최근 이라크전쟁에서 큰 활약을 하다 퇴역한 미국의 스텔스 전폭기 F-117을 보면 날개 모양이 삼각형에 가까운 모양으로 우리가 흔히 날리는 종이 비행기와 비슷한 모양이다.
그리고 우리나라에 도입된 최신 전투기인 F-15K를 보면 넓은 날개가 뒤로 젖혀져 있는 것을 볼 수 있으며, 우리나라의 순수기술로 만들어진 훈련기 KT-1의 날개 모양은 날개 끝으로 갈수록 넓이가 좁아지는 사다리꼴 모양이다.
보통 ‘비행기날개’ 하면 대부분 뒤로 쳐진 날개를 생각하지만, 비행기의 종류와 성격에 따라 비행기의 날개는 다양한 모양을 가지고 있다.
비행기날개를 구분하는 방법에는 여러가지 기준이 있으나 보통은 날개의 평면 모양을 가지고 구분한다.
비행기의 날개는 위에서 내려다본 평면 모양에 따라 타원형 날개, 사각형 날개, 테이퍼형 날개, 후퇴 날개, 삼각형 날개, 전진형 날개로 나뉘는데 각각의 날개는 비행기의 성능이나 특성에 따라 사용된다.
사각형 날개는 비행기가 처음 등장하던 옛날에 주로 사용된 것으로 공기 역학적인 구조로는 비효율적인 부분이 많지만, 제작이 쉽고 비용이 그리 많이 들지 않기 때문에 초경량 비행기나 저속 항공기 등에 많이 사용된다.
타원형 날개는 비행 구조학적으로 매우 안정된 형태를 가지고 있으며, 날개에서 발생하는 양력이 뛰어나 추력에 대한 항력이 적게 발생해 날개 형태로는 매우 이상적이다.
하지만, 제작과 관리 유지가 어려우며 고속으로 비행할 경우 공기의 압력을 견뎌내는 구조역학적 구조가 그리 뛰어나지 않기 때문에 현재에는 특수한 경우가 아니면 거의 사용하지 않는다.
이런 타원형 날개의 장점은 그대로 유지하되 단점을 보완한 형태의 날개가 테이퍼형 날개다.
테이퍼형 날개는 날개 끝으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태로 날개 면적에 비례 최적의 양력을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 제작이나 구조역학적 장점도 가지고 있다.
이런 우수한 장점 때문에 근래에 군용이나 민간에서 사용하는 저속 항공기의 날개 모양은 대부분 이런 테이퍼형 날개가 대부분이다.
제트기의 등장과 함께 나타난 것이 바로 후퇴익(후퇴날개)이다.
후퇴익은 저속보다는 고속 비행에 적합한 형태의 날개이다.
비행기가 음속에 가깝게 속도를 올리게 되면 비행기는 공기의 벽을 계속 뚫고 지나가는 형태가 된다.
이러다 음속을 돌파하게 되면 비행기는 공기의 벽을 뚫고 지나면서 엄청난 압력을 받게 됨과 동시에 ‘음속폭음’ 이라고 말하는 ‘소닉붐(Sonic-Boom)현상’을 일으키게 된다.
이때 비행기의 날개는 공기의 압력을 견딜 수 있을 만큼 강하게 제작되어야 하며 공기의 저항을 효과적으로 흘릴 수 있는 형태가 필요하다.
이런 이유로 등장한 것이 바로 후퇴익이다.
날개가 곧게 펴진 직선익이 공기의 압력을 날개 길이만큼 그대로 받는다면 후퇴익은 직선익에 비해 뒤로 기울어진 후퇴각만큼 긴 날개 길이를 가질 수 있다.(직사각형을 그린 후 가로 길이가 직선익 날개 길이라면 대각선의 길이는 후퇴익 날개 길이라 보면 된다.)
이런 긴 날개는 동일한 공기의 압력을 더 넓은 날개로 분산하여 날개에 받는 압력을 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 비행기의 진행방향으로 압축된 공기의 흐름을 날개의 형태에 따라 흘러 내보낼 수 있기 때문에 공기 저항력이 최대가 되는 음속폭음 발생 시기를 직선익보다 좀 더 늦게 생길 수 있도록 유도한다.
이런 이유로 고속으로 비행하는 항공기 대부분은 후퇴익을 사용한다.
하지만, 후퇴익은 저속비행시 직선익 형태의 비행기보다 양력을 얻기 어렵기 때문에 저속 비행에는 적합하지 않다.
날개의 형태가 직선에서 후퇴로 후퇴에서 직선으로 변하는 가변익기는 이런 후퇴익기의 단점을 보완하고자 등장한 형태다.
삼각형 형태의 델타익은 초음속 항공기의 공기 저항을 극소화 하기 위해 등장한 날개로 후퇴 날개와 동체 사이의 빈 공간에 날개를 붙여 넓어진 날개로 효과적인 양력을 얻을 수 있다.
하지만, 삼각 날개의 경우 발생 양력보다 항력도 커지기 때문에 부가적으로 양력을 만들어 주는 날개가 필요한데 이것이 바로 카나드 또는 코-델타라 말하는 앞날개다.
삼각익을 가진 비행기 대부분 이런 앞날개를 가지고 있는데 유럽 4개국(영국, 독일, 이탈리아, 스페인)이 제작한 최신예 전투기인 EF-2000을 보면 쉽게 이해할 수 있다.
전진형 날개, 전진익은 후퇴익처럼 날개가 뒤로 쳐진 형태가 아니라 그 반대인