(5) Basic Calculations

Basic Calculations

 

야외비행(cross-country)을 수행하기 전에 조종사는 보통 시간, 속도, 거리, 그리고 필요한 연료량을 계산해야 한다.

 

Converting Minutes to Equivalent Hours

 

속도, 시간, 그리고 거리를 계산할 때 분(minute)을 이와 동등한 시간(hour)으로 변환해야 하는 경우가 존재한다. 분을 시간으로 변환하려면 분을 60으로 나눈다(60분 = 1시간). 따라서 30분은 30/60 = 0.5시간이다. 시간을 분으로 변환하려면 시간에 60을 곱한다. 따라서 0.75시간은 0.75 x 60 = 45분이다.

 

Time T = D/GS

 

시간(T)을 구하려면 거리(D)를 GS로 나눈다. GS 140노트로 210NM을 비행하면 시간은 210/140 = 1.5 시간이다.

 

Distance D = GS x T

 

특정 시간 동안 비행한 거리를 구하려면 GS에 시간을 곱한다. GS 120노트로 1시간 45분을 비행하면 거리는 120 x 1.75 = 210NM이다.

 

GS = D/T

 

GS를 구하려면 거리를 시간으로 나눈다. 항공기가 270NM을 3시간에 비행하면 GS는 270/3 = 90노트이다.

 

Converting Knots to Miles Per Hour

 

다음은 knots를 mph(mile per hour)로 변환하는 것이다. 비록 항공 업계에서는 mph보다 knots가 더 자주 사용되지만 속도와 관련된 문제를 다룰 때 mph를 사용하는 사람들은 이러한 변환을 이해해야 한다. NWS는 지표면 바람과 고고도 바람을 knots 단위로 보고한다. 허나 일부 항공기의 속도계는 mph로 눈금 되어 있다. 따라서 조종사들은 knots 단위로 보고된 풍속을 mph로 변환하는 방법을 익혀야 한다.

 

knots는 1 nautical mile per hour(NMPH)이다. 1NM은 6,076.1ft이고 1SM은 5,280ft이므로 변환 계수 1.15이다. knots를 mph로 변환하려면 knots 단위의 속도에 1.15를 곱한다. 예를 들어 20 knots의 풍속은 23 mph와 같다.

 

대부분의 flight computers나 electronic calculators가 이러한 변환을 수행할 수 있다. 항공 차트의 맨 아래에 있는 NM and SM 눈금 또한 이러한 변환에 사용될 수 있다.

 

Fuel Consumption

 

의도하는 비행을 위한 연료가 충분하도록 보장하기 위해선 비행 전 계획 도중 연료 소비량을 정확하게 계산해야 한다. 휘발유를 사용하는 항공기의 연료 소비량은 보통 gallons per hour로 측정된다. 터빈 엔진은 왕복 엔진보다 훨씬 많은 연료를 소비하기 때문에 터빈 항공기는 더 많은 연료를 필요로 하며 따라서 더 큰 연료 탱크를 필요로 한다. 이렇게 많은 양의 연료량을 측정할 때 부피 단위 측정법(예를 들어 gallons)을 사용하게 되면 연료의 부피가 온도에 따라 달라져서 문제가 발생한다. 반면 밀도(무게)는 온도의 영향을 덜 받으므로 보다 일정한 측정 값을 제공한다. 이러한 이유로 제트 연료는 보통 밀도와 부피를 기준으로 측정된다.

 

이러한 항공업계의 표준 관행으로 인해 pounds-of-fuel-per-hour가 채택되었다. 시간당 항공기 이동거리(TAS ± wind)를 pounds-of-fuel-per-hour로 나누면 비항속거리(specific range)가 도출된다. 비항속거리는 연료 1파운드당 이동거리(NM)나 연료 1,000파운드당 이동거리로 표시된다. 소모된 연료량을 적절히 모니터링하고 특정 연료 관리 절차와 혼합비 조정 절차를 사용해서 비행 전 계획을 뒷받침해야 한다.

 

왕복 엔진을 갖춘 간단한 항공기의 경우에는 AFM/POH에서 gallons-per-hour가 제공되며 이는 비행 전 계획을 수립하는데 도움을 제공한다.

 

비행을 계획할 때 예상 groundspeed(GS)에 대한 연료 소모율(gal/hr이나 lbs/hr)로 항공기가 이동할 수 있는 거리(바람 고려)를 계산해서 목적지에 도달하는데 필요한 연료가 어느 정도인지를 결정해야 하며 이 연료량과 충분한 예비 연료량이 항공기에 탑재될 수 있는지 확인해야 한다. GS는 비행에 걸리는 시간을 결정한다. 특정 비행에 필요한 연료량은 예상 비행시간에 연료 소모율을 곱해서 계산할 수 있다. 예를 들어 GS 100노트로 400NM을 비행하는데 4시간이 걸린다. 만약 항공기가 시간 당 5갤런의 연료를 소모한다면 총 연료 소비량은 20갤런이다. 이 예시에서는 바람이 없으므로 TAS(true airspeed)도 100노트이다. 주어진 TAS에서 연료 소모율은 비교적 일정하게 유지되므로 만약 바람이 존재한다면 GS를 통해 연료 소비량을 계산해야 한다. 비항속거리(NM/lb나 NM/gal) 또한 연료 소비량을 계산하는데 유용하다.

 

조종사는 항상 다음과 같은 상황이 발생하기 전에 착륙하도록 계획해야 한다:

 

∙ 비행 전에 계산한 연료 소비량을 기준으로 하는 비행 시간이 초과됨.

 

∙ fuel gauge가 low fuel level을 표시함.

 

연료 소모율은 여러 요인에 의해 달라진다: 엔진의 상태, propeller pitch, propeller rpm, mixture의 richness, 그리고 순항 속도로 비행하는데 사용되는 마력의 비율. 조종사는 cruise performance charts나 경험을 통해 대략적인 연료 소모율을 알아야 한다. 비행에 필요한 연료량 뿐만 아니라 충분한 예비 연료도 있어야 한다. 연료 소비량을 계산할 때에는 순항 비행뿐만 아니라 startup, taxi, 그리고 climb도 고려해야 한다. 상승 및 순항 도중 일정한 대기 속도를 유지한다 해도 순항 도중에 유지되는 ground speed가 상승 도중에 유지되는 ground speed보다 더 높다는 것을 기억하라.

 

Flight Computers

 

지금까지는 시간, 거리, 속도, 그리고 연료 소비량과 같은 항목들을 결정하는데 수학 공식만 사용되었다. 사실 대부분의 조종사들은 E6B라 불리는 mechanical flight computer나 electronic flight calculator를 사용한다. 이 장치들은 비행 계획 및 항법과 관련된 수많은 문제들을 계산할 수 있다. 조종사가 장치의 기능과 작동 방법에 익숙해지는 것을 돕기 위해 장치의 설명서에 예제 문제가 포함될 수도 있다. [그림 16-18]

Plotter

 

비행 계획에 도움이 되는 또 다른 도구는 plotter로 이는 각도기와 자(ruler)로 구성된다. 조종사는 TC를 결정하고 거리를 측정할 때 plotter를 사용할 수 있다. 대부분의 plotter는 NM 단위와 SM 단위를 둘 다 측정하는 자를 가지고 있으며 한쪽 면에는 sectional chart용 눈금이 있고 다른 한쪽 면에는 world aeronautical chart용 눈금이 있다. [그림 16-18]