1. 항공 기초 용어
ㅇ 항공기 (航空機, Aircraft) : 공기를 매개로 하여 하늘을 나는 모든 비행 운송 기계의 총칭
- 공기 보다 가벼움
. 기구 (Balloon) : 내부의 가열된 공기 또는 가벼운 기체(헬륨 등)를 이용
. 비행선 (Airship) : 추진 장치와 조종 장치를 갖춘 유도 비행체
- 공기 보다 무거움
. 고정익 항공기 (fixed wing aircraft) : (유 동력) 비행기
.. 비행기 (飛行機, Airplane) : 통상, 동력을 가진 고정익 항공기 만을 뜻함
. 회전익 항공기 (rotary wing aircraft) : (유 동력) 헬리콥터 (Helicopter)
.. 회전 날개(로터)의 회전에 의해 양력을 발생시키는 헬리콥터
. 활공기 (Glider) : (무 동력) 글라이더
.. (운항 목적 및 구조 차이에 따라, 제1종,제2종,제3종으로 구분)
ㅇ 비행 단계 (Flight Phases)
- 이륙 (Takeoff) → 상승 (Climb) → 순항 (Cruise) → 하강 (Descent) → 착륙 (Landing)
ㅇ 항행 및 항법 (Navigation & Flight Path) : 항공기의 진행 방향 및 위치 파악 및 유지 기술
- (Heading, Bearing, Track, Route, Flight Path 등)
2. 항공 역학 (Aerodynamics) : (공기 역학)
ㅇ 비행 관련 4가지 힘 : 양력 (揚力), 중력 (重力), 추력 (推力), 항력 (抗力)
- 양력 (Lift)
. 물체에 닿는 유체를 밀어내리려는 힘에 대한 반작용으로, 유체가 들어 올리는 힘
. 양력의 방향 : 유동 방향과 수직한 방향
. 주요 원리 : 베르누이의 법칙과 유속의 차이
- 항력 (Drag)
. 유체 내 이동 물체를 떠밀려는 유체의 방해하는 힘 (공기 저항)
. 항력의 방향 : 유동 방향과 나란한 방향
- 추력 (Thrust)
. 프로펠러 회전,날개짓,가스 분사 등의 반동에 의한 반력(反力)으로 생기는 추진력
. 추진 기관, 추력 기관 (추력의 생성) : 엔진
- 중력 (Weight, Gravity)
. 지구가 질량 있는 물체를 당기는 힘
* 이들 힘들이 복합적으로 작용하여, 비행 추진력 (Propulsive Force)을 얻게됨
ㅇ 공력 (空力, Aerodynamic Force) : 비행 중 전체 표면에 작용하는 힘
* 공력은, 공기 중 움직이는 물체가 공기와 상호작용하는 힘으로써,
. 이는, 양력과 항력을 포함하며,
. 특히, 비행 성능과 크게 관련됨
.. 비행 속도, 비행 자세, 비행기 형상, 공기 흐름 성질, 날개 크기, 모양 등에 따라 달라짐
- 압력력 (Pressure Force)
- 전단력 (Shear Force)
- 유동 특성 (Flow Characteristics)
- 항력 종류 : 마찰 항력, 형상 항력, 유도 항력 등
ㅇ 비행 성능 요소
- 비행 속도 (Airspeed)
- 고도 (Altitude)
- 받음각 (Angle of Attack)
- 양력계수 / 항력계수 (Lift / Drag Coefficients)
- 마하수 (Mach Number) : 물체의 속도를 동일 조건에서의 음속으로 나눈 무차원 수치
. 음속 (Speed of Sound, Mach 1) : 음파가 공기 중 전파 속도
- 레이놀즈 수 (Reynolds Number)
- 비행 안정성 (Stability) 및 조종성 (Control)
ㅇ 실험 및 분석 장비
- 풍동 (Wind Tunnel) : 인위적으로 빠르고 센 기류를 만들어 내는 실험 장치
. 용도 : 항공기 설계, 엔진 테스트, 공력 성능 평가 등
- 피토관 (Pitot Tube) : 공기 속도 측정 장치
- 유동 시각화 장치 (Flow Visualization Systems) : 기류 패턴을 관찰
3. 항공기 구조 및 구성요소 (Aircraft Structures & Components)
※ 항공기의 3대 요소 : 구조(골격), 엔진, 항전장비
ㅇ 비행체 구조 (Airframe Structure) : (항공기의 골격 및 외형을 이루는 경량화된 구조)
- 동체 (Fuselage) : 항공기 본체로, 승객, 화물, 및 장비를 수용하는 구조물
. 통상, 원통형 구조로 설계되어, 공기역학적 효율성과 강도 유지
- 날개 (Wings) : 대부분의 양력이 날개에 의해 발생됨
. 양력 발생, 항력 감소, 연료 탑재의 주요 요소
- 꼬리날개 (Empennage / Tail Assembly) : 비행 자세의 안정성과 조종성 확보
. 수직 꼬리날개 (Vertical Stabilizer) : 항공기의 방향 안정성과 조향을 담당
. 수평 꼬리날개 (Horizontal Stabilizer) : 항공기의 고도 안정성과 균형 유지를 담당
- 랜딩기어 (Landing Gear) : 지상 이동, 이착륙 시 하중 지지
- 리벳 (Rivet) 및 고정장치 (Fasteners) : 구조부 결합용 요소로, 경량·강도 유지에 중요
ㅇ 추진 시스템 (Propulsion System) : (추력을 발생시켜 항공기를 전진시킴)
- 엔진 (Engine)
. 피스톤 엔진
. 제트 엔진
. 터보프롭 엔진
- 프로펠러 (Propeller) : 엔진의 회전력을 추력으로 변환
. 회전하는 블레이드가 공기를 뒤로 밀어 전진력을 발생
- 연료 및 추진 계통 (Fuel & Propulsion System) : 연료 공급, 제어 및 동력 전달 담당
ㅇ 항공 전자 장비 (Avionics) : (비행의 안전성,항법,통신을 담당하는 전자 시스템)
- 항법 장치 (Navigation Systems)
- 통신 장비 (Communication Systems) ☞ 항공 통신 용어 참조 (DME, HFDL, ILS, VOR 등)
- 비행 제어 장치 (Flight Control Systems)
4. 항공기 운항 및 항행 (Aircraft Operation & Navigation)
ㅇ 운항 개요
- 항공거리 단위 : 해리 (NM, Nautical Mile, 항공 마일)
. 지구 적도 원주(24,901.55[mile])를 360등분하고 이를 다시 60등분한 거리
.. 1 [NM] = 1.15 [mile] = 6,080 [feet] = 1.852 [km]
- 비행 계획서 (Flight Plan)
. 항공기 등록(식별 부호), 출발 공항, 목적지, 경로, 연료, 비행시간 등
- 비행 단계 : (Taxi – Takeoff – Cruise – Approach – Landing)
ㅇ 운항 방식
- 시계 비행 (VFR) : 외부 지형지물이나 참조물 등을 이용
- 계기 비행 (IFR) : 비행 계기 및 항법 장비 이용
ㅇ 운항 기상 요소
- 기상 최저치 (Weather Minimums) : 비행 또는 착륙,이륙이 허용되는 최소한의 기상 조건
- 운고 (Ceiling) : 지표면으로부터 가장 낮은 구름층의 높이
- 시정 (Visibility) : 관측자가 볼 수 있는 최대 거리
- 풍속 및 풍향 (Wind Speed & Direction)
- 난기류 (Turbulence)
ㅇ 항공 교통 및 관제
- 공역 (Airspace) 분류 : (Controlled / Uncontrolled, A~G Class Airspace)
. 공역 (Airspace) : 지표 상의 구역과 고도로 구획되는 공중 영역
- 고도 (Altitude) 구분
. 지상 고도 (Altitude Above Ground Level, AGL) : 지구 표면에서의 수직 거리
. 지구 중심 고도 (Altitude Above Earth's Center, AEC) : 지구 중심으로부터 거리
. AMSL (Above Mean Sea Level)
. FL (Flight Level)
- ATC (Air Traffic Control, 항공교통관제)
. 항공기 간의 충돌을 방지하고 안전하고 효율적인 항공 흐름을 유지하기 위한 지상 관리 체계
- TCAS (Traffic Collision Avoidance System)
. 항공기 간 충돌을 방지하기 위한 자동 경고 및 회피 시스템
- ADS-B (Automatic Dependent Surveillance–Broadcast) : 자동 위치 방송 감시
- 관성항법장치 (INS, Inertial Navigation System)
. 가속도계와 자이로스코프를 이용하여 위치를 추정하는 항법 시스템.
.. 자이로스코프 : 회전 운동을 이용하여 방향을 측정하거나 유지(자세 제어)하는 장치
5. 항공 규제 기관 (Aviation Regulation & Organization)
ㅇ 국제 기구
- ICAO (International Civil Aviation Organization)
- IATA (International Air Transport Association)
- EASA (European Union Aviation Safety Agency)
- FAA (Federal Aviation Administration, 미국)
ㅇ 국내 관련 기관
- 국토교통부(MOLIT) 항공정책실
- 항공교통본부 / 교통안전공단(항공안전기술원)
ㅇ 주요 역할들
- 항공 안전 규정 제정
- 항공기 및 공항 등록 제도
- 항공로 및 비행 정보 구역(FIR) 설정
- 항공 기술 및 주파수 관리
- 사고 조사 및 항공 보안 규정
ㅇ ICAO (International Civil Aviation Organization,국제민간항공기구)
- 국제연합(UN) 산하 기관
. 1947년 창설, 회원국 191개국 (한국은 1952년 가입)
. 본부는 캐나다 몬트리올 위치
- 주요 업무
. 항공 기술 향상, 항공로 및 항행 안전 시설 발전 지원, 비행 안전 도모 등
- 주요 결정 사항
. 항공기용 필수장치, 요금계산, 항공권의 표준화, 항공기 및 공항 등록번호 할당,
항공 주파수 할당, 사고조사, 비행 정보 업무, 비행 정보 구역 설정 등
. 매 3년 마다 개최되는 총회 및 이사회에서 결정
6. 우주 분야 기초 (Spaceflight Basics)
※ ☞ 우주 비행 공학 (Astronautics) 참조