날개끝와류 (wingtip vortex)
쉽게 풀면
날개끝와류는 날개 끝부분에서 생기는 소용돌이 공기 흐름입니다. 날개 아래쪽의 압력이 높은 공기가 날개끝을 타고 위쪽의 압력이 낮은 곳으로 새어 나가려 하면서 나선형 소용돌이를 만듭니다. 이 와류는 눈에 보이지 않지만 뒤따르는 항공기에게는 위험한 난기류가 될 수 있어, 공항에서는 대형기 뒤에 소형기가 이착륙할 때 충분한 시간 간격(후류 난기류 분리)을 둡니다. 날개 끝에서 아래쪽 고압 공기와 위쪽 저압 공기가 만나 소용돌이치며 생기는 공기 회오리예요. 비행기가 지나간 뒤에도 한동안 공중에 남아 소용돌이치며 흩어집니다.
왜 중요한가
날개끝와류는 유도항력의 물리적 실체이자 후방 항공기에 위험한 후류난기류의 원인이므로, 공력 설계와 항공교통관제 양쪽에서 중요하게 다뤄집니다. 편대비행이나 지상 근처 착륙 연구에서는 와류의 강도와 소산 시간을 측정해 안전 간격과 효율 향상을 동시에 논의합니다. 날개끝와류는 유도항력을 발생시키는 직접적 원인이자, 후행 항공기에 난기류를 남기는 항적와류 문제와도 연결되어 다뤄진다. 이 때문에 공항에서는 대형기 뒤를 따르는 항공기의 이착륙 간격을 넓게 두는 규정을 운영한다. 날개 끝 형상을 뾰족하게 다듬거나 윙렛을 다는 것도 이 와류의 세기를 줄이려는 시도로 다뤄진다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
특수 광학 장비로 날개끝에서 생기는 소용돌이의 회전 속도와 세기를 정밀하게 측정했다는 실험 방법 설명입니다.
앞서 가는 항공기와의 거리가 가까워질수록 뒤따르는 항공기가 소용돌이 영향으로 더 크게 기울어지는 현상을 실측했다는 뜻입니다.
조금 더 깊게 보면
와류의 강도는 양력, 즉 항공기 중량에 비례하므로 무겁고 느리며 플랩을 접은 상태의 항공기가 가장 강한 와류를 남깁니다. 날개끝에서만 생긴다는 인상과 달리 와류는 뒷전 전체에서 흘러나온 와도 시트가 말려 올라가 형성되며, 윙렛은 와류를 없애는 것이 아니라 와류의 형성 위치와 분포를 바꿔 유도항력을 줄이는 장치입니다.
주의할 점
날개끝와류는 착빙운이 낀 날 비행기 구름꼬리로 시각적으로 보이기도 하지만, 항상 눈에 보이는 것은 아니므로 시각적 확인 여부와 실제 존재 여부를 혼동하면 안 됩니다.