 비행기의 비행 특성과 성능을 이해하는 데 중요한 기준이 되며, 특히 고속 비행에서는 매우 중요한 개념이기 때문입니다.

1.  비행 속도의 상대적 측정

• 음속은 공기에서의 소리의 전파 속도입니다.
• 비행기 속도를 음속으로 측정하면, 그 속도가 상대적이고 매우 직관적으로 이해할 수 있습니다. 예를 들어, Mach 1은 음속과 동일한 속도이므로, 이 기준을 사용하면 다양한 고속 비행기들의 성능을 쉽게 비교할 수 있습니다.

2.  고속 비행의 특성

• 비행기의 속도가 음속에 근접하거나 이를 초과할 때 비행 특성이 크게 달라집니다.
  • 아음속(음속 이하)에서는 공기 저항이 상대적으로 적고, 비행기 설계가 일반적인 형태로 유지됩니다.
  • 초음속(음속 초과)에서는 소닉붐(Sonic boom)과 같은 물리적 현상이 발생하고, 공기 저항이 급격히 증가하여 비행기의 설계에 더 많은 고려가 필요합니다.
• 초음속 비행에서는 비행기의 공기역학적 설계가 음속을 초과할 때의 영향을 최소화해야 합니다. 예를 들어, 초음속 비행기(콩코드)의 경우, 날개의 형태가 공기 흐름을 최적화하고 저항을 줄이는 방향으로 설계되었습니다.

3.  Mach Number의 의미

• Mach number는 비행기 속도가 음속의 몇 배인지를 나타냅니다.
  예를 들어, 비행기 속도가 Mach 2라면, 이는 음속의 두 배 속도로 비행하는 것을 의미합니다.

4.  다양한 비행 범위 구분

Mach number를 기준으로 비행기의 속도 범위를 구분하면, 각 비행 범위에 따른 기술적 차이점을 더 잘 이해할 수 있습니다:

• Mach 0~0.8: 아음속 (일반적인 상업용 항공기)
• Mach 0.8~1.2: 초음속 진입 직전 영역 (서브소닉)
• Mach 1.2~5: 초음속 (초음속 여객기, 군용 제트기 등)
• Mach 5 이상: 극초음속 (미래의 비행체, 고속 미사일 등)

5.  효율적인 설계 및 성능 분석

• 음속 기준 측정은 비행기 설계 및 성능 분석에서 중요한 역할을 합니다.
  • 연료 효율, 항로 설계, 비행 시간 단축 등을 음속을 기준으로 계산하는 것이 훨씬 효율적입니다.
  • 예를 들어, 음속을 초과한 비행기는 매우 높은 에너지 소비와 공기 저항을 수반하므로, 이를 최적화하는 설계가 필수적입니다.

결론

비행기 속도를 음속을 기준으로 측정하는 이유는:

• 직관적 비교와 성능 분석을 쉽게 할 수 있기 때문입니다.
• 비행기의 비행 특성과 공기역학적 변화를 정확하게 이해할 수 있습니다.
• 고속 비행에 대한 설계와 효율을 음속을 기준으로 조정하기 때문입니다.