비행기
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1. 개요
비행기는 날개를 이용하여 공기 중에서 비행하는 운송 수단이다. 라이트 형제가 1903년 유인 비행에 성공한 이후, 1, 2차 세계 대전을 거치며 군사적 용도로 발전했고, 제트 엔진의 등장으로 여객 수송에도 널리 사용되었다. 비행기는 날개, 동체, 꼬리날개, 착륙 장치, 추진 장치 등으로 구성되며, 고정익, 회전익, 무인 항공기 등 다양한 종류가 있다. 비행 원리는 양력 발생에 기반하며, 추력과 항력, 안정성과 조종을 위한 조종면의 역할이 중요하다. 환경적인 영향으로는 대기 오염, 소음 공해가 있으며, 친환경 항공 기술 개발을 통해 문제를 해결하려는 노력이 이루어지고 있다. 항공 여행은 다른 교통 수단에 비해 안전하지만, 항공기 종류에 따라 안전성에는 차이가 있다.
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| 비행기 | |
|---|---|
| 구글 지도 | |
| 기본 정보 | |
| 분류 | 탈것 |
| 산업 | 다양함 |
| 용도 | 수송 |
| 연료 | 휘발유 전기 디젤 천연 가스 수소 태양 |
| 동력 | 있음 |
| 자가 추진 | 있음 |
| 발명 | 1903년 |
| 발명가 | 오빌 라이트 윌버 라이트 |
| 역사 | |
| 주요 사건 | 1903년 라이트 형제 첫 비행 성공 |
| 관련 사건 | 오토 릴리엔탈의 글라이더 연구 |
| 운송 | |
| 교통량 | 2018년 전 세계 항공 교통량 신기록 |
| 화물 | 항공 화물 운송 |
| 기타 | |
| 주요 위험 | 항공 사고 |
2. 역사
"airplane"이라는 단어는 19세기 후반, 최초의 지속적인 동력 비행 이전에 영어로 처음 등장했다. "aeroplane"과 마찬가지로 프랑스어 "aéroplane"에서 유래했으며, 이는 고대 그리스어 ἀήρ (aēr) "공기"[8]와 라틴어 ''planus'' "평평한"[9] 또는 그리스어 πλάνος (planos) "떠도는"[10][11]에서 유래했다. "Aéroplane"은 원래 날개만을 가리켰으나,[12] 환유의 한 예로, 날개를 가리키는 단어가 전체 항공기를 가리키게 되었다. 미국과 캐나다에서는 "airplane"이라는 용어가, 영국과 아일랜드, 그리고 대부분의 영연방 국가에서는 "aeroplane"이라는 용어가 일반적으로 사용된다.
1867년부터 1896년까지 독일의 오토 릴리엔탈은 무게보다 무거운 비행을 개발했다. 그는 잘 기록된 반복적인 성공적인 활공 비행을 한 최초의 사람이었다. 릴리엔탈의 연구는 현대 날개의 개념을 개발하게 했고,[23][24] 그의 1891년 비행 시도는 인간 비행의 시작으로 여겨지며,[25] "릴리엔탈 노르말제겔아파라트"는 최초의 양산 항공기로 여겨진다.[26]
하이람 맥심 경은 두 개의 360hp 증기 기관으로 두 개의 프로펠러를 구동하는, 무게 3.5톤, 날개폭 의 항공기를 제작했다. 1894년 테스트 결과 이륙할 수 있을 만큼 충분한 양력이 있음을 보여주었으나, 조종이 불가능하여 이후 작업을 중단했다.[22]
2. 1. 비행의 초기 역사
고대에는 많은 이야기에서 비행을 다루었는데, 그리스 신화의 이카루스와 다이달로스 이야기, 고대 인도 서사시의 비마나 등이 대표적이다.[17] 기원전 400년경 그리스의 아르키타스는 최초의 인공 자가 추진 비행 장치인 새 모양의 모형을 설계 및 제작했는데, 증기 제트로 추진되어 약 200m를 비행했다고 전해진다.[13][14]9세기 안달루시아의 압바스 이븐 피르나스와 11세기 영국의 엘머 오브 말즈베리는 초기 글라이더 실험을 시도했으나, 두 실험 모두 조종사에게 부상을 입혔다.[17] 레오나르도 다 빈치는 새의 날개 디자인을 연구하고 사람이 탈 수 있는 항공기를 설계하여 비행 연구에 기여했다.
1799년, 조지 케일리는 양력, 추진력, 조종을 위한 별도의 시스템을 갖춘 고정익 비행기라는 개념을 제시했다.[18][19] 1856년, 프랑스의 장 마리 르 브리스는 말이 끄는 글라이더 "L'Albatros artificiel"을 이용하여 최초의 동력 비행을 시도했다.[20]
1890년대에 로렌스 하그레이브는 날개 구조에 대한 연구를 수행하고 사람의 체중을 들어 올리는 상자 연을 개발했다.[27]
2. 2. 동력 비행의 시대
1890년, 프랑스의 클레망 아데르는 자신이 제작한 ''에올''로 비행을 시도했다. ''에올''은 4개의 실린더가 20hp의 출력을 내는 경량 증기 기관으로 4엽 프로펠러를 구동했고, 날개폭은 14m였다. 1890년 10월 9일, 아데르는 ''에올''을 이용하여 약 50m 거리, 약 200mm 높이의 제어되지 않은 도약을 한 것으로 평가받는다.[28][29]
1903년, 미국의 라이트 형제는 라이트 플라이어를 이용하여 "최초의 지속적이고 제어 가능한 동력 비행"에 성공했다. 이는 국제항공연맹(FAI)에 의해 공식적으로 인정받았다.[4] 라이트 형제는 오토 릴리엔탈을 주요 영감으로 꼽았다.
1906년, 브라질의 알베르토 산토스-뒤몽은 14-bis를 이용하여 220m를 22초 이내에 비행하여 프랑스항공클럽이 인정하는 최초의 세계 기록을 세웠다.[31][32] 이 비행은 FAI에 의해서도 인증되었다.[33]
1908년, 블레리오 8호는 현대적인 단엽기 트랙터식 구성을 갖춘 초기 항공기 설계였다. 이 기계는 조종사가 조이스틱과 러더 페달로 제어하고, 방향타와 피치를 제어하는 가동식 수평꼬리면을 가지고 있으며, 날개 왜곡 또는 에일러론을 통해 롤 제어 기능을 제공했다. 이는 1909년 블레리오 XI가 영국 해협을 횡단하는 데 사용된 후속 항공기의 중요한 전신이었다.[35]
제1차 세계 대전에서 항공기는 정찰, 전투, 폭격 등 다양한 군사적 목적으로 활용되었다. 1915년, 독일 독일 공군의 쿠르트 빈트겐스 중위는 동기식 기관총을 장착한 전투기를 이용한 최초의 공중전 승리를 거두었다. 만프레트 폰 리히트호펜(붉은 남작)과 같은 비행 에이스들이 등장했다.
제1차 세계 대전 이후, 알콕과 브라운은 1919년 최초로 대서양을 무착륙으로 횡단했다. 같은 해 미국과 캐나다 사이에 최초의 국제 상업 비행이 이루어졌다.[36]
제2차 세계 대전에서 항공기는 전격전, 영국 전투, 태평양 전쟁 등 주요 전투에서 핵심적인 역할을 수행했다.
2. 3. 제트기의 발전
하이켈 He 178은 1939년에 시험 비행에 성공한 최초의 실용적인 제트기였다. 1943년에는 최초의 운용 제트 전투기인 메서슈미트 Me 262가 독일 공군에 배치되었다.
최초의 제트 여객기는 1952년에 도입된 드 해빌랜드 코멧이었다. 보잉 707은 1958년부터 2010년까지 50년 이상 상업 운항되며 최초로 널리 성공한 상업용 제트기가 되었다. 보잉 747은 1970년부터 에어버스 A380에 추월당한 2005년까지 세계에서 가장 큰 여객기였다.
콩코드와 같은 초음속 여객기는 소닉붐 때문에 대부분의 인구 밀집 지역 상공에서 운항이 금지되어 초음속 해상 비행으로 제한되었다. 승객-마일당 높은 운영 비용과 2000년의 치명적인 추락 사고로 인해 콩코드 운영사들은 운항을 중단하였다.[37][38]
2. 4. 한국의 비행 역사
한국 최초의 비행은 1922년 안창남이 서울 여의도 상공에서 고국 방문 비행을 한 것이다. 일제강점기에는 한국인 비행사 양성이 제한되었으나, 광복 이후 대한민국 공군이 창설되면서 한국의 항공 역사가 본격적으로 시작되었다. 6.25 전쟁에서 항공력은 중요한 역할을 수행했으며, 전쟁 이후 한국 공군은 지속적으로 발전해 왔다. 1969년 대한항공 창립으로 민간 항공 운송이 본격화되었으며, 이후 아시아나항공 등 여러 항공사가 설립되어 한국의 항공 산업은 급속히 성장했다. 최근에는 T-50 골든이글, FA-50 경공격기 등 국산 항공기 개발이 활발히 이루어지고 있으며, KF-21 보라매 개발을 통해 전투기 기술 자립을 추진하고 있다.3. 비행 원리
비행기는 날개(주익)에서 발생하는 양력을 이용하여 비행한다. 양력이 발생하기 위해서는 프로펠러나 제트 엔진을 통해 추력을 얻어 앞으로 나아가야 하며, 이때 발생하는 공기 저항(항력)을 이겨내야 한다.
수평꼬리날개의 양력이 작용하는 위치는 받음각에 따라 앞뒤로 이동한다. 무게 중력은 비행기의 중심에 작용하므로 날개의 양력과 중력은 언제나 같은 점에 작용한다고는 할 수 없다. 그래서 이 두 힘의 균형을 잡기 위하여 수평꼬리날개가 붙어 있다. 만일 양력이 중력보다 앞에서 작용하고 있을 경우에는 수평꼬리날개에는 위로 향하는 힘이, 또 양력이 중심보다 뒤에서 작용하고 있을 경우는 수평꼬리날개에는 아래로 힘이 작용하고 있어야 한다. 수평꼬리날개에 작용하는 힘의 방향(상향이든 하향이든)과 크기를 가감하기에는 수평꼬리날개를 움직여 받음각을 바꾸거나 승강키의 각을 바꾸어야 한다. 수평꼬리날개의 뒷부분은 상하로 움직일 수 있도록 되어 있는데, 이것을 승강키라고 한다. 승강키를 올리면 꼬리날개에 아래로 향하는 힘이 더해져서 비행기는 머리를 올리고, 반대로 승강키를 아래로 내리면 비행기는 머리를 숙인다.
비행기는 공기 속을 고속으로 운동하기 때문에 기체가 매우 심한 바람의 힘을 받는다. 그렇다고 해서 견고하게 하기 위하여 무작정 두꺼운 금속을 사용한다면 그만큼 무거워져서 성능이 떨어지게 된다. 따라서 될 수 있는 한 가볍고 견고한 구조로 만들어야 한다. 현재 여러 가지 비행기는 알루미늄합금의 얇은 판제로서 동체와 날개의 형태를 이루고 도리와 쇠오리를 안에 넣어 튼튼하게 하고 있다. 즉 기체가 받는 하중(荷重)을 거의 금속판으로 만들어진 외피에 의하여 지탱하고 있는데, 이 구조를 모노코크 구조(Monocoque construction)라고 한다. 비행기를 설계(設計)할 때는 비행기가 부닥칠 수 있는 모든 경우를 상정(想定)하여, 그때그때 받을 힘에 견딜 만한 강도를 유지하도록 해두어야 한다. 그리고 실제 비행기를 사용하여 철저한 강도시험(強度試驗)을 행하여, 설계와 다름없는 결과로 되어 있는가를 확인한다.
3. 1. 양력 발생 원리
비행기는 제트 엔진이나 프로펠러 등을 이용해 전진함으로써 날개에 대한 “대기 속도”를 얻고, 그에 따라 자신의 무게보다 큰 양력을 얻어 상승한다. 수평 비행 시에는 비행기의 무게와 양력이 균형을 이루는 경우이다.[71]비행기를 지탱하는 양력은 공기 흐름(또는 바람)의 힘의 일종이다.[72][73]
정지한 물체에 바람이 부딪히는 경우와 물체가 같은 속도로 반대 방향으로 진행하는 경우에는 바람의 힘이 발생하는 방식은 변하지 않는다.[72] 예를 들어 정지한 공기 속에서 제트기가 250m 속도로 비행하면, 250m 속도로 바람이 전방에서 기체에 부딪히고 있다. 바람의 힘은 풍속의 제곱에 비례하며, 태풍의 풍속 50m~60m 바람조차 가옥을 파괴하는 힘을 가지고 있다는 것을 생각하면 제트기에 작용하는 바람의 힘의 크기를 상상할 수 있다. 날개의 양력은 같은 받음각이라면 속도의 제곱에 비례하여 증가하고, 동일한 속도라면 받음각이 커질수록 양력은 증가한다. 비행기는 높이를 유지하며 수평 비행을 계속할 때는 양력과 중력이 균형을 이루고, 추진 장치의 추력과 비행기 전체에 작용하는 항력이 균형을 이루도록 해야 한다. 따라서 수평으로 비행할 때는 고속으로 비행할 때는 받음각을 작게 하고, 저속으로 비행할 때는 받음각을 크게 하여 양력과 중력이 균형을 이루도록 조정하여 비행한다.[72]
위 설명만으로는 “날개의 받음각을 점점 크게 하면 속도를 낮추더라도 수평 비행이 가능하다”는 결론이 나지만, 실제로는 받음각이 어떤 한계에 도달한 단계에서 실속 현상이 발생한다.[72] 따라서 비행기에는 안전하게 비행할 수 있는 최소 속도가 있으며, 그것을 “최소 속도” 또는 “실속 속도”라고 부른다.[72] 예를 들어, 제트 여객기의 경우 일반적으로 200km~250km 정도이다. 즉, (옛날) 신칸센의 최고 속도 정도 이상의 속도를 내지 않으면 안전하게 비행할 수 없는 것이다.[72]
3. 2. 추력과 항력
비행기가 앞으로 나아가기 위해서는 추력이 필요하다. 추력은 프로펠러나 제트 엔진 등에 의해 발생한다. 프로펠러는 엔진이나 다른 동력원의 회전 운동을 소용돌이치는 후류로 변환하여 프로펠러를 앞뒤로 밀어주며, 왕복 엔진(또는 피스톤 엔진), 가스터빈, 전기 모터 등으로 구동된다.[39] 프로펠러가 생성하는 추력의 양은 부분적으로 블레이드가 회전하는 영역인 디스크 면적에 따라 결정된다.[40] 터보프롭 가스터빈 엔진은 흡입구, 압축기, 연소실, 터빈 및 추진 노즐로 구성되며, 이들은 감속 기어를 통해 축에서 프로펠러로 동력을 전달한다. 추진 노즐은 터보프롭이 생성하는 추력의 비교적 작은 부분을 제공한다.비행기는 공기의 흐름(또는 바람)의 힘의 일종인 항력(공기 저항)을 받는다.[72][73] 바람의 힘은 풍속의 제곱에 비례하며, 날개의 양력은 같은 받음각이라면 속도의 제곱에 비례하여 증가하고, 동일한 속도라면 받음각이 커질수록 양력은 증가한다. 비행기는 수평 비행을 계속할 때 양력과 중력이 균형을 이루고, 추진 장치의 추력과 비행기 전체에 작용하는 항력이 균형을 이루도록 해야 한다.[72]
3. 3. 안정성과 조종
비행기는 안정적인 비행과 조종을 위해 다양한 조종면을 갖추고 있다. 수평꼬리날개는 비행기의 피치(기수의 상하 움직임)를 안정시키고, 승강키를 이용하여 피치를 조종한다. 수직꼬리날개는 비행기의 요(기수의 좌우 움직임)를 안정시키고, 방향타를 이용하여 요를 조종한다. 주 날개에는 보조날개(aileron)가 있어 비행기의 롤(좌우 기울기)을 조종한다. 플랩과 슬랫은 이착륙 시 양력을 증가시키고 실속 속도를 낮추는 고양력 장치이다.
항공기의 조종 장치는 기체의 3축 주위 자세(피칭, 요잉, 롤링)를 변화시키기 위한 주 조종익면인 에일러론, 승강타, 방향타를 조작하는 '''주 조종 장치'''와, 엔진 및 스로틀 조작이나, 플랩, 에어브레이크, 탭, 스포일러, 슬랫 등의 보조 조종익면을 조작하는 '''보조 조종 장치'''로 나뉜다.[85]
조종 장치의 종류는 '''수동 조종 장치''', '''동력 조종 장치''', '''부스터 조종 장치''', '''전자식 비행 제어 장치'''로 크게 나뉜다.
- 수동 조종 장치: 소형 및 중형기에서 사용되며, 조종석과 조종익면 사이를 케이블(케이블), 도르래, 또는 로드, 레버 등을 이용한 링크 메커니즘으로 연결하여[86] 조종익면을 인력만으로 조작한다. 제작과 정비가 용이하고 신뢰성이 높다.
- '''케이블 조종계''': 케이블과 도르래를 이용한다. 경량이며 유격이 없고, 방향 전환이 자유롭고 저렴하다. 반면 마찰과 마모, 공간이 필요하고, 미리 장력이 필요하며 신축이 크다. 케이블은 조종석과 조종익면 사이에서 두 가닥이 사용되고 왕복식으로 사용되는데, 이는 한 가닥인 경우 비행 중 급격한 자세 변화에 의해 중력 가속도가 케이블에 걸려 케이블이 처지고, 조종익면이 스스로 움직여 버리기 때문이다.
- '''푸시-풀 로드 조종계''': 푸시-풀 로드를 이용한다. 마모가 적고 신축이 없다. 반면 무겁고 유격이 있으며 고가이다. 주로 수송 시 주익 등을 탈착할 필요가 있고, 조립 시 조정을 간단하게 할 수 있는 글라이더에서 사용된다.
- '''토션 튜브 조종계''': 토션 튜브라고 하는 튜브를 이용한다. 레버 방식과 기어 방식으로 나뉜다. 전자는 주익 후부에 설치된 플랩을 조작하는 플랩 계통에 사용된다. 후자는 마찰력이 작은 것이 특징이며, 방향 전환이 큰 곳에서 사용된다.
- 동력 조종 장치: 큰 조종력이 필요한 대형기나 초음속 또는 아음속 영역에서 비행하는 항공기에 사용된다. 조종석과 조종익면 사이에 설치한 링크 메커니즘을 통해 항공기의 주 유압 계통에서 공급되는 고압 유압으로 작동하는 유압 서보·액추에이터를 작동시킴으로써 조종익면을 작동시킨다.
- 부스터 조종 장치: 동력 조종 장치의 일종이며, 조종석과 조종익면 사이는 수동 조종 장치와 같은 링크 메커니즘을 통해 직접 조작하지만, 조종사의 조종력에 비례한 힘을 고압 유압과 서보 밸브로 증폭하여 유압 액추에이터에 의해 그 힘을 조종익면에 가한다.
4. 구조
비행기는 동체, 주익, 꼬리날개, 착륙 장치, 추진 장치 등으로 구성된다.[75][76]
- '''동체''': 조종사, 승객, 화물 또는 탑재물을 수용하고, 다른 구성 요소들을 연결하는 역할을 한다.[74][75][76]
- '''주익''': 양력을 발생시켜 비행기를 공중에 띄우는 역할을 한다.
- '''꼬리날개''': 비행기의 안정성과 조종성을 확보하는 역할을 한다. 수직꼬리날개와 수평꼬리날개로 구성되며, 방향키(rudder)와 승강타를 통해 조종한다.[76]
- '''착륙 장치''': 비행기가 지상에서 이동하고 이착륙할 때 사용하는 장치이다.[75]
- '''추진 장치''': 비행기가 앞으로 나아갈 수 있도록 추력을 발생시키는 장치이다. 왕복 엔진, 가스터빈 엔진, 전동기 등 다양한 종류가 있다.
B-2 폭격기처럼 동체와 수평꼬리날개가 없는 전익기도 (소수이지만) 실용화되고 있다.
4. 1. 동체
조종사, 승객, 화물 또는 탑재물을 수용하고, 다른 구성 요소들을 연결하는 역할을 하는 비행기의 몸체이다.[74][75][76] 유인 항공기의 경우, 조종사는 동체 앞쪽이나 상단에 위치한 조종석에서 조종한다. 비행기는 동체가 하나 이상 있을 수도 있고, 꼬리가 붐 사이에 위치하도록 붐을 장착하여 동체의 맨 뒤쪽을 다양한 목적으로 활용할 수도 있다.; 기체의 구조
기체 구조는 크게 트러스 구조, 모노코크 구조, 세미모노코크 구조로 나눌 수 있다.[77][78]
- 트러스 구조: 트러스, 빔, 로드, 튜브, 와이어 등으로 구성된 고정 골조 구조에 외판으로 천을 붙인 구조이다. 천은 기본적으로 강도를 부담하지 않고, 고정 골조 구조가 강도를 부담한다.
- 모노코크 구조: 알루미늄 합금 외판 안쪽에 프레임(보조재) 골조 구조 부재를 부착한 구조이다.
- 세미모노코크 구조: 알루미늄 합금 외판 안쪽에 프레임(보조재), 스트링거(세로 통재), 롱제론(강력 세로 통재) 골조 구조 부재를 부착한 구조이다.[77][78]
샌드위치 구조는 2장의 판상 외판 사이에 심재를 끼워 샌드위치 모양으로 만든 판을 외판으로 사용하며, 강도 및 강성을 크게 하고 경량화를 도모한다. 주로 주익에 부착되는 동익의 스포일러, 플랩, 보조익 등에서 사용된다.[79][80]
동체에는 조종사를 포함한 승무원, 승객, 수하물(화물)을 탑재한다. 또한, 중형 이상의 비행기에서는 일반적으로 주착륙장치를 수납한다.[88] 연료 탱크와 주착륙장치를 탑재하는 경우도 있다. 조종석 부분은 “조종석”, 객실 부분은 “캐빈”, 하부 화물칸 부분은 “베리”라고 부른다.
초창기 비행기는 동체라고 부를 만한 것이 없었고, 조종석은 목재 골조 위에 간소한 의자를 올려놓은 것이었다. 이후 목재 골조를 튼튼한 캔버스로 덮은 구조가 되었고, 현재는 세로와 가로로 조합된 골조 표면에 알루미늄 합금이나 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)제의 얇은 판을 붙인 세미모노코크 구조가 주류이다.
고고도 비행을 하는 여객기는 동체 내부를 원형의 전방 압력격벽과 후방 압력격벽으로 구분하여[89] 그 사이 영역을 8000ft 이하의 기압 고도로 유지한다. 이를 “가압”이라고 하며, 여압장치를 통해 이루어진다. 따라서 동체 구조는 비행 중 하중 외에도 압력 용기로서 내압에 견딜 수 있는 구조여야 한다.
세미모노코크 구조의 동체는 주로 다음과 같은 부재로 구성된다.
- 종통재(스트링거): 동체의 세로 방향 굽힘 하중을 주로 받는 부재이며, 외판의 강성을 높이는 역할을 한다. 소형기에는 몇 개, 대형기에는 원주상에 수십 개가 배치된다. 특히 강도가 큰 것을 롱제론이라고 한다.
- 환형재(프레임): 스트링거와 직교하는 동체의 세로 방향 부재이며, 동체 형상을 유지한다. 주요 프레임 사이에는 동체 형상을 일정한 형태로 유지하기 위한 링 프레임이 삽입되어 있다.
- 외판(스킨): 프레임 바깥쪽에 붙이는 얇은 판으로, 인장·압축 하중의 일부를 받는다.
4. 2. 주익
주익은 쿠타-주코프스키 정리에 의해 날개 위아래로 공기의 순환이 발생하여, 외관상 날개 아랫면보다 날개 윗면의 공기 흐름이 더 빨라지는 단면 형상을 하고 있다. 베르누이 정리에 따라, 공기 흐름이 빠른 상부의 압력은 하부보다 낮아지고, 이 압력 차이에 의해 비행 방향에 대해 상향의 힘(양력)을 발생시킨다.[81]일반적으로 저속 비행기에 사용되는 날개 단면 형태(익형)는 윗면이 부풀어 오른 볼록형이지만, 비행 속도와 용도에 따라 다양한 익형이 있다. 익형과 익면 형상(위에서 본 주익의 모양)은 비행 특성에 큰 영향을 미친다. 효율적으로 양력을 발생시키려면 가늘고 긴 평면 형상이 적합하다. 주익의 세로와 가로 비율을 “종횡비”라고 하며, 날개폭²/날개 면적으로 나타내는데, 종횡비가 클수록 주익에 발생하는 양항비(양력과 항력의 비)가 커지고, 주익의 날개 끝 와류에 의해 발생하는 유도 항력이 작아진다. 따라서, 높이 그리고 멀리 나는 비행기는 주익의 종횡비를 크게 설정한 가늘고 긴 날개가 유리하다.[81] 도쿄대학 교수 스즈키 신지에 따르면, 라이트 형제 시대부터 종횡비 효과는 이해되고 있었다고 한다.[82] 단, 종횡비를 너무 크게 하면 강도 문제 등이 발생한다.
날개를 길게 하면 양력 면에서는 유리하지만, 날개 뿌리 부분의 부하가 증가하는 것은 피할 수 없다. 고속으로 나는 비행기의 주익에는, 고속에서 공기 저항이 적은 후퇴익이 채택된다. 즉, 후퇴각을 붙이면 주익의 전연에 음속 부근에서 직각 방향 속도 성분이 적어져 충격파의 항력을 줄일 수 있는 장점이 있다(이 장점 때문에 주익 이외에도 후퇴익이 채택된다).
양력과 속도의 관계에서, 초음속기는 속도가 빠른 만큼 날개가 작아도 된다. 이 때문에 초음속기에는 종횡비가 극단적으로 적은 델타익이나 오지 익이 채택된다. 반대로 양력 면을 중시하는 경우, 예를 들어 항속 거리 세계 기록기 항연기나, 고고도의 극히 좁은 속도 영역을 비행하는 스파이 정찰기 “U-2”에서는 종횡비가 큰 날개가 채택된다.[83]
날개의 구조에는, 강도와 경량성을 양립시키기 위해, 동체와 마찬가지로 세미 모노코크 구조가 채택되는 경우가 많다.[84]
- 날개 뼈대(윙 스파): 날개의 날개폭 방향의 굽힘 하중과 전단력을 주로 받는 부재. 소형기는 한쪽 날개에 하나인 경우가 많다. 대형기는 2~3개 또는 그 이상이며, 보조적인 것은 스트링거라고 한다.
- 날개 갈비뼈(윙 리브): 뼈대와 직교하는 얇은 판으로, 익형을 하고 있으며, 익형을 유지하는 데 필요하다. 외판 및 스트링거로부터의 공력을 날개 뼈대에 전달하는 역할을 가지고 있지만, 익형을 유지하는 것만으로 공력을 날개 뼈대에 전달하는 역할을 가지지 않는 보조 갈비뼈가 있다. 날개폭 방향으로 다수 배치된다.
- 외판(스킨): 리브의 표면을 덮는 얇은 판. 비틀림 하중을 받는다.
날개 뼈대, 날개 갈비뼈, 외판에 의해 응력 외피 구조인 '''토션 박스 구조'''를 구성하고 있다. 토션 박스란, 비틀림 하중을 기체에 전달하는 상자형 구조이며, 굽힘, 전단력, 비틀림에 강하다. 종류로는, 하나의 뼈대에 전연 외판을 부착한 구조의 '''단골 응력 외피 구조''', 전골과 후골을 옆으로 배치하고, 그 사이의 위아래에 외판을 부착한 구조의 '''2본 골 응력 외피 구조''', 전골과 주골과 후골을 옆으로 배치하고, 그 위아래에 외판을 부착한 구조의 '''3본 골 응력 외피 구조''', 2본 골 응력 외피 구조와 3본 골 응력 외피 구조에 스트링거를 외판의 안쪽 날개폭 방향에 부착함으로써 스트링거와 외판에 굽힘 하중을 부담시키는 '''멀티 스트링거 구조'''가 있다. 날개 뼈대는 기체 동체 내에 있는 주익의 하중을 동체에 전달하는 구조 부재인 '''캐리슬 멤버'''에, 보조 뼈대는 기체 동체 내에 있는 부착 금구에 각각 부착되지만, 중, 대형기에서는 캐리슬 멤버를 토션 박스 구조로 하고 있으며, 좌우의 주익을 이것에 부착하고 있다. 또한, 날개에 발생하는 양력 등의 공력은, 외판 → 날개 갈비뼈 → 날개 뼈대 → 동체로 전달된다.
날개 뼈대의 두께, 외판의 두께와 재질은 그 부분에 걸리는 응력에 따라 설정되며, 날개 끝 부근에서는 뼈대는 가늘고 외판은 얇게 설정된다. 최근에는 이러한 구조를 큰 금속 틀에서 직접 깎아내는 공법도 채택되고 있다. 비행 중에는 주익을 위로 구부리는 방향으로 양력이 작용하므로, 아랫면 외판에는 인장에 강한 재료, 윗면 외판에는 압축에 강한 재료를 선택한다. 전투기와 같은 박익에서는, 각 장소에 걸리는 응력에 따라 재료를 조합하여 사용하는 복합재료가 많이 사용된다.
주익 내부의 토션 박스를 내연성 실런트로 밀폐 구조로 하여 연료 탱크로 사용하는 경우가 많으며, 이 방식을 인테그럴 탱크라고 한다. 또한 주익에 엔진이나 주착륙장치 등의 착륙 장치를 장착하는 경우가 많다. 공격기 등에서는 주익에 무장 폭탄, 미사일이나 증가 연료 탱크를 줄줄이 매달고 있지만, 어느 경우든 주익에는 충분한 강도가 요구되며, 다리와 무장의 부착부는 충분한 보강이 이루어지고 있다.
현대의 비행기는, 특수한 경우를 제외하고 주익은 좌우 각 1장(단엽)이다. 주익 후부(후연부)에는 엘러론(보조익)이나, 주익의 전부와 후부에는, 이착륙의 저속시에 양력을 증대시키는 플랩이나 슬랫 등의 고양력 장치가 장착된다. 주익 상면에는, 착륙 활주시나 비행 중에 에어브레이크를 걸 때나 주익의 양력을 줄이기 위한 스포일러를 갖춘 것도 있다. 또한, 주익과 동체의 결합부에서의 와류 발생에 의한 항력의 증가를 방지하기 위한 필렛이나 주익 끝에서의 와류 발생에 의한 저항을 줄이기 위한 윙렛을 장착하는 것도 있다.
4. 3. 꼬리날개
꼬리날개는 수직꼬리날개와 수평꼬리날개로 구성된 항공기 동체 후부이다. 수직꼬리날개는 비행기가 진로를 바로잡고 날게 하는 역할을 하며, 방향키(rudder)를 이용하여 좌우 방향을 조종한다. 방향키를 왼쪽으로 움직이면 비행기는 왼쪽으로, 오른쪽으로 움직이면 오른쪽으로 향한다.[76] 수평꼬리날개는 비행의 안정성과 조종성을 확보하기 위해 사용되며, 승강타를 통해 조종력을 조절할 수 있다. 일부 비행기는 주 날개 앞에 수평으로 된 "캐나드" 전방 날개를 가지기도 한다.[59][60][61]4. 4. 착륙 장치
착륙 장치는 비행기가 지상에서 이동하고 이착륙할 때 사용하는 장치이다. 일반적으로 앞에 1개, 뒤에 2개가 있으며, 대형 비행기는 랜딩기어(바퀴)가 여러 개일 수 있다. 착륙 시 충격을 완화하기 위해 올레오(유압식 완충장치)를 사용한다. 비행 중에는 공기 저항을 줄이기 위해 착륙 장치를 날개나 동체 속에 접어 넣는다. 이를 접개들이식 착륙 장치라고 한다.[75]대부분의 비행기는 "기주(스트럿) + 바퀴(휠)"로 구성된 다리가 3곳에 부착된 전륜식 착륙 장치를 사용한다. 동체 전방에는 노즈기어(전방 다리)라고 불리는 작은 다리가 있고, 중심보다 약간 뒤쪽 좌우에 한 쌍의 주익 다리가 있다. 주륜은 항공기 중량의 90%를 지탱하고 착륙 시 큰 하중을 받기 때문에, 가볍고 튼튼한 구조와 완충 현가장치가 필요하다. 소형기를 제외한 대부분의 비행기는 공기 저항을 줄이기 위해 착륙 장치를 기체 동체나 나셀, 주익 내부에 수납하는 "내장식 다리"를 갖추고 있으며, 이 부분을 '''휠 웰'''이라고 부른다.
물 위에서 이착륙하는 수상기는 바퀴 대신 플로트(float)를 사용하고, 동체가 보트 형태인 비행정도 있다. 눈이 쌓인 곳에서 사용하기 위해 스키를 장착한 비행기도 있다.[75]
착륙 활주 시에는 유압 작동식 디스크 브레이크를 사용한다. 소형기는 디스크가 1개인 경우가 많지만, 대형기는 여러 개의 디스크를 사용하는 세그먼티드 로터 방식을 사용하며, 안티스키드 기능을 갖춘 것도 많다. 대형기는 한 다리에 4륜 또는 8륜 타이어를 장착하여 접지 시 충격을 분산시키고 펑크에 대비한다. 타이어는 가혹한 조건에서 사용되므로 수명이 짧아, 착륙 횟수에 따라 교체 주기가 정해져 있다.[90]
4. 5. 추진 장치
현재 항공기 엔진은 왕복 엔진(디젤 엔진과 가솔린 엔진 중 피스톤을 가진 것)과 가스터빈 엔진(일명 제트 엔진)으로 크게 나뉜다.왕복 엔진을 사용하는 항공기는 엔진 출력축의 회전 속도를 감속시켜 프로펠러를 구동하고, 각 프로펠러 블레이드에 발생하는 전방향의 양력으로 추진하는 방식이 대부분이지만, 가스터빈 엔진의 경우 추진력을 얻는 방식에 따라 다음과 같이 나뉜다.
- 연소 가스(배기) 분출 에너지의 반작용을 추력으로 하는, 가장 오래된 터보제트 엔진
- 터빈 축의 회전을 감속하여 프로펠러를 구동하는 터보프롭 엔진
- 배기 반력에 더하여 터빈으로 대경 팬을 구동하여 추력을 얻는 터보팬 엔진
이 중 터보제트 엔진은 터빈 축에서 기계적으로 구동력을 얻는 방식과의 구별을 위해 "퓨어 제트 엔진"이라고 불리기도 한다. 각각은 그 특성을 살려 용도에 따라 사용된다.
이 외에도 전동기(모터)로 프로펠러를 회전시키는 전기 항공기도 이미 비행 실례가 있으며, 신형 개발도 진행되고 있다. 하늘을 나는 자동차 기능을 가진 유형도 연구되고 있다. 전력은 탑재 배터리나 엔진과 결합한 발전기에서 얻는 하이브리드형[87] 외에, 기체에 장착한 태양 전지를 사용하는 태양광 비행기도 있다.
인간의 근력으로 프로펠러를 회전시키는 인력 항공기도 주로 모험이나 스포츠·오락 목적으로 존재한다.
그 외 과거에 채용된 적이 있는 엔진으로는, 제2차 세계 대전 전부터 종전까지 독일에서는 크룹과 융커스에 의한 상하 대향식(de) 2사이클 디젤 엔진, 유모 205나 유모 207을 탑재한 도르니에 Do 18(독일어판)나 블롬 운트 포스 BV 138, BV 222 수상 수송기, 소형 프로펠러기용 뱅켈 회전 엔진, 순항 미사일 V1에 사용된 펄스 제트 엔진 외에, 역시 독일에서 종전 말기에 등장한 전투기 Me 163이나 미국의 초음속 실험기 벨 X-1 등의 로켓 엔진은 미사일용으로 현역 기술이며, 초음속(로켓 모터에 비해) 장거리 미사일용 램제트 엔진도 현역 기술이다. 이 중 디젤 엔진에 대해서는 지구 온난화 방지에 효과가 있다고 하여, 최근 부활의 가능성이 제기되었다. 극초음속 장거리 미사일 등을 위해 스크램제트 엔진이 개발 중이다.
일본에서의 항공기 엔진의 세는 방법은, 「발동기」에 유래한 「발」로 표시된다. 이것은 전전부터의 관습으로, 현재도 그대로 사용되고 있다. 1기 탑재의 기체를 「단발기」(단발), 2기의 것을 「쌍발기」(쌍발)이라고 부르고, 그 이상은 엔진의 수에 「～발(기)」를 붙여 「3발(기)」, 「4발(기)」 등으로 부른다.
중량과 부피가 큰 왕복 엔진에서는, 엔진 탑재 위치의 자유도는 낮아지고, 단발기는 물론, 홀수 발 엔진 중 하나는 기수나 기미, 패러솔식(지주 지지 고익 배치)의 주익 위 등, 평면시의 기체 중심선상에 놓인다. 좌우 비대칭의 기체(BV 141)에서도, 꼬리 날개가 붙은 동체 쪽(조종석이 없는 쪽)의 중심선상에 있다. 쌍발 이상의 짝수 발 기체에서는, 많은 것이 주익 전연에 배치된다. 강도상의 이유로 엔진을 모아서 설치하기 위해 2기 한 쌍으로 한 것(도르니에 Do X)이나, 속도를 추구하기 위해 전면 투영 면적을 늘리지 않고 2기 엔진으로 한 것(도르니에 Do 335)에서는 탠덤 배치의 것도 있다. 또, 이웃하는 두 개의 엔진을 기어로 연결하여 2기의 엔진으로 하나의 프로펠러를 구동하는 것(하인켈 He 177)도 보였다. 이것들은 모두 전시 중의 독일에서 탄생한 것이다. 그 아종에 성형 엔진의 단수를 늘린 예가 몇 가지 있다.
왕복 엔진은 라이트 형제의 1호기부터 사용되고 있는 방식이다. 현재는 취미로 타는 자가용 항공기 외에, 비행 훈련이나 사진 촬영, 농약 살포, 곡예 비행, 유람 비행, 수상 택시 등에 사용되고 있다.
비교적 근거리 노선에서 자주 이착륙하는 소형에서 중형의 기체는, 제트기보다 이착륙 성능이 좋은 터보프롭기가 더 적합하다. 그 때문에, 커뮤터기라고 불리는 10명 - 50명 탑승의 여객기나, 조건이 나쁜 비행장에서의 운용을 고려한 군용 수송기는 터보프롭기가 많다. 자가용기 정도의 소형기로 터보프롭 엔진을 탑재하는 것도 있다.
현대에 있어서 중형에서 대형의 여객기나, 군용기 중 고속을 요구되는 유형(전투기 등)은 모두 제트기이다. 그 중에서 순수하게 제트의 배기 에너지로 추력을 충당하는 방식을 터보제트라고 부른다. 소음이 크고, 연료 소비도 매우 많다. 경제성과 항속 거리, 환경 성능이 중시되는 여객기에서는 현재, 연비도 좋고 소음도 비교적 적은 터보팬 방식이 주류이다. 이것은 엔진 내 최전방에 팬을 설치하여, 터빈 축 출력으로 이 팬을 회전시켜 얻은 추력과 제트 배기의 추력 양쪽을 이용하는 방식이다. 공항에서 제트 여객기의 엔진을 정면에서 보면, 다수의 날개(팬 블레이드)를 가진 팬이 회전하고 있는 것이 잘 보인다. 자세한 내용은 제트 엔진 문서를 참조한다.
기체에 엔진을 탑재하는 방법은, 단발기에 피스톤 엔진을 탑재하는 경우에는 기체 동체의 최선단에 방화벽을 거쳐 설치된 엔진 마운트(발동기架)에 볼트나 너트, 진동 흡수 고무 쿠션 또는 패드를 거쳐 설치된다. 다발기의 경우에는, 주익에 외판, 카울링, 구조 부재, 방화벽, 엔진 마운트로 구성된 세미 모노코크 구조의 '''내셀'''을 설치하여 그곳에 엔진을 장착한다. 제트 엔진의 경우에는, 주익 하부 또는 기체 동체 후부에 '''파일론'''을 설치하여, 방화벽과 엔진 마운트를 거쳐 엔진 포드와 결합되며, 대부분 병렬로 배치된다. 제트 전투기가 대표하는 속도와 기동성을 중시하는 기체에서는, 기체에 비해 큰 엔진은 공기 저항 저감과 질량(mass) 집중을 위해, 단발, 다발 모두 엔진은 동체 내부에 배치된다.
단발기에 탑재된 피스톤 엔진의 경우에는, 그 주위를 분리 가능한 카울링으로 덮여 있다. 대형 레시프로 엔진 또는 터보프롭 엔진을 탑재하는 경우에는, 방화벽이 부착된 카울 패널로 덮여 있는 것이 있으며, 힌지에 의해 카울 패널을 열 수 있다. 또한, 공랭식 피스톤 엔진을 탑재하는 경우에는, 카울링 또는 카울 패널에 엔진을 냉각하기 위한 카울 플랩을 장비하고 있으며, 비행 중 작동시키면, 전면에서 카울 플랩을 빠져나가는 공기 흐름에 의해 엔진을 냉각한다. 제트 엔진의 카울 패널은, 엔진 본체 외측을 흐르는 공기를 매끄럽게 흘리는 동시에, 엔진 자체를 손상으로부터 보호하기 위해 설치되어 있으며, 선단에 있는 노즈 카울, 상면 또는 하면에 힌지가 설치되어 분리 가능한 카울 패널, 고정된 카울 패널로 구성되어 있다.
5. 종류
비행기의 종류는 단순히 분류하기 위한 그룹핑에 불과하다. 여기서는 기존의 입문서 등을 따라 용도와 크기에 주목한 분류, 그리고 외관에 주목한 분류를 제시한다.[93] 대표적인 기종은 일부 예시한다.[94]
조종 자격은 엔진의 종류(왕복 엔진 또는 터보엔진), 엔진의 수(단발 또는 다발), 운용 장소(육상만 또는 수상)의 8등급으로 분류된다.
복엽기 / 단엽기는 주익의 매수로 분류하는 역사적인 분류법이다. 현재는 단엽기가 일반적이므로, 굳이 "단엽기"라고 분류하지 않는다.
5. 1. 용도에 따른 분류
비행기는 용도에 따라 다양하게 분류할 수 있으며, 크게 민간 항공기, 군용 항공기, 정부 기관 항공기로 나뉜다.민간 항공기
- 여객기: 사람을 운송하는 항공기로, 에어버스 A320, 보잉 747 등이 대표적이다.
- 화물기: 화물을 운송하는 항공기이다.
- 일반 항공기: 여객 및 화물 운송 외의 목적으로 사용되는 항공기를 통칭한다.
- 농업용 항공기: 농약 살포에 사용되는 그루먼 애그캣 등이 있다.
- 사업용 항공기: 기업 업무용으로 사용되는 미쓰비시 MU-2 무니 등이 있다.
- 스포츠용 항공기: 세스나 172와 같이 스포츠 활동에 사용되는 항공기이다.
- 경주기: 곡예비행에 사용되는 피츠 스페셜, 에어레이스에 사용되는 지브코 에지 540 등이 있다.
군용 항공기
| 종류 | 예시 |
|---|---|
| 전투기 | F-15 이글, 미라주 2000, MiG-21 |
| 폭격기 | 어브로 발칸, 투폴레프 Tu-22M 백파이어, 록웰 B-1 랜서 |
| 정찰기 | 록히드 SR-71 블랙버드 |
| 조기경보기 | 그루먼 E-2A 호크아이 |
| 조기경보통제기 | E-3 센트리 |
| 공중지휘기 | E-4 어드밴스드, E-6 머큐리 |
| 수송기[105] | 가와사키 C-1, 록히드 C-130 허큘리스 |
| 공중급유기 | 보잉 KC-135 스트래토탱커 |
| 초계기 | 신메이와 PS-1, 록히드 P-3C 오라이언 |
정부 기관 항공기
제2차 세계 대전 시대에는 로켓 비행기도 있었지만, 이 방식은 일반화되지 않고 제트기가 일반화되면서 거의 언급되지 않는다.
5. 2. 크기에 따른 분류
비행기는 크기에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.- 경비행기: 세스나 172와 같은 소형 프로펠러기나 혼다제트와 같은 소형 비즈니스 제트가 이에 해당된다. 주로 개인용, 훈련용, 레저용으로 사용된다.[93]
- 중형 항공기: 드 하빌랜드 캐나다 DHC-8, 엠브라에르 ERJ 145와 같은 지역 여객기나 록히드 C-130 허큘리스와 같은 군용 수송기가 이에 해당된다. 중거리 여객 운송이나 화물 운송에 사용된다.[93]
- 대형 항공기: 보잉 747-400과 같은 대륙간 여객기나 가와사키 C-1과 같은 대형 군용 수송기가 대표적이다. 장거리 여객 운송이나 대량 화물 운송에 사용된다.[93]
5. 3. 형태에 따른 분류
왼쪽부터 직사각형(테이퍼)익(P-51), 후퇴익(F-100), 전진익(X-29), 삼각익(F-102), 가변익(F-111), 가변익(사선익) (AD-1)]]단엽기에서의 분류는 단엽기 항목을 참조.
- 저익
- 중익
- 고익(화물의 반출입이 용이하여 수송기에 많다)
- 패러솔익(비행정에 많다)
5. 4. 속도에 따른 분류
비행기는 음속을 기준으로 아음속, 천음속, 초음속으로 분류한다.[113]| 분류 | 속도 |
|---|---|
| 아음속기 | 마하 0.75 미만 |
| 천음속기 | 마하 0.75 ~ 1.25 |
| 초음속기 | 마하 1.25 이상 |
5. 5. 이착륙 방법에 따른 분류
비행기는 이착륙 방식에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.- CTOL (Conventional Take-Off and Landing): 일반적인 활주로에서 이착륙하는 비행기이다.
- STOL (Short Take-Off and Landing): 짧은 활주로에서 이착륙할 수 있는 비행기이다.
- V/STOL (Vertical/Short Take-Off and Landing): 수직 이착륙 또는 짧은 활주로에서 이착륙할 수 있는 비행기이다.
- VTOL (Vertical Take-Off and Landing): 수직으로 이착륙할 수 있는 비행기이다.
- CATOBAR기: 항공모함에서 캐터펄트와 어레스팅 와이어를 이용하여 이착륙하는 비행기이다.
- 공중발진기: 공중에서 모기(母機)로부터 분리되어 비행을 시작하는 비행기이다.
- 썰매착륙기: 썰매를 이용하여 착륙하는 비행기이다.
6. 환경 영향
모든 연소 관련 활동과 마찬가지로, 화석연료를 사용하는 항공기는 그을음과 기타 오염 물질을 대기 중으로 배출하며, 온실 가스인 이산화탄소(CO2)도 생성한다. 또한 비행기에 특유한 환경적 영향에는 다음과 같은 것들이 있다.
- 대류권계면 근처 고고도에서 운항하는 항공기는 에어로졸을 배출하고 컨트레일을 남긴다.
- 대류권계면 근처 고고도에서 운항하는 항공기는 질소 화합물을 배출할 수 있는데, 이들은 그 고도에서 오존과 상호 작용한다.
- 대부분의 경량 피스톤 항공기는 테트라에틸납(TEL)이 포함된 항공용 가솔린(avgas)을 연소한다.
항공기의 또 다른 환경적 영향은 주로 이착륙으로 인한 소음 공해이다.
6. 1. 대기 오염
화석연료를 사용하는 항공기는 연소 과정에서 그을음과 기타 오염 물질을 배출하며, 온실 가스인 이산화탄소(CO2)도 생성한다. 비행기에 특유한 환경적 영향은 다음과 같다.
- 대류권계면 근처 고고도에서 운항하는 항공기(주로 대형 제트 여객기)는 에어로졸을 배출하고 컨트레일을 남기는데, 이 둘 모두 권운 형성을 증가시킬 수 있다. 항공의 시작 이후 구름 덮개가 최대 0.2% 증가했을 수 있다.[65]
- 대류권계면 근처 고고도에서 운항하는 항공기는 질소 화합물을 배출할 수 있는데, 이들은 그 고도에서 오존과 상호 작용하여 오존 농도를 증가시키는 온실 가스와 상호 작용하는 화학 물질이다.[66][67]
- 대부분의 경량 피스톤 항공기는 테트라에틸납(TEL)이 포함된 항공용 가솔린(avgas)을 연소한다. 일부 저압축 피스톤 엔진은 무연 휘발유(mogas)를 사용할 수 있으며, 터빈 엔진과 디젤 엔진은 둘 다 납을 필요로 하지 않고 일부 최신 경량 항공기에 사용된다. 몇몇 무공해 경량 전기 항공기는 이미 생산되고 있다.
6. 2. 소음 공해
항공기는 주로 이착륙 과정에서 소음 공해를 발생시킨다.[65] 특히 제트기는 이착륙 시 상당한 소음을 발생시켜 공항 주변 지역 주민들에게 피해를 준다. 한국의 경우, 군 공항 주변 지역 주민들은 전투기 소음으로 인해 오랜 기간 동안 고통을 받아왔으며, 이에 대한 소송과 보상 문제가 지속적으로 제기되고 있다. 더불어민주당은 군 공항 이전 및 소음 피해 보상 확대를 주장하고 있다.6. 3. 친환경 항공 기술
최근에는 환경 문제에 대한 인식이 높아짐에 따라, 친환경 항공 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다. 대부분의 경량 피스톤 항공기는 테트라에틸납(TEL)이 포함된 항공용 가솔린(avgas)을 연소하는데, 일부 저압축 피스톤 엔진은 무연 휘발유(mogas)를 사용할 수 있으며, 터빈 엔진과 디젤 엔진은 납을 필요로 하지 않아 일부 최신 경량 항공기에 사용된다.[66][67] 몇몇 무공해 경량 전기 항공기는 이미 생산되고 있다.7. 안전
여객 킬로미터당 사망자 수로 위험을 측정할 경우, 항공 여행은 버스나 철도 여행보다 약 10배 더 안전하다. 그러나 여행당 사망자 수 통계를 사용하면 항공 여행은 자동차, 철도 또는 버스 여행보다 훨씬 더 위험하게 나타난다.[62] 이러한 이유로 항공 여행 보험은 비교적 비싸다. 보험 회사는 일반적으로 여행당 사망자 수 통계를 사용한다.[63] 항공기와 소형 개인용 항공기의 안전성에는 상당한 차이가 있으며, 마일당 통계는 항공기가 소형 항공기보다 8.3배 더 안전함을 나타낸다.[64]
비행기는 다른 일반적인 교통 수단에 비해 이동 속도가 빠르다는 특징이 있다. "이동 거리당" 사망 사고 발생률이 다른 교통 수단보다 낮다는 데이터가 제시되며, 항공사는 이를 근거로 "세계에서 가장 안전한 교통 수단"이라고 홍보한다. 하지만 "단위 이동 시간당" 사망 사고 발생률 데이터로 비교하면 순위가 달라진다. 또한 비행기는 사고 발생 시 막대한 피해가 발생하는 경우가 많다는 특징도 있다.
8. 관련 용어
- '''글라이더''': 동력이 없어 견인되지 않으면 활공만 할 수 있는 항공기로, 비행기와는 다르게 분류된다. 다만, 비행기와 글라이더의 중간적인 모터 글라이더도 존재하여 분류가 모호한 경우도 있다.
- '''추력''': 항공기를 앞으로 나아가게 하는 힘.
- '''양력''': 비행기를 하늘로 뜨게 하는 힘으로, 주익에서 발생한다.
- '''제트기''': 제2차 세계 대전 이후 일반화된 비행기 추진 방식.
- '''프로펠러''': 프로펠러를 이용해 추진하는 비행기.
- '''수직이착륙기''': 수직으로 이착륙이 가능한 비행기.
- '''CATOBAR'''(캐터바): 항공모함에서 캐터펄트와 어레스팅 와이어, 어레스팅 후크를 사용하여 이착륙하는 방식.
일본어에서 '비행기(飛行機)'라는 명칭은 모리 오가이가 1901년 자신의 일기인 '오구라 일기'에 처음 사용한 것으로 알려져 있다.[114] 하지만, 모리 오가이가 구상했던 비행 기계는 비행선이었을 가능성도 있다.[115] 니노미야 츄하치는 '비행기(飛行機)' 대신 '비행기(飛行器)'라는 표현을 사용했다.
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