다운포스 오해와 진실 1

다운포스는 어떻게 만들어지는가에 대한 여러가지 잘못 된 상식이 있습니다.

 

  1.  다운포스는 공기가 날개에 부딛쳐 저항이 생겨 날개를 눌러주는 것이다.

다운 포스가 작동하는 가장 큰 원리는 압력차에 의한 공기의 힘입니다. 즉, 날개의 윗면과 아랫면에서 발생하는 압력차에 의해 생기는 힘이 다운포스에 가장 큰 역할을 합니다. 그리고 공기가 날개 표면과 마찰하면서 생기는 힘도 약간 작용하게 되죠.

이렇게 만들어진 힘 중에 바닥쪽으로 작용하는 힘을 다운포스라 합니다. 그리고 그 힘 중에 차의 뒷쪽으로 작용하는 힘을 저항(드래그)이라고 합니다.

 

여기서 또 한가지 잘 알려지지 않은 점은 날개에는 보통 ‘눌러주는 힘’ 보다는 ‘밑으로 당기는 힘’이 훨씬 크다는 겁니다. 즉 날개 윗면의 높은 압력보다는 날개 아래쪽의 낮은 압력이 훨씬 큰 힘을 만들어낸다는 점입니다.

공기는 속도가 빠르면 압력이 낮아지고, 속도가 느려지면 압력이 높아집니다. 공기는 압력이 높은곳에서는 누르는 힘이 발생하고 낮은곳에서는 당기는 힘이 발생 하며, 그 원리를 이용하여 윙을 설계합니다.

 

아래 그림은 NACA 2312 에어포일의 각 부분이 만들어내는 힘을 화살표로 표시한 그림입니다. 그림에서도 아래쪽 화살표가 훨씬 길고 더 많은 힘을 만들어내고 있는 것을 알 수 있습니다. 보통 생각했던것처럼 위쪽에서 누르는 힘이 아주 크지는 않죠. 이걸 보면 왜 ‘공기가 날개에 부딪혀서 눌러준다’는 말이 완전히 맞는 말이 아닌 지 알 수 있습니다.

 

아래 그림은 혹시 보고싶은 분들을 위해 넣어두니 참고만 해주세요…