Instructor-pang

Introduction

초기 훈련 도중 조종사는 다양한 조종간 압력이 비행기에 어떻게 영향을 미치는지 배운다. 충분한 수준의 역량을 갖추었다면 조종사는 이제 이 기술을 적용할 준비가 된 것이며 정확한 자세 및 출력에서 지상의 물체와 관련된 적절한 경로를 따라 비행기를 유지할 준비가 된 것이다. 이 기술은 장주 패턴, 측량, 사진촬영, 관광, 항공 살포(crop dusting) 그리고 그 외 지면을 참조하는 특정 비행경로들의 기초가 된다.

Ground reference maneuvers는 four fundamentals(직진수평, 선회, 상승, 하강)를 결합한 주요 비행 기동으로 조종사가 매 비행에 사용하게 된다. 모든 이착륙 시 조종사는 비행기 조종을 위해 이 기술들을 활용한다. 따라서 조종사가 자세와 지상 참조물과 관련해서 비행기를 안전하고 정확하게 조종하기 위해선 올바른 삼타일치, 타이밍, 그리고 주의를 발달시켜야 한다.

조종사가 four fundamentals에 능숙해졌으면 교관은 학생에게 ground reference maneuvers를 접하게 해야 한다. ground reference maneuvers를 수행하기 위해선 바깥 자연 수평선과 지상 참조물, 그리고 순간순간의 계기 점검을 통해 항공기 자세와 위치를 변화시키는데 필요한 조종간 압력을 가해야 한다.

Maneuvering by Reference to Ground Objects

ground reference maneuvers는 특정 참조물로부터 비행기를 정확하게 위치시킨 후 원하는 ground track을 유지하도록 훈련시켜준다. 주로 사용되는 감각은 시각이긴 하지만 다른 감각들도 다양한 수준으로 활용된다. 예를 들어 조종간 힘을 극복하는데 필요한 압력의 양은 대기속도와 공기역학적 하중에 대한 촉각 피드백을 제공한다.

특정 참조물(예를 들어 지상의 한 지점이나 자연 수평선의 한 지점)에 fixate 되는 것은 초보 조종사들의 일반적인 실수이다. 하나의 참조점에 fixate 되면 rate를 확인할 능력이 상실되며 이는 조종사의 수행능력을 상당히 저하시킨다. 조종사는 여러 참조물들을 육안으로 살펴봄으로써 특정 지점과 가까워지는 rate를 결정할 방법을 배운다. 또한 조종사는 상대적 움직임을 확인하기 위해,그리고 원하는 ground track으로부터 비행기가 편류하고 있는지를 확인하기 위해 여러 시각 참조물들을 살펴보아야 한다. 숙련된 카레이서가 교차로에서 선회하는 것을 생각해 보자. 운전자는 단순히 핸들을 어느 정도 돌려서 선회를 수행하지 않는다. 대신 운전자는 몇몇 참조점들(예를 들어 옆에 있는 교통섬, 페인트칠 된 차선, 혹는 반대쪽 커브)을 고르고 이러한 참조점들을 통해 핸들을 아주 미세하게 조정한다. 이와 동시에 운전자는 새로운 차선으로 부드럽게 진입하기 위해 가속 페달 압력을 조절한다. 마찬가지로 지상 참조물로부터 비행기를 정교하게 조종하기 위해선 여러 참조물이 필요하다.

모든 지상 참조물들은 시각적으로 같지 않다. 전형적인 착시에 대해 알고 있다면 적절한 참조물을 선택하는 데 도움이 된다. 예를 들어 큰 참조물은 작은 참조물과 비교하였을 때 실제보다 더 가까운 것처럼 보일 것이다. 우시정은 참조물까지의 거리에 대한 조종사의 인지에 아주 큰 영향을 미친다. 맑은 하늘은 흐릿한 하늘과 비교했을 때 참조물이 더 가까워 보이는 경향을 만든다. 비는 시각 이미지를 실제보다 더 높아보이게 만들 수 있으며 밝은 물체는 흐릿한 물체보다 더 가까워 보일 수 있다. 허나 유사한 크기의 참조물들을 사용한다면 조종사가 ground reference maneuvers를 더 쉽게 수행할 수 있다.

지상 참조물은 무수히 많을 수 있다. 예를 들어 방파제, 운하, 울타리선, 밭 경계선, 고속도로, 철도선, 도로, 파이프선, 전력선, 물탱크, 그리고 기타 물체들이 있다. 그러나 지리, 인구 밀도, 기반 시설, 혹은 건축물들로 인해 선택지들이 제한될 수 있다. 조종사는 지상 참조물을 선정할 때 기동의 종류, 기동을 수행할 고도, 비상 착륙 조건, 건축물들의 밀도, 풍향, 시정, 그리고 공역의 종류를 고려해야 한다.

ground reference maneuvers는 조종사의 주의 분배 기술을 발달시킨다. 조종사는 특정 지상 경로를 비행하는 동안 비행기의 자세를 제어해야 한다. 또한 조종사는 위험 요소들(예를 들어 다른 항적)을 확인해야 하고, 필요할 경우 비상 착륙을 준비해야 하며, 예상치 못한 사고를 방지하기 위해 엔진 계기들을 규칙적으로 점검해야 한다.

ground reference maneuvers 수행 도중에는 비행기가 저고도와 관련된 위험들에 처한다. 조종사는 다른 항적(헬리콥터 포함)과 장애물(예를 들어 무선탑과 전선)을 확인해야 한다. 또한 조종사는 엔진 고장을 대비해서 비상 착륙지를 하나 이상 확보해야 한다. 조종사는 두 번의 90° clearing turns를 수행하면서 비행기의 상하좌우를 확인해야 한다. 기동 지역이 교란을 발생시켜선 안되며 기동 지역은 사람들이 모이는 곳, 도시나 마을의 혼잡한 지역, 혹은 가축 떼로부터 멀리 떨어져 있어야 한다. 조종사는 기동을 수행하기 전에 필수 체크리스트 항목들을 완료해야 하고, 라디오 공지(예를 들어 연습 구역 주파수에서)를 해야 하며, clearing turns를 수행해야 한다. 보통 ground reference maneuver 도중 bank angle이 45도를 초과하거나 대기속도가 maneuvering speed를 초과해서는 안 된다. 실속으로부터 안전 여유를 확보하기 위해 조종사는 비행 전 계획 시 50도 bank angle에서의, 혹은 기동 도중 예상되는 가장 높은 bank angle에서의 예상 실속 속도를 POH/AFM에서 확인해야 한다.

Drift and Ground Track Control

ground reference maneuvers 도중 풍향과 풍속의 변화로 인해 비행경로를 수정해야 한다. 바람은 비행기가 지면으로부터 이동하는 경로에 직접적인 영향을 미친다(물살이 배의 움직임에 영향을 미치는 것과 비슷한 방식). 바람은 비행 중인 비행기의 실제 ground track에 항상 직접적으로 영향을 미친다.

예를 들어 비행기가 90knots로 이동하고 있고 바람은 우측에서 10knots로 불고 있다. 매시간 비행기는 90nm를 전진함과 동시에 좌측으로 10nm씩 움직인다. 비행기의 속도가 180knots라 해도 비행기는 여전히 매시간 10nm씩 좌측으로 편류(drift)한다. 지표면의 한 지점으로 이동하기 위해선 바람을 보상해야 한다(단, 무풍인 경우 제외).

ground reference maneuvers는 보통 600~1,000ft AGL에서 수행된다. 조종사는 기동 고도를 선정할 때 다음 사항들을 고려해야 한다:

• 기동 고도가 낮아질수록 지면으로부터 더 빠르게 이동하는 것처럼 보인다.

• 비행기의 양 쪽에서 편류가 쉽게 인지될 수 있어야 한다.

• 최소한 수직 500ft/수평 2,000ft의 장애물 회피가 제공되는 고도여야 한다.

• 엔진 고장이 발생할 경우 비상 착륙 전까지 비행기 외장을 변경할 시간이 더 적고 활공 거리가 감소한다.

• 시험 기준에서 요구하는 특정 고도나 고도 범위가 얼마인가?

Correcting Drift During Straight-and-Level Flight

직선 지상 경로를 직진 수평비행으로 비행할 때 편류를 수정하는 좋은 방법은 바람을 향해 기수를 기울이는 것이다. 풍속, 풍향과 비행기 세로축 사이의 각도, 그리고 비행기의 속도가 wind correction angle을 결정한다. 예를 들어 100knots 속도로 움직이는 비행기의 90도에서 20knots의 바람이 불고 있다면 편류를 막기 위해 풍상쪽으로 12도를 선회해야 한다. 위의 예시에서 만약 풍속이 10knots라면 편류를 막기 위한 wind correction angle은 6도 이다. 비행기 heading을 풍상쪽으로 향하여 편류가 상쇄되었다면 비행기는 직선 지상 경로를 따라 비행할 것이다.

만약 배가 강을 가로지르고 있는데 물살이 없다면 배는 반대편 해안을 향해 편류 없이 직진할 수 있다. 허나 강은 하류로 향하는 흐름을 가지기 쉽다. 직진 경로를 통해 반대쪽 해안에 도달하고 싶다면 이러한 흐름을 고려해야 한다. 하류로 향하는 흐름은 그 속도로 배를 밀어낸다. 이러한 흐름을 상쇄하기 위해선 배가 하류 흐름과 같은 속도로 상류를 향해 움직여야 한다. 이는 배를 상류 쪽으로 기울여서 하류 흐름을 상쇄함으로써 이루어진다. 올바르게 수행될 경우 배는 의도한 지점을 향해 직진 경로로 강을 가로지른다. 배의 속도가 느려지거나 흐름의 속도가 빨라지면 편류를 상쇄하기 위해 더 큰 각도가 필요하다. [그림 7-1]

지면에서 부양한 이후 날개 수평을 만들었는데 만약 측풍이 존재한다면 비행기는 측면으로 편류한다. 편류하는 속도는 바람의 측풍 성분 속도까지 증가한다. 우측이나 좌측에서 90도로 부는 바람은 그 풍속만큼 비행기를 측면으로 편류시킬 것이다. 비행기의 측면과 기수의 중간(45도 각도)에서 바람이 분다면 이는 풍속의 70% 만큼 비행기를 측면으로 편류시킨다. 다만 조종사는 ground reference maneuvers 도중 편류에 필요한 수정 각도를 계산해야 되는 것이 아니라 편류를 상쇄하기 위해 비행기와 참조점들의 관계를 조절해야 한다는 것을 이해해야 한다. 비행기의 groundspeed 또한 바람의 영향을 받는다. 풍향이 비행기의 세로축과 평행해질수록 groundspeed에 미치는 바람의 영향이 커진다. 반면 풍향이 비행기의 세로축과 수직이 될수록 groundspeed에 미치는 바람의 영향이 작아진다. 보통 바람이 비행기의 기수를 향해 직접 분다면 groundspeed는 대기 속도보다 느려질 것이다. 바람이 비행기의 꼬리를 향해 직접 부는 경우에는 groundspeed가 대기 속도보다 빨라질 것이다. 다시 말해 비행기가 정풍에 있으면 groundspeed가 감소하고 배풍에 있으면 groundspeed가 증가한다.

Constant Radius During Turning Flight

무풍 조건에서는 일정한 bank angle을 통해 지상으로부터 일정한 반경의 선회를 수행할 수 있다. 그러나 바람이 존재할 때에도 일정한 bank angle을 사용 한다면 선회 반경이 변화할 것이다. [그림 7-2] groundspeed가 증가하면 선회 반경이 증가한다. 반대로 groundspeed가 감소하면 선회 반경이 감소한다. 지상으로부터 일정한 선회 반경을 유지하기 위해선 조종사가 선회 도중 bank angle을 조절해서 groundspeed 변화를 보상해야 한다. groundspeed가 증가하면 더 깊은 bank를 가해야 하며 반대로 groundspeed가 감소하면 더 얕은 bank를 가해야 한다.

특정 진대기속도에서 선회 반경은 bank angle에 반비례한다. 지상으로부터 일정한 선회 반경을 유지하기 위해선 bank angle이 ground speed에 비례해야 한다. 예를 들어 배풍 구간에서 비행기의 groundspeed가 100knots라 가정하자. 이 예시에서 바람은 10knots이며 비행기의 대기속도는 90knots이다(여기서 TAS, CAS, 그리고 IAS가 모두 같다고 가정). 만약 조종사가 배풍 구간에서 45도 bank angle로 선회를 시작하였다면 선회 반경은 대략 890ft이다. 비행기가 선회할수록 ground speed가 감소하므로 890ft의 선회 반경을 그대로 유지하기 위해선 bank angle을 감소시켜야 한다. 정풍 구간에서는 bank angle이 대략 33도여야 한다. 똑같은 조건에서 만약 배풍 구간을 2,000ft의 반경으로 선회하길 원한다면 bank angle은 대략 24도일 것이다. 정풍 구간에서의 bank angle은 대략 16도일 것이다.

달리 말하자면 groundspeed가 높아질수록 일정한 선회 반경을 유지하기엔 선회 시간이 줄어든다. 조종사가 bank angle을 증가시키면 선회율이 증가하며 이는 줄어든 선회 시간을 상쇄한다. 반대로 낮은 groundspeed에서는 늘어난 선회 시간을 보상하기 위해 bank angle과 선회율을 감소시켜야 흔다. 몇 번의 경험을 통해 조종사는 풍향이 ground-referenced turns의 여러 구간들에 필요한 선회 시간에 어떤 영향을 미치는지 알 수 있다.

바람이 선회에 미치는 영향을 시연하기 위해 직선 지상 참조물(예를 들어 도로나 철도)을 선택한다. [그림 7-3] 정풍이 부는 직선 지상 참조물을 선택하였다면 비행기는 직선 지상 참조물을 향하여 곧장 비행할 것이다. 직선 지상 참조물에 도달하였다면 medium bank를 사용하여 360도 선회를 수행한다. 360도 회전을 완료하였을 때 비행기는 직선 지상 참조물의 상공에(허나 선회 시작 지점으로부터 풍하쪽에) 도착할 것이다. 이번에는 바람에 수직인 직진 지상 참조물을 선택한 후 medium bank를 사용하여 360도 선회를 수행한다. 이는 조종사가 일정한 bank angle을 유지하였을 때 비행기가 참조물로부터 어떻게 편류하는지 보여준다. 두 예시에서 비행기는 공중에서 일정한 반경의 선회를 수행하였지만 ground track은 원형이 아니다.

편류의 영향을 보상하기 위해선 선회 도중 ground speed의 변화에 따라 bank angle을 조절해야 한다. groundspeed가 가장 높을 때(비행기가 배풍과 일직선일 때) bank angle이 가장 깊어야 한다. groundspeed가 가장 낮을 때(비행기가 정풍과 일직선일 때) bank angle이 가장 얕아야 한다. 지상으로부터 일정한 반경의 경로를 유지하기 위해선 bank angle을 증가(선회율 증가)시키거나 감소(선회율 감소)시켜야 한다.

ground reference maneuvers는 항상 배풍 구간에서 시작되어야 한다. 이를 통해 조종사는 일정한 반경의 지상 경로를 유지하는데 필요한 가장 깊은 bank angle을 설정할 수 있다. 만약 bank가 너무 깊다면 즉시 기동을 종료하고 지상 참조물로부터 좀 더 떨어진 지점에 비행기를 다시 설정한다. 45도를 초과하는 bank angle은 실속 속도를 증가시키므로 피해야 한다.

Tracking Over and Parallel to a Straight Line

ground reference maneuvers를 처음 접하는 경우에는 직선 지상 참조물(예를 들어 도로나 철도) 상공에서 측풍의 영향을 수정하는 연습을 해야 한다. 직선 도로나 철도를 사용할 수 없는 경우에는 일렬로 놓인 다수(최소 셋)의 참조물을 선택해야 한다. 이러한 참조물들의 직선이 충분히 길어야 조종사가 바람 수정의 개념을 이해하고 기동을 충분히 연습할 수 있다. 기동 초기에는 편류의 영향이 상쇄될 정도로 비행기 세로축을 기울여서 직선 지상 참조물 상공을 곧장 비행해야 한다. 다수의 참조물을 따라 비행하는 것을 연습하기 위해선 비행기의 멀리 앞쪽부터 근처 사이를 스캔해야 한다.

직선 지상 참조물 상공을 곧장 비행하는 것이 능숙해졌다면 이번에는 지상 참조물로부터 떨어진 평행 직선 경로를 비행하는 연습을 해야 한다. 평행 경로는 지상 참조물로부터 3/4마일 이내여야 한다. 편류의 영향을 상쇄하기 위해 비행기의 세로축을 바람쪽으로 충분히 기울여야 지상 참조물로부터 떨어진 평행 직선 경로를 비행할 수 있다.

Rectangular Course

주된 ground reference maneuver는 rectangular course이다. [그림 7-4] rectangular course란 특정 사각형 참조물의 모든 측면으로부터 동일한 간격을 유지하는 훈련 기동이다. 이 기동은 공항의 장주 패턴을 모사하기 위해 수행된다. rectangular course maneuver를 수행하는 동안 조종사는 지상 참조물로부터 일정한 고도, 속도, 그리고 거리를 유지해야 한다. 이 기동은 조종사가 다음을 연습하는 것을 돕는다:

∙ 비행기와 지상간의 특정 관계를 유지하는 것.

∙ 비행경로, 지상 참조물, 조종간 조작, 외부 위험 요소 확인, 그리고 계기 점검 사이에 주의를 분배하는 것.

• 선회 도중 일정한 선회 반경을 유지하기 위해 groundspeeds에 따라 bank angle을 조절하는 것 - 높은 groundspeeds에서는 bank를 증가시키고 낮은 groundspeeds에서는 bank를 감소시킨다.

• roll out 도중 바람에 의한 편류를 보상하기 위해 wind correction angle을 적용하는 것 .

• ground track을 유지하기 위해 wind correction angle을 설정 및 수정하는 것.

∙ 공항 장주 패턴과 그 착륙 패턴 연습을 준비하는 것.

Turns Around a Point

Turns around a point는 rectangular course와 S-turn across a road의 논리적으로 확장한 기동이다. 이 기동은 하나의 지상 참조점을 중심으로 일정한 반경의 360도 선회를 수행한다. [그림 7-5] 이 기동을 위한 원칙은 모든 ground reference maneuver와 동일하다 – 높은 groundspeeds는 steep bank를 필요로 하고 낮은 groundspeeds는 shallow bank를 필요로 한다. turns around a point의 목적은 다음과 같다:

S-Turns

S-turn이란 두 개의 동일한 반원 모양 지상 경로가 특정 직진 참조물의 양쪽 반대편에 그려지는 ground reference maneuver이다. [그림 7-6] 이 기동은 선회 도중 바람을 수정하는데 실용적이다. S-turns across a road(or line)의 목표는 다음과 같다:

∙ 비행기와 지상간의 특정 관계를 유지하는 것.

∙ 비행경로, 지상 참조물, 조종간 조작, 외부 위험 요소 확인, 그리고 계기 점검 사이에 주의를 분배하는 것.

• 선회 도중 일정한 선회 반경을 유지하기 위해 groundspeeds에 따라 bank angle을 조절하는 것 - 높은 groundspeeds에서는 bank를 증가시키고 낮은 groundspeeds에서는 bank를 감소시킨다.

• roll out 도중 바람에 의한 편류를 보상하기 위해 wind correction angle을 적용하는 것 .

• ground track을 유지하기 위해 wind correction angle을 설정 및 수정하는 것.

• 빠르게 변화하는 방향정위 속에서 편류 보상 능력을 개발하는 것.

• 특정 지점을 적절한 heading으로 도달하는 것.

이 기동은 배풍 구간에서 직선 지상 참조물을 90도로 교차한 후 즉시 180° constant radius turn을 시작하는 것으로 구성된다. 이후 편류와 groundspeed에 따라 roll rate와 bank angle을 조절해야 하며 첫 번째 180° constant radius turn이 완료되자 마자 직선 지상 참조물을 다시 교차한다. 그런 다음 즉시 반대 방향으로 두 번째 180° constant radius turn을 시작하고, 편류와 groundspeed에 따라 roll rate와 bank angle을 조절하고, 두 번째 180도 constant radius turn이 완료되자 마자 직선 지상 참조물을 다시 교차한다. 직선 지상 참조물의 길이가 충분하다면 기동이 여러번 수행될 수 있다.

Rectangular course와 마찬가지로 groundspeed가 가장 빠른 배풍 구간에서 ground-based maneuvers에 진입하는 것이 기준다. 따라서 선회에 진입하기 위한 roll in rate는 빨라야 하며 bank angle은 가장 깊어야 한다. 선회가 진행될수록 groundspeed가 감소하므로 일정한 선회 반경을 유지하기 위해선 bank angle과 roll out rate가 감소해야 한다. 첫 번째 선회 도중 비행기가 90도 지점에 있을 때 비행기는 정확히 측풍에 놓일 것이다. 조종사는 선회 도중 bank angle과 roll out rate 뿐만 아니라 wind correction angle도 조절해야 한다.

선회 도중 wind correction angle을 조절하는 것은 이해하기 복잡할 수 있다. 이 개념은 비행기가 지표면으로부터 선회한 각도와 공중에서 선회한 각도 사이의 차이를 통해 이해될 수 있다. 예를 들어 비행기가 정확히 측풍에 있다고 가정해 보자. 만약 바람(좌측풍)으로 인해 10도의 wind correction angle이 필요하다면 비행기의 heading은 10도 안쪽으로 향할 것이다. 즉, 첫 90도 경로는 100도의 heading 변화로 이어질 것이며 이후의 90도 경로는 80도의 heading 변화로 이어질 것이다.

배풍 구간에서 정풍 구간으로 선회를 진행하는 동안 조종사는 bank angle을 점진적으로 줄여야 한다. 조종사는 비행기의 기수, 날개 끝, 그리고 지상 참조물을 참조해서 비행기가 직선 지상 참조물을 통과하는 순간 날개가 수평이 되도록 roll out 타이밍을 조절해야 한다. 비행기가 직선 지상 참조물을 다시 교차하자 마자 반대 방향으로 선회를 시작해야 한다 – 첫 번째 선회로부터의 roll out과 다음 선회로의 roll in 사이에 지연이 있어선 안 된다. 이제는 비행기가 정풍 구간에 있으므로 roll in이 부드러워야 하며 bank angle은 얕아야 한다. 선회가 진행되는 동안 바람은 정풍에서 측풍으로, 그리고 배풍으로 변화한다. 앞서 설명한 것과 유사한 방식으로 bank angle을 조절해서 ground speed 변화를 보상한다. ground speed가 높아지므로 bank angle을 증가시켜서 일정한 선회 반경을 유지한다. 90도 측풍 구간에서는 정확한 wind correction angle이 유지되어야 한다.

다음은 S-turn across a road를 수행할 때 발생하는 가장 일반적인 실수들이다:

1. 기동 도중 주변을 충분히 확인하지 않음.

2. 기동에 진입하기 전에 일정한 수평 고도를 설정하지 못함.

3. 기동 도중 고도를 유지하지 못함.

4. 풍향을 제대로 측정하지 못함.

5. 일정한 반경의 선회를 제대로 수행하지 못함.

6. 선회 전환 도중 부드럽고 연속적인 방법으로 조종간을 조작하지 못함.

7. 적절한 wind correction angle을 설정하지 못함.

8. 삼타일치를 적용하지 못하여 slips나 skids로 이어짐.

Elementary Eights

elementary eights란 비행기가 숫자 8 모양과 유사한 경로를 지면에 그리는 기동들을 의미한다. 초급 기동부터 고급 기동까지 다양한 종류의 eight 기동들이 있다. eight 기동들은 조종사의 삼타일치 기술을 발달시키고, 선정한 지상 참조물에 대한 인식을 강화하며, 주의 분배를 강화하여 비행이 기계적이기보다는 본능적이게 되도록 만든다. 허나 eight 기동들의 진짜 의의는 조종사가 정밀하게 비행할 수 있는 능력을 발달시킨다는 것이다.

elementary eights에는 eights along a road, eights across a road, 그리고 eights around pylons가 있다. 이 기동들은 모두 turn around a point가 변형된 것이다. 기동들은 모두 두 개의 지상 참조물을 사용하며 비행기가 한쪽 방향으로 선회한 후에 반대쪽 방향으로 선회하게 된다 - 마치 숫자 8 모양처럼.

eight 기동들은 다음 목적을 위해 만들어졌다:

• 비행기와 지상 참조물 사이의 관계를 명확하게 유지하는 기술 발달.

• 선회 및 직진 비행 도중 비행경로와 지상 참조물, 조종간 제어, 그리고 바깥 위험 확인 및 계기 지시 확인 사이에 주의를 분배하는 능력 발달.

• 기동을 수행하기 전에 기동의 각 특정 부분들과 전체적인 기동을 시각화하는 기술 발달.

• 선회 도중 bank angle을 조절하기 위한 조작이 직관적으로 이루어지도록 하는 기술 발달(선회 도중 groundspeed가 변화하기 때문에 일정한 선회 반경을 유지하면서 적절한 지상 경로를 유지하려면 bank angle을 조절해야 함).

Eights Along a Road

Eights along a road는 서로 반대되는 두 번의 360도 선회로 구성된 ground reference maneuver이다. 각 360도 선회의 중심을 통과하는 가상 선은 직선 지상 참조물(도로, 철도, 울타리, 송유관, 등등)과 수직을 이룬다 [그림 7-7]. 이 기동의 목적은 편류를 수정하고, 지상 참조물로부터 방향정위를 유지하고, 일정한 고도를 유지하는 동안 주의 분배를 더욱 발전시키는 것이다.

eights along a road는 직선 지상 참조물로 바람이 평행하게 불거나 수직으로 불 때 수행될 수 있다. 기동에 적용되는 원리는 바람의 방향과 무관하므로 여기서는 바람이 수직으로 부는 상황만을 설명하겠다. 먼저 바람의 방향과 수직을 이루는 직선 지상 참조물을 정한다. 그리고 직선 참조물의 직상공을 비행하도록 비행기를 위치시킨다. 이는 비행기를 측풍에 놓이게 만드므로 조종사는 적절한 wind correction angle을 통해 편류를 수정해야 한다.

이제부터의 설명은 그림 7-7에 나타나 있다. 처음에 비행기는 측풍 구간에 위치하며 지상 참조물 상공에 위치한다. 첫 번째 선회는 우선회로 배풍 구간으로 향한다. 선회 초기에는 medium bank가 필요하며 항공기가 정확히 배풍 구간에 위치하기 전까지 bank angle이 점진적으로 증가한다. 비행기가 배풍에서 측풍으로 선회하는 도중에는 bank angle을 점진적으로 감소해야 한다. 왜냐하면 groundspeed가 감소하기 때문이다(groundspeed 감소의 절반은 배풍에서 측풍까지 2/3를 선회하는 동안 발생한다).

조종사는 wind correction angle이 정확하도록 bank angle을 조정해야 하며 bank angle을 풀어주는 rate도 제어해야 한다. 비행기의 우측에서 바람이 분다고 가정하였을 때 비행기의 heading은 약간 우측으로 향해야 한다. 첫 180도 선회를 완료하였을 때 비행기는 정확히 측풍에 위치하며 최대 wind correction angle이 만들어져 있어야 한다.

정풍을 향하여 선회가 계속될수록 비행기의 groundspeed는 감소한다. 따라서 조종사는 선회율을 낮추기 위해 bank angle을 줄여야 한다. 만약 조종사가 bank angle을 줄이지 않는다면 높은 선회율로 인해 선회가 조기에 완료될 것이다. 정풍의 영향은 이렇게 설명될 수도 있다 - 정풍이 비행기를 풍하쪽으로 편류시킴과 동시에 groundspeed가 낮아지게 만든다. 만약 필요 이상의 bank angle을 사용하게 되면 비행기의 선회율이 너무 빨라질 것이며 그러면 비행기는 지상 참조물로 되돌아가기 전에 선회를 완료할 것이다.

비행기가 정확히 정풍(첫 선회의 270도 지점)에 위치할 때는 wind correction 없이 shallow bank를 유지해야 한다. 비행기가 다시 측풍으로 선회할 때 groundspeed가 증가하기 시작한다. 때문에 360도 선회 완료 시 지상 참조물에 도달하기 위해서는 bank angle과 그에 상응하는 선회율을 비례적으로 조절해야 한다. 이때 조종사는 이전에 발생하였던 실수들이 수정되도록 bank angle을 변화시킬 수 있다. 조종사는 비행기가 기동 시작 지점 상공에서 직진 수평비행을 하도록 rollout 타이밍을 조정해야 하며 직진 지상 참조물 상공을 계속 비행할 수 있도록 충분한 편류 수정을 적용해야 한다. 이제 비행기의 좌측에서 바람이 분다고 가정하였을 때 비행기는 좌측 wind correction angle로 수정되어야 한다.

wind correction이 설정된 상태에서 지상 참조물을 따라 잠깐 직진 수평 비행을 수행하였다면 풍상 쪽 지상 참조물로부터 360도 선회를 시작하기 위해 반대쪽으로 medium bank 선회를 시작한다. 바람은 비행기의 groundspeed를 감소시킬 것이며 비행기를 지상 참조물 쪽으로 편류시킬 것이다. 따라서 조종사는 일정한 선회 반경을 위해 첫 90도 선회 도중 bank를 천천히 줄여야 한다. 그 다음 90도 선회 도중에는 groundspeed가 증가하므로 bank angle을 증가시켜야 하며 180도 지점에 도달하기 전에 적절한 wind correction angle을 설정해야 한다.

남은 180도 선회를 하는 동안 바람은 배풍, 그리고 측풍으로 변화한다. 이전의 배풍 및 측풍 설명과 마찬가지로 조종사는 배풍 구간에 도달하는 동안 bank angle을 증가시켜야 하며 측풍 구간에 도달하는 동안 bank angle을 감소시켜야 한다. 또한 roll in rate와 roll out rate는 groundspeed 변화율과 일치되어야 한다. 정풍 구간이나 배풍 구간에서 측풍 구간으로 향할 때 90도 선회의 2/3를 진행하는 동안 groundspeed 변화의 절반이 발생함을 기억하라. 남은 groundspeed 변화는 남은 1/3의 선회를 진행하는 동안 발생한다. 이와 반대로 측풍 구간에서 정풍 구간이나 배풍 구간으로 향할 때에는 90도 선회의 1/3을 진행하는 동안 groundspeed 변화의 절반이 발생한다. 남은 groundspeed 변화는 남은 2/3의 선회를 진행하는 동안 발생한다.

eights along a ground reference를 성공적으로 수행하기 위해선 bank angle의 변화를 부드럽고 정확하게 조절해서 일정한 선회 반경을 유지하고 편류를 상쇄해야 한다. 이러한 조작들을 예측하는 조종사의 속도는 전반적인 기동의 정확성과 주의(외부 위험과 계기 지시를 확인할 수 있는 능력)의 양에 직접적으로 영향을 미친다.

Eights Across A Road

이 기동은 eights along a road를 변형시킨 것으로 동일한 원리와 기술을 수반한다. 주된 차이점은 8 모양의 각 고리를 완료하였을 때 비행기가 특정 지상 참조점이나 교차점을 지나야 한다는 것이다. [그림 7-8]

도로가 각 고리들을 가로질러야 하며 바람은 고리에 수직이어야 한다. 지상 참조점을 지날 때마다 그 가로지르는 각이 같아야 하며 비행기의 날개는 수평이어야 한다. 지상 참조점 직상공에서 바로 반대쪽 bank로 roll을 하면서 eight 기동들을 수행할 수도 있다.

Eights Around Pylons

eights around pylons는 turns around a point에서 사용된 편류 수정 원리와 기법을 사용하는 ground reference maneuver로 다른 ground tack maneuvers와 같은 목적을 가진다. eights around pylons는 “pylons”라 불리는 두 개의 지상 참조점을 사용한다. 각 pylon 주위를 서로 반대 방향으로 선회해서 8 모양의 경로를 그린다. [그림 7-9]

이 기동 도중 pylon들 사이에서는 배풍을 비행하고 pylon들 바깥에서는 정풍을 비행한다. 하나의 pylon에서 다른 pylon으로 비스듬히 향할 때 순간 직진 수평비행을 수행할 수도 있다. pylon들은 바람과 수직을 이루는 선상에 위치해야 한다. 비행기가 풍하쪽으로 향하는 상태에서 pylon들의 중간 지점이 통과될 때 기동이 시작되어야 한다. pylon들로부터 일정한 선회 반경을 유지하기 위한 초기 bank angle은 pylon들 사이의 거리와 풍속에 의해 결정된다. 매 선회에 진입한 후와 매 선회로부터 rollout을 하기 전(비행기가 배풍으로 향하여 groundspeed가 가장 높은 때)에는 steepest bank가 필요하다. 비행기가 정풍으로 향하여 groundspeed가 가장 낮은 때에는 shallowest bank가 필요하다.

다른 ground reference maneuvers와 마찬가지로 bank angle을 변화시키는 속도는 풍속에 달려있다. 만약 비행기가 하나의 pylon에서 다른 pylon으로 비스듬히 진행한다면 매 선회로부터 rollout을 할 때마다 충분한 wind correction angle이 적용되어야 한다. 이는 비행기가 순간 직진 수평비행을 수행한 후 다음 pylon을 이전과 같은 반경으로 선회할 수 있는 지점에 도달시키기 위함이다. 직진 수평 구간은 두 개의 원에 접해야 한다.

Common Errors

elementary eights 수행 도중 발생하는 일반적인 실수:

1. 기동 도중 주변을 충분히 확인하지 못함.

2. 선택한 지상 참조물이 적절하지 못함.

3. 기동 진입 전에 일정한 수평 고도를 설정하지 못함.

4. 기동 도중 적절한 고도 제어를 유지하지 못함.

5. 풍향을 제대로 산정하지 못함.

6. 일정한 선회 반경을 제대로 유지하지 못함.

7. 부드럽고 연속으로 조종간을 제어하지 못함.

8. 적절한 wind correction angles를 설정하지 못함.

9. 삼타일치를 적용하지 못하여 slips나 skids 발생함.

10. 기동 진행 중 방향정위를 유지하지 못함.

Eights-on-Pylons

eights on pylons는 가장 어려운 ground reference maneuvers이다. 이 기동에 수반되는 기술들 때문에 eights-on-pylons는 비행기의 직관적 조작을 발달시키는데 있어 타의 추종을 불허한다. 이 기동은 pivot points에 대한 특정한 시각적 기준을 유지하기 위해 고도가 변화한다는 점을 제외하고는 eights around pylons와 유사하다.

eight on pylons 수행 도중 조종사는 비행기 가로축과 평행한 가상의 선이 본인의 눈에서 pylon까지 뻗어 있다고 상상한다. 비행기는 이 선을 따라 pylon을 중심으로 선회하는 것처럼 보인다. 다시 말해, 만약 팽팽한 줄이 조종사의 눈에서 pylon으로 뻗어 있다면 비행기가 pylon을 중심으로 선회할 때 그 줄이 비행기 가로축과 평행하게 유지될 것이다. eight on pylon의 목적은 조종사의 눈에서 pylon까지 뻗어 있는 줄을 비행기 가로축과 평행하게 유지하는 것이다. 비행기가 pylon을 중심으로 선회하는 동안 줄이 비행기 가로축과 각을 이루어서는 안 된다. [그림 7-10] 가끔 교관들은 eight on pylon을 설명할 때 pylon에 대한 시각적 기준선을 나타내기 위해 “wingtip”이라는 용어를 사용한다. 이러한 설명은 옳지 않다. 날개에 따라(high-wing, low-wing, swept-wing, 그리고 tapered-wing), 그리고 좌석 위치에 따라(tandem, side-by-side seating) 조종사의 눈에서 wingtip으로 향하는 각도가 전부 달라지기 때문이다.

대신 시각적 기준선이 wingtip과 관련하여 위치할 수는 있으며(wingtip의 앞, 뒤, 위, 혹은 아래) 이는 조종사마다, 그리고 좌석마다 다르다. tandem 비행기에서는 좌석에 따른 시각적 기준선 변화가 크다. side-by-side 비행기에서는 좌석에 따른 시각적 기준선 변화가 적다(단, 사람들의 좌석 눈높이가 거의 같은 경우). 따라서 eight on pylons를 정확히 수행하기 위해선 조종사 눈높이로부터 비행기 가로축에 평행한 시각적 기준선을 사용해야 한다.

eights-on-pylons를 위한 적절한 고도를 “pivotal altitude”라 부르며 이는 groundspeed에 의해 결정된다. 이전의 ground-track 기동들에서는 비행기가 특정 경로를 비행하도록 조종사가 바람 수정을 시도하였다. 반면 eights-on-pylons의 경우 조종사는 지상의 특정 지점에 대한 측면 방향정위가 유지되도록 비행한다. 이는 비행경로와 pylon 사이에서 주의를 분배하는 동안 비행기를 정확하게 조종하는 능력을 발달시킨다.

pivotal altitude에 대한 설명도 필수적이다. 우선 pivotal altitude를 추정하기 위한 rule of thumb는 groundspeed를 제곱한 다음 이를 15(groundspeed가 miles per hour인 경우)나 11.3(groundspeed인 knots인 경우)으로 나누고 지상 참조물의 MSL(mean sea level) 고도를 더하는 것이다. pivotal altitude란 pylon에 대한 시각적 기준선이 pylon을 중심으로 회전하는 것처럼 보이는 고도를 의미한다. 비행기가 pylon 주위를 선회할 때 만약 팽팽한 줄이 조종사의 눈에서 pylon을 향해 시각적으로 연장된다면 이 줄이 비행기의 가로축과 평행하게 유지될 것이다. [그림 7-12] pivotal altitude는 bank angle에 의해 달라지지 않는다(단, bank가 너무 깊어져서 groundspeed가 영향을 받는 경우 제외).

 

pylon까지의 거리는 bank angle에 영향을 미친다. pivotal altitude보다 높은 고도에서는 시각적 참조선이 pylon에 대한 원형 경로로부터 뒤를 향해 움직이는 것처럼 보인다. 반대로 pivotal altitude보다 낮은 고도에서는 시각적 참조선이 원형 경로로부터 앞을 향해 움직이는 것처럼 보인다. [그림 7-13] 이를 시연해보기 위해 대기속도를 maneuvering speed로 조절하고 pivotal altitude 아래에서 medium-bank로 선회를 수행한다. 선회가 진행될수록 시각적 기준선이 지면을 따라 앞으로(pylon은 뒤로) 움직이는 것처럼 보인다. 그런 다음에는 pivotal altitude보다 더 높은 고도로 상승한다. 다시 maneuvering speed에 도달하였다면 medium-bank로 선회를 수행한다. 높은 고도에서는 선회가 진행될수록 시각적 기준선이 지면을 따라 뒤로(pylon은 앞으로) 움직이는 것처럼 보인다.

 

높은 고도에서 기동을 시연해본 후 출력을 줄이고 maneuvering speed로 하강을 시작하되 pylon으로부터 medium bank 선회를 계속 수행한다. 고도가 낮아질수록 시각적 기준선이 지면을 따라 뒤로 움직이는 모습이 점점 느려질 것이고 결국 잠시 멈출 것이다. 여기서 pivotal altitude 아래로 계속 하강한다면 시각적 기준선이 앞으로 움직일 것이다.

시각적 기준선이 지면을 따라 앞이나 뒤로 움직이지 않는 고도가 pivotal altitude이다. 만약 pivotal altitude 아래로 하강하였다면 조종사는 시각적 참조선이 뒤나 앞으로 움직이지 않는 지점까지 고도를 회복해야 하며 이때 속도 유지를 위해 출력을 증가시켜야 한다. 조종사는 이러한 방식을 통해 pivotal altitude를 결정할 수 있다.

groundspeed가 변화하면 pivotal altitude도 변화한다. 기동 도중에 heading이 계속해서 변하기 때문에 groundspeed도 계속해서 변한다. 때문에 기동 도중에 pivotal altitude가 약간씩 변화한다. 조종사는 pylons에 대한 시각적 기준선을 유지하기 위해 상승이나 하강을 수행해야 한다.

적절한 pylon을 선택하는 것은 eights on pylons를 성공적으로 수행하는데 있어 중요한 요소이다. pylon들은 충분히 저명해야 한다(하나의 pylon으로부터 선회를 마치고 다음 pylon으로 향할 때 해당 pylon이 보일 정도로 저명해야 함). 선회를 위한 계획을 세울 여유가 존재할 정도로 pylon들 사이에 간격도 두어야 한다(단, 직진 수평 비행이 3 ~ 5초를 초과할 정도로 간격을 두어서는 안 됨). 또한 pylon들의 높이는 같아야 한다. 왜냐하면 높이 차이가 존재하게 되면 각 선회 사이에 상승이나 하강을 수행해야 하기 때문이다. 조종사는 바람 방향에 수직으로 놓인 선을 따라서 두 개의 pylon을 선택해야 한다.

조종사는 비행 전 계획 도중 pivotal altitude를 추정해두어야 한다. 기상 보고, 그리고 그 지역에서 비행한 다른 조종사들로부터 풍향/풍속 정보를 제공받을 수 있다. 만약 이미 알고 있는 지상 참조물을 사용할 것이라면 sectional chart가 참조물의 MSL을 제공해줄 것이다. POH는 항공기 무게를 기초로 maneuvering airspeeds를 제공한다. 이 정보들을 통해 조종사는 각 구간(정풍, 배풍, 측풍)에서의 pivotal altitude를 계산해 두어야 한다.

첫 번째 pylon의 풍하쪽 지점까지 pylon들 사이를 대각선으로 비행해서 첫 번째 선회가 정풍으로 향하도록 기동을 시작한다. pylon이 wingtip의 바로 앞에 나타나는 지점에 도달하였다면 시각적 기준선이 pylon과 정렬되는 지점에서 풍상쪽 날개를 낮추고 선회를 시작한다. 시각적 기준선이 pylon을 중심으로 회전하는 것처럼 보여야 한다. 비행기가 정풍으로 향하는 동안 groundspeed가 감소해서 pivotal altitude가 감소한다. 때문에 pylon과의 시각적 기준선을 유지하기 위해선 하강을 수행해야 한다. 선회가 계속 진행됨에 따라 바람은 점점 측풍이 된다. 이 기동은 일정한 선회 반경을 요구하지 않으므로 편류 수정을 적용하지 않아도 된다.

만약 시각적 기준선이 pylon의 앞으로 움직이는 것처럼 보인다면(혹은 pylon이 뒤로 움직이는 것처럼 보인다면) 고도를 높여야 한다. 만약 시각적 참조선이 pylon 뒤로 움직이는 것처럼 보인다면(혹은 pylon이 앞으로 움직이는 것처럼 보인다면) 고도를 낮추어야 한다. rudder를 통해 yaw를 가해서 날개와 시각적 기준선을 강제로 pylon으로 향하게 만들면 저고도에서, 그리고 steep bank angle 상태에서 uncoordinated flight가 발생하므로 이를 시도해서는 안 된다.

downwind heading으로 향하고 있을 때 조종사는 선회로부터 rollout을 해서 비행기가 두 번째 pylon의 풍하쪽에 접하는 지점으로 향하게 만들어야 한다. rollout을 할 때 편류 수정을 위한 wind correction angle 적용해서 첫 번째 pylon을 중심으로 선회를 시작할 때 사용된 거리에 상응하는 지점에서 두 번째 선회가 시작될 수 있게 해야 한다.

시각적 기준선이 pylon과 연장되는 지점에 도달하였다면 풍상쪽 날개를 낮추고 선회를 시작한다. 첫 번째 pylon에서 적용했던 방법을 그대로 이용해서 선회를 수행한다(단, 선회 방향은 반대임).

설령 바람이 강하더라도 즉각적인 수정과 미세한 조종을 통해 pylon에 대한 시각적 기준선이 똑바로 유지될 수 있다. 조종사는 돌풍이나 부주의로 인해 발생한 일시적인 변화를 수정하기 위해 bank angle을 조절할 수 있다(예를 들어 시각적 기준선이 뒤로 이동하였다면 이를 되돌리기 위해 bank angle을 약간 감소시킨다. 혹은 시각적 기준선이 앞으로 이동하였다면 이를 되돌리기 위해 bank angle을 순간 증가시킨다). 연습을 거치면 이러한 수정들이 거의 눈에 띄지 않을 정도로 미미해질 수 있다. 시각적 기준선의 움직임에 의해 pylon의 위치가 달라진다는 것을 이해해야 한다. 고도계를 통해 pivotal altitude를 수정하려는 시도는 효과적이지 못하다.

eight on pylons는 다양한 범위의 bank angle(shallow ~ steep)에서 수행된다. [그림 7-14] bank의 양은 pivotal altitude를 변화시키지 않는다는 것을 이해해야 한다. 학생의 기동 숙련도가 높아졌다면 교관은 선회가 가장 가파른 지점에서 특정 bank angle이 발생하도록 기동에 진입하라 지시해서 기동의 난이도를 높여야 한다.

Common Errors

가장 일반적인 실수는 rudder를 잘못 사용하는 것이다. 조종사들은 시각적 기준선이 pylon으로부터 앞으로 움직일 경우 날개를 뒤로 향하게 만들기 위해 선회 방향으로 rudder를 가하는 경향이 있다. 반대로 시각적 기준선이 pylon으로부터 앞으로 움직이는 경우에는 선회 바깥 방향으로 rudder를 가하는 경향이 있다 조종사는 삼타일치를 위해서만 rudder를 사용해야 한다.

그 외의 일반적인 실수들은 다음과 같다:

1. 기동 도중 주변을 충분히 확인하지 못함.

2. 선회 도중 skidding이나 slipping이 발생함.

3. 고도가 지나치게 상승하거나 하강함.

4. pylon 선택이 적절하지 못함.

5. 정풍으로 향하도록 pylon 선회를 진입하지 못함.

6. pylon들 사이를 비행할 때 편류가 충분히 보상되는 heading을 취하지 못함.

7. bank를 적용할 타이밍을 맞추지 못해서 선회 진입 후 pylon이 정확한 위치에 오지 못함.

8. 조작이 갑작스러움.

9. pivotal altitude를 선택하지 못함.

Chapter Summary

사람, 가축, 지역사회, 그리고 조종사의 안전을 위태롭게 하지 않는 범위에서 ground reference maneuvers가 수행되기 위해선 높은 수준의 경계심과 계획이 필요하다. ground reference maneuvers를 수행하는 동안 조종사는 비행 자세와 특정 지상 참조물을 참조해서 비행기를 정확하게 기동하기 위해 삼타일치, 타이밍, 그리고 주의 분배를 배운다. ground reference maneuvers를 숙달한 후 조종사는 특정 pitch • roll • yaw 자세로 비행기를 조종할 수 있어야 하고, 편류 수정을 할 수 있어야 하며, 지상 참조물과 관련해서 비행기 방향정위를 제어할 수 있어야 한다. 어떠한 비행 상황에서도 안전이 가장 중요하며 ground reference maneuvers는 저고도 비행 중 발생할 수 있는 위험을 완화하는데 중점을 둔다. 이렇게 향상된 기술들은 조종사의 일상적인 비행 기동(예를 들어 직진 수평비행, 선회, 상승, 그리고 하강) 능력도 크게 향상시킨다.