(2) Straight-and-Level Flight

Straight-and-Level Flight

 

Pitch Control

 

pitch attitude란 비행기의 세로축과 실제 수평선 사이의 각도를 의미한다. 수평 비행을 위한 pitch attitude는 속도와 하중에 따라 달라진다. 훈련 목적을 위해 소형 비행기에서는 보통 하중을 무시할 수 있다. 특정 속도에서 수평 비행을 수행하기 위한 pitch attitude는 하나뿐이다. 느린 순항 속도에서는 수평 비행 자세가 그림 7-47과 같이 높고 빠른 순항 속도에서는 수평 비행 자세가 낮다. [그림 7-48] 그림 7-49는 정상 순항 속도에서의 자세 지시들을 보여준다.

PFD에서 pitch를 직간접적으로 표시하는 계기는 자세계, 고도계, 승강계, 속도계, 그리고 airspeed trend indicators와 altitude trend indicators이다.

 

Attitude Indicator

 

자세계는 조종사에게 직접적으로 pitch attitude를 제공한다. EFD system에서 자세계 화면이 커짐에 따라 조종사의 상황 인식이 크게 향상되었다. 대부분의 자세계는 PFD 화면의 전체 폭에 걸쳐 있다.

 

항공기의 pitch attitude는 elevator로 제어된다. 조종사가 조종간을 당겨서 elevator가 높아지면 AHRS가 지구 세로 평면과 항공기 세로축 사이의 각도 변화를 감지해서 yellow chevron이 인공 수평선으로부터 위로 움직이기 시작한다. 

 

PFD 화면에 표시되는 자세계는 외부의 시각적 단서들을 나타낸다. 조종사는 자연 수평선 대신 PFD 화면의 인공 수평선에 의존해야 한다.

 

정상 순항 속도에서는 yellow chevron(aircraft symbol)이 인공 수평선에 위치한다. 종래의 자세계와 달리 EFD에서는 인공 수평선에 대한 chevron의 위치를 조작할 수 없다. chevron의 위치는 고정되어 있으며 항상 AHRS에 의해 계산된 pitch 각도를 표시한다.

 

자세계는 pitch attitude만을 표시하며 고도는 표시하지 않는다. 조종사는 자세계만으로 수평 비행을 유지하려 시도해서는 안 된다. 조종사는 pitch를 위아래로 조금만 움직여도 항공기 고도가 얼마나 영향을 받을 수 있는지를 이해해야 한다. 이를 위해 조종사는 pitch attitude를 점진적으로 높이는 연습을 해서 pitch가 1도 변화할 때마다 고도가 어떻게 변화하는지에 익숙해져야 한다. 그림 7-50과 7-51에서 항공기는 감속하고 고도는 높아진다.

chevron의 높이는 대략 5도이며 이는 pitch를 조절하기 위한 정확한 기준을 제공한다. 자세계를 통해 pitch 변화를 만든 다음 과도한 조종간 압력을 trim 하는 것이 중요하다. 조종간 압력을 완화하면 비행이 더 안정적이게 되고 조종사의 업무량이 줄어든다. trim이 완료되었다면 조종사는 elevator 압력을 부드럽고 정확하게 조작해서 pitch attitude를 변경해야 한다.

 

elevator를 부드럽게 조작하는 능력을 익히기 위해서는 조종간을 가볍게 쥐는 방법을 터득해야 한다. 일반적으로 엄지와 두 개의 손가락만으로도 조종간을 움직이기에 충분하다. 조종사는 조종간을 꽉 움켜쥐는 것을 피해야 한다. 조종사가 조종간을 꽉 쥐면 과도한 압력이 가해져서 항공기 자세가 바뀌는 경향이 있다.

 

정확한 수정을 수행할 수 있을 때까지 부드럽고 작은 pitch 변화를 연습한다. 연습을 통해 조종사는 1도 단위로 pitch를 변경해서 항공기 자세를 원활하게 제어할 수 있다.

 

elevator 조작을 마스터하는 마지막 단계는 trim이다. 부드러운 자세 계기 비행을 위해서는 항공기를 trim 해서 조종간 압력을 완화하는 것이 필수적이다. 이를 위해 조종간을 잠시 놓아준 다음 pitch attitude가 움직이려는 방향을 확인한다. 그런 다음 조종간을 다시 쥐고 압력을 가해서 원래의 자세로 되돌린다. 조종간 압력이 가해진 방향으로 trim을 적용한다. trim을 약간만 적용해도 pitch attitude가 크게 변화하므로 조급하게 굴지 말고 trim을 여러 번 적용한다.

 

항공기 trim이 완료되었으면 조종간 압력을 최대한 풀어준다. 조종간에 압력이 가해지면 elevator와 ailerons에 무의식적으로 압력이 가해지며 이는 원하는 비행경로로부터 항공기를 벗어나게 만든다. 잔잔하고 난기류가 없는 상태에서 trim이 완료되면 조종사는 조종간을 놓고도 수평비행을 장시간 유지할 수 있다. trim은 IMC(instrument meteorological conditions)를 성공적으로 비행하기 전에 배우는 어려운 기술들 중 하나이다.

 

Altimeter

 

출력이 일정할 때 수평비행으로부터 편차가 발생하였다면 pitch가 변화된 것이다(단, 난기류 조건 제외). 만약 출력이 일정하다면 고도계는 수평 비행에 대한 pitch attitude를 간접적으로 나타낸다. 비행기가 수평 비행을 하고 있다면 고도가 일정하게 유지되어야 한다. 따라서 원하는 고도로부터 벗어났다면 pitch 변화가 필요한 것이다. 예를 들어 항공기 고도가 높아지고 있다면 기수를 낮추어야 한다.

 

PFD의 pitch가 변화하기 시작하면 altitude tape의 altitude trend indicator가 변화를 나타내기 시작한다. trend indicator가 증가하는 속도와 고도계 값의 변화는 얼마나 많은 pitch 변화가 필요한지 판단하는데 도움을 준다.

 

조종사가 특정 항공기의 계기에 익숙해지면 pitch changes, altimeter tapes, 그리고 altitude trend indicators를 상호 연관시키는 방법을 배우게 된다. altitude tape와 altitude trend indicator를 자세계와 함께 scan 함으로써 조종사의 계기 cross-check이 발달하기 시작한다.

 

Partial Panel Flight

 

연습해야 할 한 가지 중요한 기술은 고도계를 primary pitch indicator로 참조하는 partial panel flight이다. 자세계를 사용하지 않고 altitude tape와 trend indicator만을 참조해서 pitch를 조작하는 연습을 한다. 조종사는 altitude tape와 trend indicator의 변화율을 참조해서 고도 편차를 수정하는 방법을 배워야 한다. IMC에서 비행할 때, 그리고 partial panel로 비행할 때에는 갑작스러운 조종간 변화를 피해야 한다. 고도 변화에 갑작스럽게 반응하면 pitch 변화가 커져서 초기 고도로부터 훨씬 벗어날 수 있다.

 

조종사가 altitude tape와 altitude trend indicators만 사용해서 pitch를 조작하면 필요 이상의 pitch 수정을 가해서 항공기를 과조작할 수 있다. 과조작으로 인해 조종사가 항공기를 nose-high attitude에서 nose-low attitude로(혹은 그 반대로) 조작할 수 있다. 우왕좌왕 하지 않으면서 원래의 고도로 돌아가기 위한 신속한 수정 조치를 취하기 위해선 미세한 pitch 변화가 이루어져야 한다.

 

고도 변화가 발생하면 두 가지 행동을 해야 한다. 먼저 altitude tape의 움직임을 멈추기 위해 부드러운 조종간 압력을 가한다. altitude tape의 움직임이 멈추었다면 원래의 고도로 돌아가기 위해 pitch 자세를 변경한다.

 

한정된 계기로 계기 비행을 수행하는 도중에는 정교한 조종간 입력만이 적용되어야 한다. 고도의 변화를 나타내는 계기 움직임이 나타났다면 조종사는 그 변화를 멈추기 위해 미세한 조종간 입력을 가해야 한다. 급격한 조종간 움직임은 진동 효과를 발생시켜서 고도 변화를 악화시킨다. 이러한 유형의 진동은 조종사로 하여금 방향감각을 잃게 만들어서 고도에 fixate되게 만들 수 있다. 고도계에 fixation 되면 방향 제어와 속도 제어가 상실될 수 있다.

 

일반적으로 100ft 미만의 고도 변화에 대해서는 1도의 pitch 변화를 사용한다. 자그마한 pitch 변화를 통해 성능을 평가할 수 있을 뿐만 아니라 항공기의 과조작을 막는다.

 

계기는 포괄적으로 사용되어야 하지만 고장으로 인해 조종사가 한정된 계기만을 사용할 수 있는 경우도 있을 것이다. 이는 partial panel 비행 훈련이 중요한 이유이다. 만약 조종사가 각 계기를 개별적으로 사용하는 방법을 이해한다면 그 외의 계기들이 고장 났다 하더라도 비행을 수행하는데 큰 문제가 발생하지 않는다.

 

VSI Tape

 

VSI tape은 pitch attitude를 간접적으로 제공하며 곧 발생할 고도 변화를 보다 즉각적으로 표시한다. vertical speed는 trend 정보뿐만 아니라 rate 정보도 제공한다. VSI tape을 altitude trend tape와 함께 사용하면 조종사는 어느 정도의 수정이 필요한지를 더 제대로 이해할 수 있다. 연습을 통해 조종사는 특정 항공기의 성능을 배우고 특정 rate를 수정하는데 얼마나 많은 pitch 변화가 필요한지 알게 된다.

 

과거의 analog VSI와 달리 현대의 glass panel displays는 instantaneous VSI를 제공한다. 과거의 VSI 시스템은 rate 정보를 지시하는데 지연이 있었다. 현대의 glass panel displays는 digital air data computer를 사용하기 때문에 지연을 나타내지 않는다. 고도 변화가 즉각적으로 표시되며 빠르게 수정될 수 있다.

 

VSI tape는 원하는 고도로 돌아가는데 필요한 pitch 변화를 결정하는데 도움을 제공한다. 좋은 rule of thumb로는 고도 변화량의 두 배에 해당하는 vertical speed rate를 사용하는 것이다. 허나 이 변화율이 특정 항공기의 최적 상승률/하강률보다 높아서는 안 된다. 예를 들어 원하는 고도로부터 200ft 벗어났다면 400fpm의 변화율이 충분할 것이다. 만약 고도가 700ft 벗어났다면 이를 두 배로 하였을 때 1,400fpm의 변화율이 필요하다. 대부분의 항공기는 이를 수행할 수 없으므로 최적의 상승률/하강률로 fpm을 제한한다. 최적의 상승률/하강률은 500 ~ 1,000fpm이다.

 

계기 조종사가 마주하는 한 가지 실수는 과조작이다. 최적의 변화율로부터 200fpm 이상 벗어나게 되면 과조작이 발생한다. 예를 들어 고도가 200ft 벗어났다면 400fpm의 변화율이 필요하다. 만약 계기에 600fpm(최적의 변화율보다 200fpm 많음)이 표시된다면 조종사가 항공기를 과조작 하는 것이다.

 

원하는 고도로 되돌아갈 때에는 VSI tape가 primary pitch instrument이다. 원하는 vertical speed에서 편차가 발생하면 자세계를 통해 적절한 pitch 변화를 만든다.

 

항공기가 target altitude에 접근하면 vertical speed를 낮추어서 보다 안정적으로 고도를 잡을 수 있다. 보통 target altitude로부터 상승률/하강률의 10% 이내일 때 vertical speed를 낮추기 시작한다. 이를 통해 조종사는 급격한 조종간 입력이나 G-load 없이 level off를 수행할 수 있다.

 

Airspeed Indicator(ASI)

 

ASI는 pitch attitude를 간접적으로 제공한다. power setting과 pitch attitude가 일정한 상태에서는 속도가 일정하게 유지된다. pitch attitude가 낮아지면 속도가 증가하므로 기수를 들어야 한다.

 

pitch attitude를 높이면 항공기의 기수가 상승하며 이로 인해 받음각과 유도 항력이 증가한다. 항력이 증가하면 항공기의 가속도가 줄어든다. airspeed trend indicator는 6초 후의 속도에 대한 trend를 표시한다. 반대로 항공기의 기수가 하강하면 유도항력과 받음각이 감소한다.

 

ASI를 pitch instrument로 사용하는 경우에는 ASI와 연관된 지연이 발생한다. 이러한 지연은 ASI의 설계 방법과 연관된 것이 아니라 가속도의 변화와 연관된 것이다. 가속도의 변화가 어느 정도인지에 따라 ASI가 pitch 변화를 적시에 나타내지 않을 수도 있다. pitch 변화를 위해 ASI만을 참조하게 되면 신속한 수정이 이루어지지 못할 수 있다. 허나 pitch를 부드럽게 변경하면 glass panel displays가 1노트의 속도 변화도 나타낼 수 있으며 airspeed trends도 나타낼 수 있다.

 

계기만을 참조하여 비행할 때에는 pitch 제어를 위해 모든 계기들을 cross-check 해야 한다. pitch와 관련된 계기들을 모두 cross-check 하면 조종사는 항공기 자세를 더 제대로 시각화할 수 있다.

 

pitch를 위한 primary instrument는 특정 매개변수에 대해 가장 적절한 정보를 제공하는 계기가 된다. 그렇다면 수평비행 도중 일정한 고도를 유지하고 있다면 고도를 직접적으로 표시하는 계기는 무엇일까? 고도를 표시할 수 있는 유일한 계기는 고도계이다. 그 외의 계기들은 supporting instruments로 고도가 변화하는 trend를 나타낼 수는 있으나 직접적으로 고도를 나타내지는 않는다.

 

supporting instruments는 곧 발생할 고도 변화를 미리 알려준다. 숙련된 조종사는 효율적인 cross-check을 통해 고도 유지를 더욱 제대로 수행할 수 있다.

 

Bank Control

 

이 내용은 항공기가 삼타일치가 유지된 상태(즉, 항공기의 세로축이 상대풍과 정렬된 상태)로 비행하고 있다 가정한다. PFD의 자세계는 날개가 수평인지를 나타낸다. turn rate indicator, slip/skid indicator, 그리고 heading indicator 또한 항공기가 직진 비행경로(zero bank)를 유지하는지를 나타낸다.

 

Attitude Indicator

 

PFD에서 자세계는 항공기의 정확한 bank angle을 표시할 수 있는 유일한 계기이다. 이는 자세계에 표시된 roll scale 덕분이다.

 

그림 7-52는 자세계 화면을 구성하고 있는 요소들을 식별한다. 화면의 상단은 하늘을 나타내는 파란색이고 하단은 지면을 나타내는 갈색이며 이 둘을 구분하는 흰색 선은 수평선이다. 수평선과 평행한 선들은 pitch scale이다. pitch scale은 5도마다 표시되며 10도마다 라벨이 붙는다. pitch scale은 항상 수평선과 평행을 유지한다.

파란색 영역의 곡선은 roll scale이다. scale의 맨 위에 있는 삼각형은 zero index이다. scale의 해시 마크는 bank angle을 나타낸다. [그림 7-53] roll scale은 수평선으로부터 항상 동일한 위치에 있다.

roll pointer는 bank의 각도와 방향을 나타낸다. [그림 7-53] roll pointer는 aircraft symbol과 정렬된다. roll pointer는 자연 수평선과 항공기 가로축의 각도를 나타낸다. slip/skid indicator는 항공기의 세로축이 상대풍과 정렬되어 있는지(즉, 삼타일치가 유지되고 있는지)를 나타낸다. roll pointer가 slip/skid indicator와 정렬된 상태로 zero index의 왼쪽이나 오른쪽으로 움직이면 항공기가 해당 방향으로 선회하게 된다. roll scale의 눈금이 잘게 만들어진 덕분에 bank angle을 약 1도 단위로 쉽게 파악할 수 있다. 삼타일치가 유지된 상태에서 zero index와 roll pointer가 정렬되어 있다면 항공기가 직진 비행을 수행하고 있는 것이다.

 

EFD의 장점은 세차 오류가 없어진 것이다. 아날로그 계기에서는 자이로에 가해지는 힘에 의해 세차 오류가 발생하였다. 새로운 반도체 계기에서는 세차 오류가 없어졌다.

 

자세계는 정확한 pitch와 bank angles를 나타낼 수 있으므로 자세계가 primary instrument가 되는 순간은 특정 bank angle이나 pitch angle로 비행을 수행하려 할 때이다. 그 외의 경우에는 자세계를 control instrument라 생각할 수 있다.

 

Horizontal Situation Indicator(HSI)

 

HSI는 360도로 회전하는 compass card로 이는 magnetic heading을 표시한다. HSI는 정확한 headings를 나타낼 수 있는 유일한 계기이다. HSI가 고장나면 나침반이 예비 계기로 사용될 수 있지만 불규칙하고 불안정한 움직임 때문에 supporting instrument로 사용될 가능성이 더 높다.

 

원하는 변화율을 달성하기 위해서는 heading 변화율과 해당 변화율을 만족하는데 필요한 bank angle 간의 관계를 이해해야 한다. heading 변화율이 작다는 것은 bank angle이 작다는 것을 의미하며 결국 직진 비행경로에서 벗어나는데 더 많은 시간이 걸린다. heading 변화율이 크다는 것은 bank angle이 크다는 것을 의미한다.

 

Heading Indicator

 

heading indicator는 흰색 숫자가 있는 검정색 박스로 이는 항공기의 magnetic heading을 표시한다. [그림 7-54] 항공기의 heading은 가장 가까운 도(°)로 표시된다. 이 숫자가 변화하고 있다면 조종사는 더 이상 직진 비행이 이루어지지 않고 있다는 것을 인지해야 한다.

Turn Rate Indicator

 

turn rate indicator는 bank를 간접적으로 제공한다. 이것은 반표준율 선회와 표준율 선회를 양 방향으로 표시할 수 있는 자홍색 trend indicator이다. [그림 7-54] turn indicator는 표준율 선회 마킹 바깥으로 자홍색 선을 연장해서 최대 4도의 초당 선회율을 나타낼 수 있다. 선회율이 초당 4도를 초과하면 자홍색 선이 6초 후의 heading을 정확하게 표시할 수 없게 되며 자홍색 선이 멈추고 화살표가 표시된다. 이는 정상 운영 범위가 초과되었음을 조종사에게 알려준다.

 

Slip/Skid Indicator

 

slip/skid indicator는 자세계에 표시된 segmented triangle의 아래 부분이다. 이 계기는 항공기의 세로축이 상대풍과 정렬되어 있는지를 나타낸다. [그림 7-54]

 

조종사는 직진비행을 유지할 때 항상 roll pointer와 slip/skid indicator를 cross-check 해야 한다. heading이 일정하게 유지되고 있는데 roll pointer와 slip/skid indicator가 정렬되어 있지 않다면 항공기는 uncoodinated flight 상태인 것이다. 항공기를 삼타일치 상태로 되돌리기 위해 rudder를 가해야 한다.

 

Power Control

 

출력은 추력을 생성하며 이는 적절한 날개 받음각과 함께 중력, 항력, 그리고 관성력을 극복한다.

 

출력 설정이 바뀌면 비행기의 속도나 고도가 변화하므로 출력 제어는 고도와 속도에 미치는 영향과 연관되어야 한다. 특정 속도에서 출력 설정에 따라 비행기가 수평 비행을 수행하는지, 상승을 수행하는지, 혹은 하강을 수행하는지가 결정된다. 수평비행 도중 출력이 증가하되 속도가 일정하게 유지된다면 비행기는 상승한다. 반면 출력이 감소하되 속도가 일정하게 유지된다면 비행기는 하강한다. 만약 출력 적용 시 고도를 일정하게 유지한다면 속도가 바뀐다.

 

고도와 속도의 관계에 의해 pitch나 power가 변경될 필요성이 결정된다. 만약 속도가 원하는 값에서 벗어났다면 고도계를 확인한 후에 출력 변화가 필요한지를 결정한다. 고도와 속도는 서로 교환할 수 있는 것이라 생각한다. 기수를 낮춰서 고도를 속도로 바꾸거나 기수를 올려서 속도를 고도로 바꿀 수 있다. 만약 고도가 원하는 값보다 높고 속도는 낮다면(혹은 그 반대라면) pitch만 변경해서 원하는 고도 및 속도로 되돌아갈 수 있다. [그림 7-55] 속도와 고도가 둘 다 높거나 낮은 경우에는 pitch와 power를 둘 다 변경해야 원하는 속도 및 고도로 되돌아간다. [그림 7-56]

직진수평비행 도중 속도를 변화시키기 위해선 pitch, bank, 그리고 power가 조정되어야 altitude와 heading이 유지된다. 단발 프로펠러 비행기에서 직진수평비행 도중 속도 변화를 위해 출력을 변경하면 모든 축들을 중심으로 자세가 변화하려는 경향이 있다. 따라서 일정한 altitude와 heading을 유지하려면 출력 변화에 비례한 다양한 조종간 압력을 가해야 한다. 증속을 위해 출력을 추가할 때 속도 변화에 따라 forward-elevator pressure를 가하지 않는다면 pitch가 상승한다. 출력 증가로 인해 비행기는 좌측으로 yaw 및 roll 하려는 경향을 나타내며 이는 aileron 및 rudder 압력으로 상쇄되어야 한다. 이러한 변화에 앞서 나가기 위해서는 cross-check 속도가 증가해야 하며 이 속도는 비행기의 형식, 비행기의 토크 특성, 그리고 출력과 속도가 변화하는 정도에 따라 달라진다.

 

Power Settings

 

직진수평비행을 유지하는데 필요한 대략적인 출력 설정을 사전에 알고 있으면 출력 조작과 속도 변경이 훨씬 쉬워진다. 허나 속도를 크게 바꿀 때에는 속도의 변화율을 높이기 위해 초기 출력 변경 시 underpower나 overpower를 하는 것이 일반적이다. (작은 속도 변화가 필요한 경우, 혹은 감속이나 가속이 빠르게 이루어지는 비행기의 경우에는 이러한 절차가 필요하지 않음).

 

120노트의 정상 순항 속도를 유지하는데 23″Hg가 필요한, 그리고 100노트를 유지하는데 18″Hg가 필요한 비행기를 예로 들어보자. 직진수평비행을 유지하면서 속도를 120노트에서 100노트로 감속하는 방법이 아래에서 설명된다. [그림 7-57, 7-58, 그리고 7-59]

출력을 감소시키 전의 계기 지시가 그림 7-57에 나와 있다. 기본적인 자세가 자세계에 설정되어 있다. 특정한 pitch, bank, 그리고 power 조건들은 다음의 primary instruments에서 확인된다:

 

Altimeter – Primary Pitch

Heading Indicator – Primary Bank

Airspeed Indicator – Primary Power

 

pitch와 bank의 supporting instruments가 그림 7-57에 나타나 있다. supporting power instrument가 manifold pressure gauge(혹은 고정 피치 프로펠러의 경우에는 tachometer)임을 주목한다. 그러나 대략 15″Hg(underpower)로 출력 감소가 이루어지면 manifold pressure gauge가 primary power instrument가 된다. [그림 7-58] 연습을 통해 조종사는 throttle의 움직임, 소리의 변화, 그리고 조종간 압력의 변화를 감지해서 power instrument를 잠깐 보는 것만으로도 출력 설정을 변경할 수 있다.

 

추력이 감소하면 cross-check 속도를 높이고 pitch 계기와 bank 계기가 altitude와 heading의 변화를 나타내자마자 left rudder, back-elevator, 그리고 aileron 압력을 가할 준비를 한다. 여기에 익숙해지면 조종사는 heading과 altitude를 유지하면서 변화들을 cross-check, 해석, 그리고 제어하는 방법을 배우게 된다. 속도가 감소하는 도중 고도를 유지하기 위해선 pitch attitude를 비례적으로 증가시켜야 한다. 마찬가지로 토크를 제어하는 효과적인 방법은 rudder로 yaw를 상쇄하는 것이다.

 

출력이 감소하면 고도계는 primary pitch가 되고, heading indicator는 primary bank가 되며, manifold pressure gauge는 순간적으로(그림 7-58에서 15″Hg일 때) primary power가 된다. 비행기가 감속하는 도중 조종간 압력을 trim 해야 한다. 속도가 100노트에 가까워지면 manifold pressure를 대략 18″Hg로 조절한다. 이때 manifold pressure는 다시 supporting power instrument가 되고 ASI가 다시 primary power가 된다. [그림 7-59]

 

Airspeed Changes in Straight-and-Level Flight

 

직진수평비행 도중 속도를 변화시키는 연습을 하면 three basic instrument skills에 대한 숙련도가 향상되고 직진수평비행 도중 예상되는 몇 가지 일반적인 실수들을 파악하게 해준다. clean configuration(최소 항력 상태)에서 비행기를 제어하는 법을 배운 이후에는 flaps와 landing gear를 올리거나 내리는 도중에 속도를 변화시키는 연습을 해서 cross check과 control 숙련도를 높인다. 훈련 도중 gear와 flap의 작동에 대해 POH/AFM이 지정한 속도 제한을 준수해야 한다.

 

일부 비행기에는 landing gear와 flaps를 내릴 때 직진수평비행을 유지하려면 갑작스럽고 지나친 자세 변화가 필요할 수 있다. gear를 내리면 기수가 아래로 향하려는 경향이 있으며 flaps를 내리면 partial flap 지점에서 일시적으로 양력이 증가하다가 최대 연장 지점에 가까워지면 항력이 현저하게 증가한다.

 

조종 기법은 비행기의 양력 특성과 항력 특성에 따라 달라진다. 따라서 airspeed · gear · flap의 다양한 조합과 관련된 출력 설정과 trim 변화에 대한 지식이 있으면 계기 cross-check 및 interpretation에 대한 문제를 줄일 수 있다. [그림 7-60]

예를 들어 직진수평비행 중인 비행기의 속도가 120노트이고, 출력은 23″Hg manifold pressure/2,300 rpm이며, gear와 flaps는 올려진 상태이다. 감속 이후 gear와 flaps가 완전히 연장된 상태에서 직진수평비행을 유지하려면 25″Hg manifold pressure/2,500 rpm이 필요하다. maximum gear extension speed는 115노트이고 maximum flap extension speed는 105노트이다. gear와 flaps를 내리고 95노트로 감속하는 절차는 다음을 통해 이루어질 수 있다:

 

1. rpm을 2,500으로 유지한다. 왜냐하면 full drag configuration에서는 높은 출력 설정이 사용되기 때문이다.

 

2. manifold pressure를 10″Hg로 감소시킨다. 대기속도가 줄어들면 cross-check 속도를 증가시킨다.

 

3. 받음각이 증가하고 토크가 감소하므로 trim을 조절한다.

 

4. 115노트에서 gear를 내린다. 기수가 내려가려는 경향이 발생할 것이며 속도 감속률이 증가한다. 일정한 고도를 유지하기 위해 pitch attitude를 높이고 back-elevator pressures를 trim한다. 만약 105노트에서 full flaps를 사용하면 cross-check, interpretation, 그리고 control이 매우 빨라져야 한다. 때문에 gear가 내려진 상태에서 자세를 안정시킨 후에 flaps를 내리는 것이 더 간단하다.

 

5. gear가 내려진 상태에서 18″Hg manifold pressure는 100노트의 수평비행을 유지한다. 따라서 속도계가 대략 105노트를 나타낼 때 출력을 18″Hg manifold pressure로 부드럽게 증가한 다음 retrim을 수행한다. 이제 100노트로 직진수평비행도중 자세계는 약 2.5 bar width nose-high를 표시한다.

 

6. flap을 내리면서 미리 결정해둔 값(25″Hg)으로 출력을 증가시킨다. 그리고 일정한 altitude와 heading을 유지하는데 필요한 압력을 trim한다. 이제 95노트로 직진수평비행도중 자세계는 bar width nose-low를 나타낸다.

 

Trim Technique

 

trim control은 조종사가 길러야할 가장 중요한 비행 습관 중 하나이다. trimming이란 원하는 비행 자세를 유지하기 위해 조종면에 적용해야 하는 조종 압력을 완화하는 것을 의미한다. 조종사가 조종면에서 손을 떼도 항공기가 현재 자세를 유지할 수 있어야 한다. 손을 떼고도 비행이 가능할 정도로 항공기가 trim 되었다면 조종사는 비행계기와 그 외의 시스템을 모니터링 하는데 더 많은 시간을 할애할 수 있다.

 

항공기를 trim하기 위해 먼저 trim이 필요한 조종면에 압력을 가하고 압력이 가해지는 방향으로 trim wheel을 돌린다. 조종면에 가해지는 압력을 완화하고 해당 자세를 위한 primary instrument를 모니터링 한다. 원하는 성능이 만들어졌다면 손을 뗀다. trimming이 더 필요하다면 trimming 절차를 다시 수행한다.

 

항공기는 pitch attitude나 altitude가 아니라 특정 속도에 대하여 trim된다. 항공기 대기속도가 바뀌었다면 re-trim이 필요하다. 예를 들어 항공기가 100노트로 직진수평비행을 하고 있다. 이때 엔진 rpm이 50만큼 높아지면 속도가 증가한다. 속도가 증가함에 따라 양력이 더 발생해서 항공기가 상승한다. 이러한 추가 추력이 어느 정도 높은 고도에서 안정되면 속도는 다시 100노트로 안정될 것이다.

 

이는 trim이 속도와 어떻게 연관되어 있는지를 보여준다. 초기 고도를 유지하기 위해선 조종간에 forward pressure를 가하면서 trim wheel을 앞으로 돌려서 조종간 압력을 없애야 한다. trim wheel을 앞으로 돌리는 것은 trim 된 속도를 증가시키는 것과 같다. 속도가 변화할 때마다 re-trimming이 필요하다. 속도가 변하는 도중에도 trimming을 수행할 수 있지만 마지막 trim을 수행하기 전에는 속도가 일정해야 한다. 만약 trim 조정 없이 속도가 변화하게 되면 항공기가 trim된 속도에 도달하기 전까지 고도가 바뀐다.

 

Common Errors in Straight-and-Level Flight

 

Pitch

 

pitch 오류는 보통 다음과 같은 실수들로 인해 발생한다:

 

1. pitch 조정이 부적절하다.

 

수정 조치: 항공기가 수평을 유지하고 속도가 안정되었다면 원하는 성능을 달성하기 위해 pitch attitude를 미세하게 조정한다. 성능을 검증하기 위해 supporting instruments를 cross-check 한다.

 

2. pitch instruments의 cross-check 및 interpretation이 불충분하다. [그림 7-61]

   

예시: 대기속도가 낮다. 조종사는 nose-high pitch attitude 상태라 생각하고 forward pressure를 가한다. 사실 대기속도가 낮은건 출력 설정이 낮아서였다.

 

수정 조치: 모든 supporting flight instruments를 cross-check하는 속도를 증가시킨다. 조종간 입력을 적용하기 전에 속도와 고도를 안정시켜야 한다.

 

3. 편차를 허용한다.

 

예시: PTS에 따라 직진수평비행에 대한 고도 범위는 ±100ft이다. 조종사는 고도가 60ft 벗어난 것을 확인하였지만 기준치 이내에 있기 때문에 수정을 하지 않았다.

 

수정 조치: 이러한 편차가 발견되면 조종사는 항공기를 원래의 고도로 되돌리기 위해 즉시 수정 조작을 수행해야 한다. 고도가 벗어날 수는 있지만 이를 받아들여서는 안 된다.

 

4. 과조작을 한다.

 

예시: 고도가 벗어난 것을 조종사가 확인하였다. 원래의 고도로 빠르게 돌아가기 위해 과도한 pitch 변화를 만들었다. 과도한 pitch 변화는 자세를 불안정하게 만들어서 이러한 오류를 악화시킨다.

 

수정 조치: 원하는 고도로 되돌아가기 위해서는 미세하고 부드러운 수정(고도가 벗어난 정도에 따라 0.5 ~ 2도까지)이 이루어져야 한다. 계기비행은 항공기 자세률 유지하기 위한 작은 수정들로 이루어진다. IMC에서 비행할 때 항공기 제어 상실과 공간정위상실을 피하기 위해선 과도한 자세 변화를 피해야 한다.

 

5. 수정된 pitch를 유지하지 못함.

 

pitch 변경은 지체 없이 수행되어야 하며 해당 자세가 유지되어야 한다. 수정을 만든 이후 조종사가 trimming을 하지 않아서 pitch attitude가 변화하는 경우가 많다. pitch를 변경할 때마다 조종간 압력을 없애기 위해 trim을 다시 조정하는 것이 필수적이다. 신속한 cross-check은 원하는 pitch attitude에서 벗어나는 것을 방지하는데 도움을 준다.

 

예시: 조종사가 고도 변화를 확인하였다. pitch attitude를 변경하였지만 trim은 조정하지 않았다. 주의 산만으로 인해 조종사의 cross-check이 느려지고 조종간에 가한 압력이 줄어들기 시작한다. 이로 인해 pitch attitude가 변화하였고 결국 원하는 고도로 회복하는 과정이 복잡해졌다.

 

수정 조치: pitch를 변경하였다면 조종간 압력을 완화하기 위해 즉시 항공기를 trim한다. 원하는 성능이 만들어지는지를 확인하기 위해 신속한 cross-check을 수행해야 한다.

 

6. cross-check 도중 fixation.

 

interpretation을 위해 하나의 계기에 불균등한 시간을 할애하는 경우, 혹은 특정 계기에 너무 많은 중요성을 부여해서 불균등한 시간이 할애되는 경우. 항공기 자세들 중 하나에서 눈에 띄지 않은 편차가 발생하는 것을 방지하기 위해선 cross-check 도중 동일한 시간을 소비해야 한다.

 

예시: 조종사가 pitch attitude를 수정한 다음 pitch 수정이 적절한지를 확인하기 위해 고도계에만 모든 주의를 집중하였다. 이때 heading indicator에는 주의를 기울이지 않았다(heading indicator는 좌선회를 나타내고 있음). [그림 7-62]

수정 조치: 조종사는 cross-check 도중 모든 계기를 모니터링 해야 한다. 수정이 적절한지 확인하기 위해 하나의 계기에만 fixate 되선 안 된다. 항공기가 또 다른 자세로 벗어나는 것을 방지하기 위해 모든 계기들을 계속해서 스캔한다.

 

Heading

 

heading 오류는 보통 다음과 같은 실수들로 인해 발생하지만 이에 국한되지는 않는다:

 

1. heading indicator를 cross-check 하지 못함(특히 power나 pitch attitude 변경 도중).

 

2. heading 변화를 제대로 판독하지 못해서 잘못된 방향으로 수정을 만듦.

 

3. 미리 선정해둔 heading을 기억하지 못함.

 

4. heading 변화율과 bank attitude의 관계를 이해하지 못함.

 

5. heading 변화에 대응할 때 과조작을 함(특히 출력 변화 도중).

 

6. heading 변화가 발생할 것을 예상하고 rudder를 일찍 적용함.

 

7. 작은 heading 편차를 수정하지 못함. heading 오차를 0으로 만들려는 목표가 없다면 조종사는 점점 더 큰 편차를 허용할 것이다. 1도 오차를 수정하는데 필요한 시간과 집중력은 20도 오차보다 훨씬 적다.

 

8. 부적절한 bank attitude로 수정. 10도의 heading 오차를 20도의 bank angle로 수정하려 시도하면 20도의 bank angle이 만들어지기도 전에 이미 원하는 heading을 지나갈 것이며 결국 반대 방향으로 다시 수정을 수행해야 한다. 잘못된 수정 방법을 사용해서 기존의 오류들을 가중하지 않는다.

 

9. 이전에 발생한 heading 오류의 원인을 확인하지 않아서 같은 오류가 반복됨. 예를 들어 비행기의 trim이 맞지 않아서 왼쪽 날개가 낮아지려는 경향이 있다. 좌선회가 이루어질 때마다 반복적으로 수정은 하지만 trim은 무시된다.

 

Power

 

출력 오류는 보통 다음과 같은 실수들로 인해 발생하지만 이에 국한되지는 않는다:

 

1. 항공기의 특정 power settings와 pitch attitudes에 익숙하지 못함.

 

2. throttle을 갑작스럽게 적용함.

 

3. 출력 변경, 상승, 혹은 하강 도중 대기속도의 lead를 잡지 못함.

 

예시: 하강을 하다가 level off를 시작하면 출력을 증가시킨다. 이는 항공기의 가속도 감소로 인한 대기속도 감소를 방지하기 위함이다. 만약 수평 자세가 설정될 때까지 출력을 가하지 않으면 항공기가 이미 원하는 대기속도 미만으로 감속하였을 것이며 결국 출력을 다시 조정해야 한다.

 

4. 속도 변화 도중 airspeed tape나 manifold pressure indications에 fixation 되어서 속도, 출력, 그리고 pitch/bank를 불규칙하게 제어함.

 

Trim

 

trim 오류는 보통 다음 실수들로 인해 발생한다:

 

1. 좌석이나 rudder pedals가 부적절하게 조정됨. 다리와 발이 편하게 놓이지 못해서 발목이 긴장되면 rudder 압력을 완화하기 어려워진다.

 

2. trim 장치의 작동 방법에 대하여 혼동함(trim 작동 방법은 비행기 형식마다 다르다). 일부 trim wheels는 비행기의 축과 적절하게 정렬되지만 그 외의 trim wheels는 그렇지 않다. 일부 trim wheels는 예상 방향의 반대쪽으로 회전한다.

 

3. trim의 원리를, 그리고 항공기는 pitch attitude가 아니라 속도에 대해 trim 된다는 것을 이해하지 못함.

 

4. trim을 수행하는 순서가 잘못됨. trim은 pitch attitudes를 변화시키기 위한 것이 아니라 조종간 압력을 완화하기 위한 것이다. 먼저 조종사가 조종간을 잡은 후에 trimming을 수행해서 조종간 압력을 완화하는 것이 올바른 절차이다. 출력이 변경될 때마다 trim을 계속해서 조정해야 한다. trim을 지속적으로 활용하되 조금씩 사용한다.