조파항력 (wave drag)
쉽게 풀면
조파항력은 비행기가 음속에 가까워지거나 넘어설 때 생기는 특별한 항력입니다. 날개 위 일부 지점에서 국소적으로 공기 흐름이 음속을 넘어서면 충격파가 만들어지는데, 이 충격파는 에너지를 흩뜨리면서 강한 저항을 일으킵니다. 이 항력은 마하수가 임계값을 넘는 순간부터 매우 가파르게 커지기 때문에 '음속장벽'이라는 표현이 생겨났습니다. 비행기가 음속에 가까워지거나 넘어설 때 충격파 때문에 생기는 항력이에요. 공기가 갑자기 압축되면서 생기는 충격파가 에너지를 빼앗아가면서 생기는 저항입니다.
왜 중요한가
조파항력은 천음속 이상에서 급격히 나타나 순항 마하수의 상한을 사실상 결정하므로, 고속 항공기 설계에서는 후퇴각·초임계 에어포일·면적법칙이 모두 이 항력을 늦추거나 줄이려는 수단으로 등장합니다. 초음속 여객기나 미사일 연구에서는 조파항력이 항속거리와 연료 소모를 지배하는 변수로 다뤄집니다. 조파항력은 초음속 비행체 설계에서 항력의 급격한 증가를 좌우하는 요소로, 면적법칙 같은 설계 기법이 이를 줄이기 위해 도입된다. 날개의 후퇴각을 키우는 것도 조파항력을 줄이는 대표적인 방법으로 쓰인다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
비행 속도가 특정 마하수를 넘어서자 충격파로 인한 항력이 매우 빠르게 늘어나는 현상이 실험에서 확인되었다는 뜻입니다.
국부 초음속 흐름과 충격파 형성이 특정 속도 구간 이후 항력을 크게 늘린다는 점을 보여주는 문장이다.
조금 더 깊게 보면
조파항력은 충격파를 거치며 유동의 전압력이 손실되어 생기는 것이어서 점성과 무관한 비점성 항력이며, 이 점에서 마찰항력과 구분됩니다. 초음속에서는 양력에 의한 조파항력과 체적에 의한 조파항력으로 나뉘어 각각 다른 설계 변수에 반응하고, 천음속에서는 충격파가 경계층 박리를 유발해 조파항력과 압력항력이 얽혀 나타나므로 두 성분을 실험적으로 분리하기가 쉽지 않습니다.
주의할 점
조파항력은 아음속 순항에서는 거의 나타나지 않으므로, 아음속기 설계에서 이를 지배적 항력원으로 다루는 것은 부적절합니다.