로켓에 대한 추력에 대한 학습에 대한 흥미로운 것들 중 하나는,우리가 비행기에 대한 공식의 동일한 유형을 사용할 수 있다는 것입니다. 그래서,몇 분 정도 걸릴 하 고 얼마나 많은 연료 비행기 한 장소에서 다른 여행을 사용 하 여 알아낼 수 있습니다. 우리는 또한 비행기가 왜 고도에서 비행하는지,그리고 바람이 사용 된 연료에 어떤 영향을 미치는지 볼 수 있습니다.

실제로 어떻게 할 수 있습니까? 음,우리는 우리가 다른 게시물에 대해 이야기 한 두 개의 방정식이 필요합니다:(1)추력에 대한 방정식;과(2)드래그 힘에 대한 방정식. 비행기가 일정한 고도에서 두 장소 사이를 여행 할 때,우리는 지구의 중력이 날개에서 리프트에 의해 균형을 이루기 때문에 수직 방향의 힘을 무시할 수 있습니다. 수평 방향에서,힘은 또한 균형을 이룹니다(우리는 일정한 속도로 여행하고 있기 때문에),즉 비행기의 추력은 공기를 통해 움직이는 비행기의 항력에 의해 균형을 이룹니다.

그래서,비행기에 항력은 무엇인가? 음,우리는 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.5*로*면적*드래그코효율*속도 2,여기서 로는 공기의 질량밀도이고,면적은 비행기의 정면 영역이고,드래그코효율은 비행기의 항력계수이며,속도는 비행기의 속도이다(바람과 관련하여). 의 간단한 예를 들어 보자,보잉 747 을,위에 표시된 비행기처럼. 747 에 대한 몇 가지 가정:

면적=158.3 평방 미터(꽤 큽니다!)

항력 계수=0.05(아주 작습니다!)

속도=시간당 562 마일=250 미터/초

나는 기본적으로 웹을 둘러 보면서 이것을 발견했다.

표면 질량 밀도는 1.23 킬로그램/평방 미터 3. 밀도는 공중으로 올라갈 때 매우 빠르게 감소합니다. 이 경우 표면 밀도는 20,000 피트에서 30,000 피트에서 30,000 피트에서 30,000 피트에서 30,000 피트에서 30,000 피트에서 30,000 피트에서 약 38%입니다. 이 경우,밀도는 40,000 피트에서 약 25%(0.308 킬로그램/평방 미터)입니다.

좋아,그 숫자가 많았다. 미안해 이것은 무엇을 의미 하는가? 음,우리는 747 이 경험하는 항력에 대해 이야기 할 수 있습니다. 우리가 모든 수학을 할 경우 747 이 40,000 피트에서 순항한다고 가정하면 75,750 엔,즉 17,030 파운드의 힘을 얻습니다. 비행기가 단지 10,000 피트 더 낮게 비행한다면,힘은 25,885 파운드가 될 것이며,이는 비행기가 날아 다니는 고도가 매우 중요하다는 것을 보여주는 훨씬(50%)더 큽니다.

이제 6 시간 비행 중에 얼마나 많은 연료가 사용되는지 계산해 보겠습니다(예:뉴욕-런던). 우리는 모든 크루즈라고 가정하는 경우(이는 나쁜 가정이다,많은 연료가 이륙하는 데 사용되기 때문에),얼마나 많은 연료를 수행 747 사용?

글쎄,우리는 747 이 순항 속도와 고도에서 초당 얼마나 많은 연료를 사용하는지 계산해야합니다. 추력=질량을 기억하십시오.유속*배기.위엄. 로켓 엔진의 경우 배기 속도는 실제로 가스가 엔진에서 나오는 속도입니다. 제트 엔진을 위해,저것은 진짜로 사실이 아니고 이고지 않,복잡하다. (배기 속도가 정말 큰 경우,그것은 비행기의 백엔드 주위에 꽤 위험 할 것입니다!)

질량 유량을 얻으려면 추력을 배기 가스로 나눌 수 있습니다. 제트 연료의 갤런은 약 2 입니다.7 킬로그램. 따라서 747 은 1 초마다 1 갤런의 제트 연료를 사용합니다(80%). 당신의 관점에 따라,이것은 많이(자동차는 몇 시간마다 갤런을 사용)또는 작은 비트(로켓은 초당 수백 갤런을 사용)입니다.

6 시간(6*3600 초)비행 과정에서 비행기는 40,000 피트로 비행하면 약 17,300 갤런의 연료(이착륙을 포함하지 않음)를 사용합니다.

비행기가 30,000 피트로 비행하고 동일한 속도(시속 562 마일)를 유지한다면 비행기는 26,300 갤런을 사용할 것입니다! 그것은 9,000 갤런의 제트 연료 더,단지 30,000 피트로 비행하기 위해서입니다.

바라건대 이것은 비행기가 그들이 할 수있는만큼 높은 비행 이유를 이해하는 데 도움이됩니다. 만약 당신이 먼 길을 비행 하는 매우 큰 비행기에 다음 비행기 높이 몇 번 연료를 사용 하 여 올릴 수 있습니다. 슈퍼 헤비 747 은 날개가 50,000 피트에서 리프트를 지원할 수 없기 때문에 50,000 피트에서 비행 할 수 없습니다. 747 은 연료를 사용하고 질량이 적기 때문에 더 높고 높은 고도에서 날 수 있습니다. 가장 좋은 트랙은 가장 높은 고도에서 모든 시간을 비행하는 것,고도를 모든 시간을 증가,하지만 규칙이 중지-비행기가 비행 할 수있는 특정 고도”차선”이 있습니다.

그냥 재미를 위해,비행기가 40,000 피트에 있다면,그것은 갤런 당 약 0.195 마일을 가져옵니다. 30,000 피트에서 갤런 당 약 0.128 마일을 얻습니다. 만약 747 대의 비행기에 400 명이 타고 40,000 피트로 날아간다면,각 사람은 약 78 메가피트에 해당하는 것을 얻을 수 있을 것이다. 정말 나쁜! 연비의이 유형에 대 한 어딘가에 운전 하는 것이 어려울 것 이다!

흥미롭게도,747 이 전체 비행을 지상에서 비행한다면,뉴욕에서 런던으로 비행하는 데 69,000 갤런의 연료를 사용하거나 갤런 당 약 0.05 마일을 얻을 것입니다. 이궁!

마지막으로,바람은 사용 된 연료의 양에 어떤 영향을 미칩니 까? 음,747 은 땅에 대해하지 시간당 562 마일을 간다,하지만 배경 바람에 대하여. 따라서 747 이 제트 기류로 비행하는 경우 시속 100 마일에서 서쪽에서 동쪽으로 약 100 마일,뉴욕에서 런던으로 비행하는 747 의 지상 속도는 시속 652 마일이지만 런던에서 뉴욕으로 돌아 오면 지상 속도는 시속 452 마일입니다. 이것은 초당 사용되는 연료의 양을 변화시키지 않지만,비행기가 공중에있는 초 수를 변화시킨다. 뉴욕에서 런던까지 비행은 5:10 으로 단축되고 뉴욕으로 돌아 가면 7:30 으로 길어집니다. 사용 된 연료의 양은 14,700 갤런(뉴욕~런던 2,600 갤런 절약)또는 21,000 갤런(약 3,700 갤런,런던~뉴욕)입니다.

아,물리학. 사랑해요.

아,사이드 노트에,그(아이언 맨)그의 양복을 입고 중동으로 로스 앵글에서 날아 때 첫 번째 아이언 맨 영화에 대해 생각합니다. 그는 믿을 수 없을만큼 높은 고도에서 비행 할 것이기 때문에 분명히 그것은 가압되어 있어야합니다. 아이언맨은 747 보다 훨씬 작았지만,아마 747 보다 두 배나 빠른 속도로 날고 있었을 것이다. 당신이 계산을 할 경우에 따라서,그는 연료의 약 147 킬로그램을 사용했을 것이다. 이 제트 연료 인 경우(이 아니었다,하지만 별도의 토론이다)그것은 약 것 55 갤런. 이 모든 연료를 어디에 두었습니까??? 마블 팬들은 알고 싶어!