(3) Effect and Use of the Flight Controls

Effect and Use of the Flight Controls

 

비행기는 상하좌우로 움직일 수 있는 환경에서 비행한다. 위나 아래로 향하는 움직임은 비행 상태에 따라 달라질 수 있다는 것을 주의하라. 만약 비행기가 수평선에 대해 똑바로 위치한다면 조종간을 전방으로 밀었을 때 고도가 떨어질 것이다. 만약 비행기가 수평선에 대해 뒤집어져 있다면 조종간을 전방으로 밀었을 때 고도가 상승할 것이다. [그림 3-1] 다음 논의는 비행 조작과 관련된 조종사의 기준틀(frame of reference)을 고려한다. [그림 3-2]

조종사의 손:

 

• elevator pitch control을 조종사 쪽으로 당기면(즉, control wheel, yoke, control stick, 혹은 side stick controller를 후방으로 움직일 때. 이를 back pressure를 증가시킨다 부름) 비행기의 기수는 pitch axis(가로축)를 중심으로 조종사의 뒤로 회전한다. 조종사의 발에서 머리로 향하는 움직임이라 생각하면 된다.

 

• elevator pitch control을 계기 패널 쪽으로 밀면(즉, control wheel, yoke, control stick, 혹은 side stick controller를 전방으로 움직일 때. 이를 forward pressure를 증가시킨다 부름) 비행기의 기수는 pitch axis를 중심으로 조종사의 앞으로 회전한다. 조종사의 머리에서 발로 향하는 움직임이라 생각하면 된다.

 

• aileron control에 우측 압력을 가하면(즉, control wheel이나 yoke를 시계방향으로 돌렸을 때, 혹은 control stick이나 side stick을 우측으로 움직였을 때) 비행기의 우측 날개가 조종사를 중심으로 낮아진다. 조종사의 머리에서 우측 엉덩이로 향하는 움직임이라 생각하면 된다.

 

• aileron control에 좌측 압력을 가하면(즉, control wheel이나 yoke를 반시계방향으로 돌렸을 때, 혹은 control stick이나 side stick을 좌측으로 움직였을 때) 비행기의 좌측 날개가 조종사를 중심으로 낮아진다. 조종사의 머리에서 좌측 엉덩이로 향하는 움직임이라 생각하면 된다.

 

조종사의 발:

 

• right rudder에 압력을 가하면 비행기의 기수가 조종사를 중심으로 우측으로 움직인다. 조종사의 왼쪽 어깨에서 오른쪽 어깨로 향하는 움직임이라 생각하면 된다.

 

• left rudder에 압력을 가하면 비행기의 기수가 조종사를 중심으로 좌측으로 움직인다. 조종사의 오른쪽 어깨에서 왼쪽 어깨로 향하는 움직임이라 생각하면 된다.

 

비행 중 조종면에 작용하는 모든 힘들이 균형을 유지하는 한 조종면은 고정된 위치를 유지한다. 조종면의 움직임에 대한 저항은 대기속도에 비례한다. 또한 이러한 저항은 조종면이 streamlined position으로부터 멀어질수록 증가한다. 기동 도중 조종사가 고려해야 하는 것은 조종면을 얼마나 움직여야 하는가가 아니라 원하는 결과를 얻기 위한 조종간 압력을 적용하는 것이다.

(streamlined position이란 neutral 상태를 의미한다)

조종사는 pitch and roll flight controls(aileron and elevator controls, yoke, stick, 혹은 side-stick control)를 손가락으로 가볍게 쥐어야 한다(손바닥 전체로 움켜쥐어선 안 된다). 조종면의 위치를 변화시키기 위해 조종간 압력을 적용할 때에는 오직 손가락만을 사용해야 한다. 조종사들의 일반적인 실수 중 하나는 조종간을 손바닥으로 꽉 쥐어서 민감한 느낌이 사라지는 것이다. 이 실수는 비행기 조종에 중요한 요소인 "감각"의 발달을 방해하므로 조종사들은 초기 훈련 시 이 실수를 고려해야 할 수 있다.

 

미세한 rudder 압력 변화를 감지하기 위해선 양 쪽 발꿈치가 조종사의 발 무게를 바닥에서 지탱해야 하며 양 쪽 발볼은 각 rudder에 닿아있어야 한다. 다리와 발은 편안해야 한다. rudder를 사용할 때에는 한 쪽 발볼을 통해 압력을 부드럽고 고르게 적용해야 한다. 양쪽 rudder는 스프링이나 기계적 연결을 통해 상호 연결되어 있으므로 한 쪽 rudder에 압력을 가했다면 반대쪽 rudder 압력을 그에 비례해서 풀어야 한다.

 

요컨대 비행 중 조종사가 aileron and elevator controls와 rudder pedals에 가하는 압력은 항공기가 roll axis(세로축), pitch axis(가로축), 그리고 yaw axis(수직축)를 중심으로 움직이게 만든다. 조종면이 streamlined position으로부터 조금이라도 벗어나면 공기의 움직임이 해당 표면에 힘을 가한다. 조종사가 조종간을 통해 느끼는 힘이 바로 이 힘이다.

 

Feel of the Airplane

 

계기에 의존하지 않고 비행 상태(예를 들어 직진 수평비행이나 하강)를 감지하는 능력을 보통 “feeling the airplane"이라 부른다. 이러한 ”감각“의 예로는 동체를 흐르는 기류의 소리, 조종간에서 느껴지는 진동, 엔진과 프로펠러의 소리와 진동, 그리고 물리적 가속을 통해 느껴지는 감각이 될 수 있다.

 

인간은 운동 감각(신체를 통해 움직임을 감지하는 능력)과 자기 수용 감각(움직임과 공간 감각에 대한 무의식적 감각)을 통해 “감각”을 느낀다. 이러한 자극들은 신경, 그리고 내이의 반고리관을 통해 감지된다. 운동 감각이 발달하게 되면 비행기의 방향과 속도의 변화에 대한 중요한 정보를 제공받을 수 있다. 허나 시각 정보가 없는 상황에서는(예를 들어 IMC 상황에서는) 운동 감각만으론 한계가 있다. 운동 감각만을 전적으로 의존하는 것은 궁극적으로 방향감각 상실과 항공기 제어 상실로 이어진다.

 

이러한 “감각”을 발달시키기 위해선 특정 비행기에 익숙해져야 한다. 비행기에서 발생하는 소리, 진동, 그리고 힘에 의해 조종사의 감각이 훈련될 수 있도록 다양한 비행 조건에서 연습이 되어야만 감각이 발달한다. 다음은 몇몇 중요한 예시들이다:

 

• 공기의 움직임은 독특한 소음 패턴을 만들어낸다. 소리의 크기가 높아진다는 것은 비행기의 대기속도가 증가하고 pitch attitude가 낮아진다는 것을 나타낼 수 있다. 소리의 크기가 낮아진다는 것은 비행기의 대기속도가 감소하고 pitch attitude가 높아진다는 것을 나타낼 수 있다.

 

• 순항 상태에서의 엔진 소리는 상승 상태와 다르며 하강 상태와도 다르다. 고정 피치 프로펠러 비행기의 경우에는 pitch attitude가 증가하였을 때 엔진 소리가 감소하고 pitch attitude가 감소하였을 때 엔진 소리가 증가한다.

 

• 선회 도중 조종사는 하중 계수(load factor)로 인해 좌석 쪽으로 힘을 받는다. 선회 도중 증가한 G force는 하강으로부터 pull up을 수행하는 것과 동일하게 느껴진다. 선회로부터 다시 수평비행 상태로 돌아올 때 감소한 G force는 상승으로부터 기수를 낮추는 것과 동일하게 느껴진다.

 

조종사에게 있어 실제 “감각”의 원인은 매우 중요하다. 이러한 실제 감각은 가속도(속도가 얼마나 빠르게 변화하는가)의 결과이다. 가속도는 속도의 크기 · 방향의 변화율을 나타낸다. 이러한 가속도는 비행 중 비행기와 탑승자에게 힘을 가한다. 조종사는 좌석에 가해지는 압력 변화를 통해 수직력을 감지하거나, 혹은 slips나 skids 도중 좌석으로부터 좌우로 밀리는 수평력을 감지할 수 있다. 이러한 힘들은 조종사가 인지할 수 있어야만 유용해진다. 비행기에 대한 뛰어난 “감각”이 뛰어난 조종사는 아주 작은 가속도까지도 감지할 수 있다.

 

교관은 소리 · 진동 · 힘을 인지 및 반응하는 것과 단순히 이것들은 알아차리는 것의 차이점을 가르쳐야 한다. 이러한 지식은 비행기에 대한 “감각”을 발달시키는데 기여한다. 비행 훈련 초기에 비행에 대한 “감각”을 발달시킨 조종사는 더 어려운 훈련 시 어려움을 덜 겪을 가능성이 높다.