비행기의 추력
비행기의 추력은 날고 있을 때 비행기에 필요한 힘 중 하나입니다. 라이트 형제가 비행기를 발명하고 나서부터 사람들은 하늘을 나는 꿈을 이루고 더 눈부신 발전을 거듭하였습니다. 그 결과 화물과 사람들을 어마어마하게 매시간마다 실어 날라 왔습니다. 비행기는 공기보다 더 무겁기 때문에 비행기 중량보다 더 큰 힘이 작용해야 비행이 가능합니다. 비행 중의 비행기에는 중력, 양력, 추력, 드래그의 네 힘이 작용합니다. 이 힘들은 서로 반작용하면서 비행기의 이륙과 비행에 최적의 조건을 형성해 줍니다. 비행기의 중력을 이기기 위해서는 양력을 발생합니다. 비행기가 활주로를 직진하는 동안 생성되는 공기흐름은 날개에 의해 갈라집니다. 상단기류는 날개의 위쪽으로 이동하고 하단 기류는 날개의 평평한 안쪽을 지나게 됩니다. 날개 위를 이동하는 기류속도가 하단 기류속도보다 크기 때문에 날개 아래 압력이 더 큽니다. 이 결과 생성되는 양력은, 속도가 증가하면 압력은 감소한다는 베르누이원리로 설명됩니다. 양력의 규모는 기류속도와 날개 형태에 따라 달라집니다. 비행기의 운동에 반대로 작용하는 공기 저항력을 드래그라고 합니다. 드래그를 극복하기 위해 비행기는 엔진 같은 동력장비에서 추력을 발생시킵니다. 비행기가 드래그를 극복하고 비행상태를 유지하기 위해서는 그에 상응하는 추력이 필요합니다. 조량과 비슷하게 비행기는 러더, 엘리베이터, 에일러론의 도움을 받아 조종됩니다. 조종사는 컨트롤스틱, 칼럼, 휠, 사이드스틱, 러더용 페달을 가지고 이 장비들을 제어합니다. 비행기의 세로축을 중심으로 도는 운동을 롤링이라고 하며 에일러론이 조절합니다. 에일러론은 날개의 가장 끝 지점에 위치한 플랩들로, 서로 독립적으로 위아래로 움직이면서 날개의 양력을 변화시킵니다. 비행기는 위로 경사진 날개 방향을 좇아 롤링합니다. 조종사는 컨트롤스틱이나 칼럼으로 에일러론을 작동합니다. 러더는 수직축을 중심으로 좌우로 도는 비행을 조종합니다. 보트 구조와 비슷하게 비행기 러더도 꼬리에 부착되어 있고, 본체에 수직방향으로 놓여있습니다.
속도
비행기의 속도는 날이 갈수록 빨라져 왔습니다. 새로운 기술을 군용 항공기에 적용하여 주로 실험해 보는데, 이런 면에서 군용 항공기는 최신 기술의 집합체라고도 할 수 있습니다. 군에서 운용하는 비행기는 적에게 발각되지 않는 것이 중요하고 용도는 공격, 정찰, 요격 등 다양합니다. 현대의 전투기는 초음파속도로 공기 중의 음속보다 더 빠르게 이동할 수 있습니다. 초음속은 마하수로 측정됩니다. 마하수는 항공기 속도를 항공기가 이동 중인 공기에서의 음속으로 나눈 값입니다. '마하 1'은 음속으로 시간당 약 1천200킬로미터입니다. 군용 제트기의 경우, 재연소장치 와 특수 고성능 제트엔진을 활용해 마하 2의 속도를 낼 수 있고, 마하 3에 이를 때도 있습니다. 비행기는 공기 속을 이동하면서 앞부분으로 공기를 밀고, 압축공기 전단을 형성합니다. 공기 중 음속보다 속도가 더 빨라지면, 음파는 압축공기 전단을 앞서 이동할 수 없습니다. 이에 따라 압력이 형성됩니다. 이 압력은 비행기의 앞 끝과 뒤에 구형 충격파를 생성하고, 비행경로를 따라 바깥쪽으로 회전합니다. 이 파동이 음파는 아니지만, 사람의 귀에 이르면 단일 또는 이중 폭발음으로 감지됩니다. 온도변화, 습도, 오염, 바람 모두 지상에서 소닉붐이 어떻게 감지되는지에 영향을 미칩니다. 오늘날 전투기들은 음향과 레이더 위장기법을 활용합니다. 스텔스 기술로는 레이더 신호를 반향 하기보다 빗나가게 하는 표면을 활용한다든지 아이론볼페인트 같은 레이더, 흡수소재를 활용해 전자기에너지를 열로 전환시키는 방법이 사용됩니다. 적극적 또는 광학적 위장기술은 대부분 아직 개발단계에 있습니다. 적극적 위장의 경우, 사물을 주변과 비슷하게 보이게 위장할 뿐 아니라, 의태법을 동원해 보이지 않게 만들기도 합니다. 또 다른 적극적 위장전략으로는 배경의 변화에 맞추어 사물의 외양을 변화시키는 방법, 변색 또는 발광기능성 소재로 코팅하거나 패널을 제작하기도 하고, 유기 발광다이오드 장치를 활용해 투명망토를 입히는 방법이 있습니다.
경량 항공기
모든 비행기가 무겁고 큰 것만은 아니고 자동차보다 작은 것도 있습니다. 여기에는 엔진이 없이 한 두 사람을 태워 이동시킬 수가 있습니다. 행글라이더, 글라이더, 패러글라이더 등은 엔진이 없이 공기 흐름을 최대한 이용하여 오랜 시간 동안 날 수 있습니다. 글라이더의 경우 고도를 높일 때는 상승온난기류, 즉 자연스럽게 공기가 기둥처럼 위로 오르는 현상을 활용합니다. 상승온난기류는 산의 바람맞는 쪽에 형성될 경우 경사풍, 산의 바람이 내려가는 족에 형성될 경우 산악파 난류라고 합니다. 행글라이더를 타는 사람은 대개 절벽 꼭대기 같은 높은 지역에서 글라이더를 뛰울 수 있습니다. 다른 글라이더들은 대부분 이륙하여 공기 중에 뜨기 위해서는 위부의 동력원이 필요합니다. 이대 흔히 쓰이는 두 동력원은 고정모터가 달린 윈치와 동력을 사용하는 항공기입니다. 하지만 일부 글라이더는 자체 엔진을 장착하기도 합니다. 어떠한 글라이더든, 비행에 따르는 고도 손실과 이동거리의 최적의 조합을 추구합니다. 이들은 일단 가벼워야 합니다. 상승온난기류를 타고 재빨리 솟아올라야 하기 때문입니다. 그러나 무게가 어느 정도 있어야 빠르게 이동하므로 지나치게 가벼워서는 안 됩니다. 설계에서 주의해야 할 또 다른 점은 빠른 회전력입니다. 그래야 상승온난기류에서 더 오래 머물를 수 있기 때문입니다. 글라이더는 비행장이 없이 착륙해야 할 때가 있으므로, 운반하기 쉽게 제작되어야 합니다. 어떤 글라이더는 날개에 물탱크를 부착하기도 합니다. 이는 전체 무게를 높여 운전자가 항공기의 무게중심을 조정할 수 있도록 해줍니다. 이 경우 착륙 전에 물을 모두 버려야 프레임이 받는 하중을 줄일 수 있습니다. 도 다른 소형 항공기종으로 초경량 또는 마이크로 경량 항공기가 있습니다. 부유한 나라에서는 이들이 일반 시민들이 사용하는 항공기단의 20%를 차지합니다.