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컨베이어 벨트 위의 비행기

최근 수정 시각: 2016-11-29 15:07:52+0900

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1. 개요
2. 유사한 사고실험
2.1. 틸트로터기나 헬리콥터의 이륙
2.2. 마주보는 바람 설계
3. 결론

1. 개요[편집]

서양 커뮤니티에서 시작된 사고 실험 중 하나로, 런닝 머신 위의 비행기가 이륙할 수 있을까라는 내용이었으나, 어느틈엔가 한국에선 컨베이어 벨트로 더 많이 알려지게 되었다. 이 외의 비슷한 사고실험으론 돛단배 위에 선풍기를 달면 배는 움직일까가 있다.[1]

2. 유사한 사고실험[편집]

2.1. 틸트로터기나 헬리콥터의 이륙[편집]

틸트로터기나 헬리콥터의 이륙과정을 생각해보면 처음엔 프로펠러가 위를 향하게 하여 아래로 바람을 쏴주어 비행기를 띄운뒤, 공중에서 프로펠러 각을 바꾸어 기동한다. 역으로 생각해본다면, 제트기건 프롭기건 엔진이 작동하면서 주로 아래에서 위로 작용하는 힘도 만들어내기에 비행기가 이륙할것만 같아 보인다. 그러나 이 모델을 곰곰히 따져보면 금새 모순점을 찾아볼 수 있는데, 고전적 비행기에서 자주 보이는 테일드래거형 비행기에 이 모델을 적용시키면, 이륙 가능속도에 도달할 경우 꼬리가 들리며 엔진이 바람을 밀어주는 방향이 지면과 수평하게 되고, 곧 위로 작용하는 힘을 잃게 되어 다시 꼬리가 바닥으로 떨어지게 되며, 트라이사이클형 비행기라면 시작부터 힘의 방향이 지면과 수평하게된다.

따라서 엔진이 만들어내는 힘만으로는 이륙할 수 없다.

2.2. 마주보는 바람 설계[편집]

비행기를 풍동 실험 장비 앞에 가져다 두고 끊어지지 않는 와이어로 비행기의 앞부분을 비행기와 마주보는 벽면과 연결해두었다고 가정하자. 풍동 실험 장비가 켜지면 비행기는 풍동 실험 장비가 일으키는 바람으로 인해 뒤로 가려고하나 와이어가 그것을 억제하여 수평 방향의 움직임은 컨베이어 벨트때와 같이 0이 된다. 주어지는 바람에 따라 비행기가 충분히 바람을 얻으면 비행기는 자체 동력이 없이도 위로 뜨게 될 것이다.

실제로도 항공모함에선 이를 활용해 바람을 마주보는 방향으로 진행하여 활주거리를 줄이기도 하며, 영화 인디아나 존스 시리즈의 3편 최후의 성전에서 나온 열기구 비행기 신에서 볼 수 있듯, 전간기 미국과 유럽의 공중항모도 기본적으로는 마주보는 바람의 힘을 이용해 비행선을 중심으로 할 경우 활주거리가 0인 환경에서 비행기를 띄울 수 있었으며, 다소 엽기적인 사례이긴 하나 An-2도 역풍만 잘맞으면 제자리 이륙도 가능하다.

따라서 엔진등의 동력으로 앞에서 부는 바람을 재현해 줄 수 만 있다면 이륙이 가능하다.

3. 결론[편집]

기본적으로 비행기를 띄우는 힘은 비행기가 전진하거나, 혹은 역풍으로 인한 공기의 흐름에 의해 발생되는 양력에 기인한다. 비행기 바퀴는 순전히 비행기가 이착륙시에 충격을 덜 받게 하기 위한 안전장치에 불과하며, 비행기 엔진의 궁극적인 목표는 날개를 전진시켜 바람을 받게 만드는 것에 있다. 따라서 비행기 엔진 동력이 진행하는 컨베이어 벨트의 속도를 상쇄할 속도를 내어 비행기를 띄우기 충분한 바람만 얻는다면 비행기는 이륙한다. 역으로 비행기가 아무리 달려도 양력을 발생시킬 유체가 없는 진공 상황인 경우에는 비행기가 아무리 달려도 뜰수가 없다.


[1] 참고로 해당 사례는 돛이 없어도 거대한 선풍기 만으로 움직이는 공기부양정, 에어보트 등의 사례가 있기에 출력만 충분하면 움직인다가 정답이나, 배는 역방향으로 움직인다.
분류 집단연구
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