Instructor-pang

Approaches

Compliance With Published Standard Instrument Approach Procedures

접근 차트에 표시된 접근 절차들을 준수하면 final approach courses와의 정렬에 필요한 항법 안내 정보 뿐만 아니라 장애물 회피도 제공된다. 특정 상황에서는 course reversal maneuver나 procedure turn이 필요할 수 있다. 그러나 이러한 절차는 다음과 같은 경우에는 승인되지 않는다:

1. 접근 차트의 plan view에 그려진 접근 경로에 “NoPT” 기호가 표시된 경우.

2. final approach course를 향해 radar vector가 제공되는 경우.

3. procedure turn 대신에 holding pattern이 게재된 경우.

4. holding fix로부터 timed approach를 수행하는 경우.

5. 달리 ATC가 지시하는 경우.

Instrument Approaches to Civil Airports

공항 착륙을 위해 계기 접근이 필요한 경우 조종사는 해당 공항에 대해 규정된 standard IAP를 사용해야 한다. IAP는 IAP charts에 표시되며 TPP에서 찾을 수 있다.

접근 절차들은 공항에서 이용 가능한 시설, 수행하는 계기 접근의 유형, 그리고 기상 조건에 따라 달라진다. ATC 시설, NAVAID, 그리고 각 계기 접근과 관련된 주파수가 접근 차트에 제공된다. 각각의 차트들은 다음과 같은 유형의 시설과 관련하여 게재된다:

1. Nondirectional beacon(NDB)

2. Very-high frequency omnirange(VOR)

3. Very-high frequency omnirange with distance measuring equipment(VORTAC or VOR/DME)

4. Localizer(LOC)

5. Instrument landing system(ILS)

6. Localizer-type directional aid(LDA)

7. Simplified directional facility(SDF)

8. Area navigation(RNAV)

9. Global positioning system(GPS)

IAP는 두 가지 방법 중 하나로 수행될 수 있다: full approach, 혹은 radar vectors 지원을 포함한 approach. IAP가 full approach로 수행될 경우 조종사는 계기 접근 차트에 표시된 경로 및 고도를 사용하여 자체 항법을 수행한다. full approach를 통해 조종사는 최소한의 ATC 지원과 함께 항로 구간에서 계기 접근으로, 그리고 계기 접근에서 착륙으로 진행한다. 이러한 유형의 절차를 조종사가 요청할 수 있으며 보통 레이더가 없는 지역에서 사용된다. 또한 full approach는 교신 두절 시 조종사에게 계기 접근을 완료할 수 있는 수단을 제공한다.

radar vectors 지원을 포함한 접근이 수행될 경우 ATC는 heading과 altitude를 통해 항공기가 final approach를 교차할 수 있는 위치로 유도한다. 이때부터 조종사가 자체 항법을 재개하고, final approach course를 교차하고, IAP 차트를 사용하여 접근을 완료한다. 이는 접근을 수행해는데 있어 full approach보다 더 편리하며 ATC로 하여금 입항 항적의 순서를 정할 수 있게 해준다. radar contact 상태인 조종사는 final approach course로 향하는 radar vector를 요청할 수 있다.

Approach to Airport Without an Operating Control Tower

그림 10-8은 운영 중인 관제탑이 없는 공항에서의 접근 절차를 보여준다. 이러한 곳에 접근할 때 만약 AWOS/ASOS를 사용할 수 있다면 조종사는 최신 기상 정보를 위해 이를 확인해야 한다. 조종사와 관제사간의 교신이 더 이상 필요하지 않으면 ARTCC나 approach 관제사는 계기 접근을 위한 clearance를 발부하고 “change to advisory frequency approved”라 통보한다. 항공기가 “cruise” clearance로 입항 중이라면 ATC는 착륙 및 접근을 위한 차후의 clearance를 발부하지 않는다.

approach clearance가 필요한 경우에는 ATC가 “Cleared for the approach”라는 문구와 함께 조종사로 하여금 본인이 원하는 계기 접근을 수행하도록 인가하며 교신 주파수의 변경이 필요하다면 이를 인가한다. 이 시점부터는 ATC와의 교신이 없다. 만약 VFR conditions라면 착륙 전에 IFR 비행 계획서를 취소하는 것이 조종사의 의무이다(혹은 착륙 후에 전화로 IFR 비행 계획서를 취소한다).

ATC가 달리 승인하지 않는 한 조종사는 차트의 IAP를 완전히 수행해야 한다.

Approach to Airport With an Operating Tower, With No Approach Control

운영 중인 관제탑은 있으나 approach control이 없는 공항에 접근하는 경우에는 ATC가 다음과 같은 적절한 정보와 지시를 통해 approach/outer fix로 향하는 clearance를 발부한다.

1. fix의 명칭

2. 유지해야할 고도

3. 체공 정보와 expected approach clearance time

4. 차후의 교신과 연관된 지시. 여기에는 다음을 포함한다:

a) 교신할 시설

b) 교신 시기 및 위치

c) 사용해야할 주파수

ATIS를 이용할 수 있다면 조종사는 관제사와의 최초 교신 전에 ATIS 주파수를 확인하여 다양한 정보들(예를 들어 ceiling, 시정, 풍향 및 풍속, 고도계 세팅, 계기 접근, 그리고 활주로)을 얻어야 한다. 만약 ATIS가 없다면 ATC가 가장 가까운 기상 보고소로부터 기상 정보를 제공한다.

Approach to an Airport With an Operating Tower, With an Approach Control

접근 관제를 위해 레이더가 승인되어 있다면 IAP와 함께 vector를 제공하기 위해 레이더가 사용된다. radar vector는 경로 안내를 제공할 뿐만 아니라 항적들을 final approach course로 신속하게 처리할 수 있다. 그림 10-9는 관제탑과 접근 관제소가 운영 중인 공항의 IAP를 나타낸다.

이러한 레이더 서비스를 제공하는 접근 관제 시설은 다음과 같은 방식으로 운영된다:

1. 입항 항공기는 수직 분리와 함께 비행경로에 가장 적절한 outer fix로 승인되고 필요하다면 체공 정보가 주어진다.

2. 만약 ARTCC와 approach control 간에, 혹은 서로 다른 approach control 시설 간에 관제 이양이 이루어진다면 입항 항공기가 공항이나 특정 fix로 승인된다.

a) 연이은 입항 항공기들은 수직 분리 대신 레이더 분리를 통해 approach control로 이양될 수 있다.

b) approach control로 이양된 후 항공기는 적절한 final approach course로 vector 된다.

3. 항공기 간격 및 분리에 필요한 대로 radar vectors와 altitude/flight levels가 발부된다. 접근 관제소에서 발부한 heading으로부터 벗어나지 않는다.

4. 간격이나 그 외 이유로 인해 final approach course를 가로지르는 vector를 제공해야 한다면 ATC는 이를 항공기에 알려야 한다. approach course를 곧 교차함에도 불구하고 항공기가 final approach course를 가로질러 vector 될 것이라는 ATC 통보를 받지 못하였다면 조종사는 관제사에게 의문을 제기해야 한다. approach clearance가 발부되기 전까지는 final approach course를 향해 선회해서는 안 된다. 이러한 clearance는 final approach course를 교차하기 위한 final vector와 함께 발부된다. 이러한 vector는 항공기가 final approach fix에 도달하기 전에 final approach course에 설정되도록 해준다.

5. 항공기가 final approach course에 설정되었다면 다른 항적과의 레이더 분리가 유지된다. 조종사는 clearance에서 지정된 NAVAID(ILS, VOR, NDB, GPS, 등등)를 주요 항법 수단으로 사용해서 접근을 완료해야 한다.

6. final approach fix를 통과한 후 조종사는 접근을 완료하거나 실패 접근 절차를 수행해야 한다.

7. 착륙이 완료되거나 advisory frequency로 변경하라는 지시를 받으면(비관제 공항에서) 레이더 서비스가 자동으로 종료된다.

Radar Approaches

radar approach를 수행할 경우 조종사는 관제사로부터 경로 안내와 고도 안내를 받는다. 이는 조종사가 비상 상황이거나 조난 상황일 때 선택할 수 있는 방법이다.

radar approach에 필요한 유일한 공중 장비는 라디오 송수신기이다.

레이더 관제사는 항공기가 활주로 중심선에 연장되도록 vector를 제공한다. 관제사는 조종사가 지표면의 시각 참조물을 통해 접근 및 착륙을 완료할 때까지 vector를 제공한다. radar approach에는 두 가지 유형이 있다: PAR(precision)과 ASR(Surveillance).

모든 조종사들은 radar approach를 요청할 수 있으며 항적을 신속히 처리하기 위해 radar approach가 제공될 수도 있다. 허나 ASR은 비정상 상황이거나 비상 상황이 아니면, 혹은 ATC 운영 요건이 있지 않으면 승인되지 않을 수 있다. 조종사는 PAR이나 ASR을 승인한다 하더라도 공항의 기상 최저치는 준수해야 한다. 보고된 기상이 최저치 이하라면 radar approach를 수행할지 결정하는 것은 조종사에게 달려있다.

PAR과 ASR의 최저치는 FAA TPP에 게재된다. 그림 [10-10]

PAR은 관제사가 조종사에게 고도와 방위에 대해 매우 정확한 항법 안내를 제공하는 접근이다.

관제사는 항공기가 착륙 활주로의 중심선에 정렬되도록 heading을 제공한다. 조종사는 glidepath가 교차되기 대략 10 ~ 30초 전에 이를 예상하라는 지시를 받는다. 접근에 대해 게재된 DH(decision height)는 오직 조종사가 요청하는 경우에만 제공된다. 항공기가 glidepath로부터 위/아래로 벗어나는 것이 확인되면 관제사는 “slightly”나 “well”이라는 용어를 통해 그 정도를 알려주며 조종사는 항공기의 하강률/상승률을 조정하여 glidepath로 되돌아가야 한다. 항공기 고도와 관련하여 trend information 또한 발부되며 이는 “rapidly”와 “slowly”라는 용어를 통해 수식될 수 있다(예를 들어, “well above glidepath, coming down rapidly”)

touchdown으로부터의 거리는 최소 1마일마다 한 번씩 주어진다. 항공기가 방위각 및/혹은 고도에 대하여 지정된 안전 구역을 벗어날 경우 관제사는 실패 접근이나 특정 경로를 비행하라 지시한다(단, 조종사가 runway environment를 확인한 경우 제외). 항공기가 DH에 도달하기 전까지는 방위각과 고도에 대한 항법 안내가 조종사에게 제공된다. 항공기가 landing threshold를 통과하기 전까지는 관제사로부터 advisory course and glidepath 정보가 제공된다. 이때 조종사는 활주로 중심선으로부터 조금만 벗어나도 이를 통보받는다. 접근이 완료되면 레이더 서비스가 자동으로 종료된다.

ASR은 관제사가 방위각 안내만을 제공하는 접근이다.

관제사는 항공기가 착륙 활주로의 중심선에 정렬되도록 heading을 제공한다. surveillance approach에 사용되는 레이더 정보는 precision approach에 사용되는 레이더 정보보다 상당히 덜 정밀하기 때문에 접근의 정확도가 높지 않으므로 더 높은 기상 최저치가 적용된다. 비록 고도 정보는 제공되지 않지만 MDA(혹은 해당하는 경우에는 step-down fix MCA와 그 이후의 MDA)로 하강을 시작할 시기는 제공된다. 또한 조종사는 MAP(Missed Approach Point)의 위치, 그리고 활주로(혹은 공항, 헬기장, MAP)로부터 1마일 단위의 항공기 위치를 제공받는다.

조종사가 요청할 경우 매 1마일마다 recommended altitudes가 발부된다. 이는 절차에 대해 설정된 descend gradient를 기초로 하며 MDA로부터 마지막 1마일까지 발부된다. 보통 항공기가 MAP에 도달하기 전까지 항법 안내가 제공된다.

radar approach가 완료되면 레이더 서비스가 자동으로 종료된다.

레이더 관제 하에서 directional gyro나 그 외 stabilized compass의 고장을 경험하는 조종사는 no-gyro approach를 이용할 수 있다. 이러한 상황이 발생하였다면 조종사는 해당 사실을 ATC에 알린 다음 no-gyro vector나 no-gyro approach를 요청해야 한다. directional gyro나 그 외 stabilized compass를 장비하지 않은 항공기의 조종사가 레이더 관제를 원하는 경우에도 no-gyro vector나 no-gyro approach를 요청할 수 있다. 조종사는 모든 선회를 표준율 선회로 수행해야 하며 지시를 받는 즉시 선회를 수행해야 한다. (예를 들어 “TURN RIGHT.” “STOP TURN.”) surveillance approach나 precision approach를 수행하는 경우에는 final approach를 향하여 선회를 한 후에 모든 선회를 반표준율 선회로 수행하도록 지시받는다.

Radar Monitoring of Instrument Approaches

PAR 시설은 계기 접근 중인 항공기를 모니터링 하며 기상이 VFR minimums(1,000 and 3) 미만일 때, 야간일 때, 혹은 조종사가 요청하였을 때 레이더 조언을 발부한다. 이러한 서비스는 PAR Final Approach Course가 항법보조시설의 final approach와 일치하는 경우, 그리고 PAR이 현재 운영 중인 경우에만 제공된다. 접근을 위한 주요 수단으로 NAVAID를 선택하였기 때문에 레이더 조언은 오직 보조 수단으로 사용된다.

ATC는 조종사가 final approach를 시작하기 전에 레이더 조언이 송신될 주파수를 알려준다. 어떤 이유로든 레이더 조언을 제공할 수 없다면 이를 알린다.

레이더를 통해 얻은 조언 정보로는 다음이 포함된다:

1. final approach fix(비정밀 접근) 통과 정보, 혹은 outer marker나 outer marker를 대신하여 사용되는 fix(정밀 접근) 통과 정보.

2. 고도 및/혹은 방위각 위치와 움직임 대한 추세 정보.

3. 반복되는 조언에도 불구하고 항공기가 PAR 안전 구역을 벗어나거나 과한 편차가 발생하였다면 조종사에게 실패 접근을 수행하라 알린다(단, 조종사가 지상의 시각 참조점을 확인한 경우 제외).

접근 종료 시 레이더 서비스가 자동으로 종료된다. [그림 10-11]

Timed Approaches From a Holding Fix

많은 수의 항공기가 approach clearance를 기다리고 있다면 holding fix에서 timed approach가 수행된다. 관제사는 특별히 “timed approaches are is progress”라 명시하지는 않는다. 대신 FAF(비정밀 접근), 혹은 outer marker나 outer marker를 대신하여 사용되는 fix(정밀 접근)를 떠나는 시간이 할당된다는 것은 timed approach 절차가 사용되고 있음을 의미한다.

다음과 같은 조건이 충족되면 timed approach를 수행할 수 있다:

1. 접근을 수행하는 공항의 관제탑이 운영 중이다.

2. 관제탑과 교신하라는 지시가 내려지기 전까지는 center나 approach와 교신을 유지한다.

3. 두 개 이상의 MAP를 사용할 수 있다면 모두 course reversal을 필요로 하지 않아야 한다.

4. 하나의 MAP만 사용할 수 있다면 다음 조건들이 충족되어야 한다:

a) course reversal을 필요로 하지 않아야 함.

b) 보고된 ceiling과 visibility가 가장 높은 circling minimums 이상이어야 함.

5. 접근 허가를 받았을 때 조종사는 procedure turn을 수행해서는 안 된다.

Approaches to Parallel Runways

parallel approach 절차를 통해 두 개나 세 개로 이루어진 평행 활주로를 향하여 ILS 접근을 수행할 수 있다. parallel approach는 활주로 중심선간의 간격이 최소 2,500ft 이격된 평행 활주로가 있는 공항을 향하여 parallel ILS approach를 수행할 수 있도록 하는 ATC 절차이다. parallel approach가 진행 중이라면 조종사는 양쪽 활주로에 대한 접근이 진행 중임을 보고받는다.

다음 조건이 만족되면 simultaneous approach가 허가된다:

1. 활주로 중심선이 4,300 ~ 9,000ft 이격된 경우

2. final monitor controllers를 갖춘 경우

3. 레이더 모니터링이 이루어지는 경우. 이는 서로 인접한 평행 접근 경로들로부터 항공기간 분리를 보장하기 위함.

적절한 활주로를 식별하기 위하여 접근 차트에 “simultaneous approaches authorized RWYS 14L and 14R”이라는 note가 표시된다. simultaneous parallel approach가 진행 중이라는 조언을 받았다면 조종사는 접근 관제사에게 즉시 오작동 장비를 알려야 한다.

parallel approach를 수행하기 위해선 상황 인식이 강화되어야 한다. simultaneous parallel approach를 수행하는 항공기들은 서로 가까이 있으므로 조종사는 ATC clearances와 접근 절차를 확실히 준수해야 한다. 조종사는 접근 차트의 다음 정보들에 특히 주의해야 한다: 접근의 명칭 및 번호, localizer 주파수, inbound course, glideslope intercept altitude, DA/DH, missed approach instructions, special notes/procedures, 할당받은 활주로, 그리고 인접 활주로와의 근접도. 또한 조종사는 교신을 지속적으로 모니터링 해야 하며 불필요하게 긴 무선 송신을 피해야 한다.

Side-Step Maneuver

ATC는 1,200ft 이하로 이격된 두 개의 parallel runways 중 하나에 side-step maneuver를 인가한 후 인접 활주로에 straight-in landing을 허가할 수 있다. side-step maneuver를 수행하는 항공기는 ATC가 명시한 비정밀 접근을 수행하도록, 그리고 인접한 평행 활주로에 착륙하도록 인가된다. (예를 들어, “Cleared ILS runway 7 left approach, side-step to runway 7 right.”) 조종사는 활주로나 runway environment를 육안으로 확인하였다면 최대한 빨리 side-step maneuver를 수행해야 한다. 인접 활주로로 향하는 landing minimums는 비정밀 접근 기준을 기초로 한다. 따라서 해당 landing minimums는 주 활주로의 precision minimums보다 높지만 보통 circling minimums보다는 낮다.

Circling Approaches

공항 상공을 선회해야 하거나, 착륙을 위해 기동을 해야 하거나, 혹은 접근 차트에 straight-in minimums가 지정되지 않은 경우에는 접근 차트의 “CIRCLING”에서 명시하는 landing minimums가 적용된다. [그림 10-11]

계기 접근 차트에 게재된 circling minimums는 circling area 내에서 최소 300ft의 장애물 회피를 제공한다. [그림 10-12] circling approach 도중 조종사는 활주로를 계속 육안으로 확인해야 하며 착륙을 위한 최종 강하 지점에 도달하기 전까지는 circling minimums 이하로 비행해서는 안 된다. circling minimums는 단지 minimums에 불과하다는 것을 기억하는 것이 중요하다. 기상(ceiling)이 괜찮다면 VFR 장주 고도에 더 가까운 고도로 비행한다. 이는 모든 기동을 더욱 안전하게 만들며 착륙 활주로를 바라보는 모습을 더욱 보편적이게 만들어준다.

그림 10-13은 circling approach에서 사용할 수 있는 패턴을 보여준다. A 패턴은 final approach course가 활주로 중심선을 90도 미만으로 교차하는 경우, 그리고 base leg를 설정할 수 있을 만큼 일찍 활주로를 발견한 경우에 비행될 수 있다. 활주로를 너무 늦게 확인하여 A 패턴을 비행할 수 없다면 B처럼 비행한다. final approach 방향의 반대쪽으로 착륙하는 것이 바람직한 경우, 이와 동시에 downwind leg를 향해 선회를 할 수 있을 만큼 충분히 일찍 활주로를 발견한 경우에는 C 패턴을 비행한다. downwind leg를 향하여 선회를 하기엔 활주로를 너무 늦게 확인하였다면 D 패턴을 비행한다. 패턴에 상관없이 조종사는 circling area 내에 머물도록 항공기를 기동해야 한다. circling approach category에 대한 설명은 각 TPP의 section A(“Terms and Landing Minima Data”)를 참조한다. 패턴을 결정하는 기준은 개인 비행 기량과 항공기 성능 특성에 달려있다. 패턴 비행 시 조종사는 다음 요소들을 고려해야 한다: 공항 디자인, ceiling과 visibility, 풍향과 풍속, final approach course와의 정렬, final approach fix에서 활주로까지의 거리, 그리고 ATC instructions.

IAP Minimums

기상상태가 해당 계기접근절차의 착륙기상최저치 미만인 경우에는 결심고도(DH) 또는 최저강하고도(MDA)보다 낮은 고도로 착륙을 위한 접근을 시도하지 아니할 것. 다만, 다음 각 목의 요건에 모두 적합한 경우에는 그러하지 아니하다.

1. 정상적인 강하율에 따라 정상적인 방법으로 그 활주로에 착륙하기 위한 강하를 할 수 있는 위치에 있을 것.

2. 비행시정이 해당 계기접근절차에 규정된 시정 이상일 것.

3. 활주로에 대한 다음의 시각 참조점들 중 적어도 하나를 조종사가 보고 식별할 것:

a) Approach light system: 조종사가 진입등의 구성품 중 붉은색 측면등(red side row bars) 또는 붉은색 최종진입등(red terminating bars)을 명확하게 보고 식별할 수 없는 경우에는 활주로의 접지구역표면으로부터 30미터(100피트) 높이의 고도 미만으로 강하할 수 없다.

b) Threshold

c) Threshold markings

d) Threshold lights

e) REIL(Runway end identifier lights)

f) VASI(Visual approach slope indicator) or PAPI(Precision Approach Path Indicator)

g) Touchdown zone or touchdown zone markings

h) Touchdown zone lights

i) Runway or runway markings

j) Runway lights

※ 이와 관련된 내용은 항공안전법 시행규칙에서 확인할 수 있다(링크: https://www.law.go.kr/법령/항공안전법시행규칙/(20240531,01341,20240531)/제181조).

※ 각 시각 참조점들을 그림으로 보고싶다면? (https://www.boldmethod.com/blog/lists/2024/03/the-ten-things-you-need-to-see-to-land-on-an-instrument-approach/) 참조.

Missed Approaches

MAP는 각 계기 접근에 대해 설정되며 이는 조종사가 장애물 회피를 유지하면서 다시 항로로 되돌아갈 수 있게 해준다. 실패접근 절차는 차트에 텍스트 및 그림으로 표시된다. 실패접근은 조종실 업무가 가장 많을 때 수행되므로 접근을 수행하기 전에 실패접근 절차를 연구 및 숙지해야 한다.

MAP 수행 시 상승 출력과 상승 자세를 설정해야 한다. 상승을 위해 항공기 외장을 설정하고, 적절한 heading으로 선회하고, 실패 접근이 수행되었음을 ATC에 알리고, 차후의 clearance를 요청한다.

MAP에 도달하기 전에 실패 접근이 시작되었다면 접근 차트에 명시된 대로 IAP를 계속 비행한다(단, ATC가 달리 승인한 경우 제외). 선회를 시작하기 전에 MDA나 DA/DH 이상으로 MAP를 통과한다.

circling-to-land 도중 시각 참조물을 상실하였다면 적절한 MAP를 수행한다. 착륙 활주로를 향하여 초기 상승 선회를 수행한 다음 missed approach course를 교차 및 비행하기 위해 기동한다.

다음 상황인 경우 조종사는 즉시 MAP를 수행해야 한다:

1. DA/DH나 MDA 미만을 운항하기 위한 조건이 충족되지 않은 경우.

2. MDA 이상에서 circling 도중 공항이 보이지 않는 경우.

3. ATC가 지시한 경우.

Landing

IAP에서 규정하는 시정보다 현재 비행 시정이 더 낮다면 조종사는 착륙을 수행할 수 없다(14 CFR part 91). ATC는 현재 사용중인 활주로의 시정을 조종사에게 제공한다. 이는 우세 시정, RVV(runway visual value), 혹은 RVR(runway visual range)일 수 있다. 허나 비행 시정이 접근 차트의 착륙 조건을 충족하는지에 대한 여부는 오직 조종사만이 판단할 수 있다. 만약 비행 시정이 접근 최저치를 만족한다면 착륙이 가능하다. 만약 비행 시정이 접근 최저치보다 낮다면 조종사는 보고된 시정에 관계없이 실패 접근을 수행해야 한다.

IAP 차트에 게재된 착륙 최저치는 계기 접근 관련 장비들과 visual aids가 전부 작동하는 상태를 기반으로 한다. 장비나 visual aids가 작동하지 않는 경우에는 더 높은 최저치가 필요하다. 예를 들어 만약 ALSF-1 approach lighting system이 작동하지 않는다면 ILS 시정 최저치가 1/4마일 증가해야 한다. 만약 두 개 이상의 장비가 작동하지 않는다면 해당 장비들이 필요로 하는 최저치들 중 가장 높은 값만큼 착륙 최저치가 상승한다. ILS glideslope이 작동하지 않는 상황에 대한 최저치는 localizer minimums로 게재된다. 작동하지 않는 장비가 접근 최저치에 미치는 영향에 대해서는 각 TPP의 “Inoperative Components of Visual Aids Table”를 참조한다.

Instrument Weather Flying

Flying Experience

VFR 비행 경험과 IFR 비행 경험이 많아질수록 조종사는 더더욱 능숙해진다. 조종사는 항적이 많은 공항을 비행함으로써 VFR 경험을 얻을 수 있다. 이러한 유형의 비행은 항공기 조종, 항법, 교신, 그리고 기타 조종실 업무들 사이에 주의를 분배하는 기술을 연마하게 해준다. IFR 경험은 야간 비행을 통해 얻을 수 있다. 이는 계기 숙련도와 자신감을 향상시킨다. IFR로 비행을 진행할지, 혹은 날씨가 호전되기를 기다릴지는 조종사의 판단이다.

Recency of Experience

계기 조종사에게 있어 currency는 매우 중요한 고려사항이다. Part 91의 조건을 충족하지 않는 한 어떠한 조종사도 VFR minimums 미만의 기상 조건에서 PIC로 행동할 수 없다. 이는 최소 조건임을 기억하라.

Airborne Equipment and Ground Facilities

규정은 IFR 비행 계획서를 제출하기 위한 최소 장비를 명시한다. IFR 비행을 위해 항공기, 그리고 항법/교신(NAV/COM) 장비의 적합성을 확인하는 것은 조종사의 책임이다. 성능 한계, 부속품, 그리고 장비의 전반적인 상태는 기상, 경로, 고도, 비행과 관련된 지상 시설, 그리고 조종실 업무와 직접적으로 관련된다.

Weather Conditions

IFR 조종사는 VFR 비행에 영향을 미칠 수 있는 기상 조건뿐만 아니라 그 외 기상 현상들(예를 들어 뇌우, 난기류, 착빙, 그리고 시정)의 영향을 고려해야 한다.

Turbulence

난기류는 가벼운 흔들림부터 과도한 속도/고도 변화에 이르기까지 다양할 수 있다. 관련 위험을 줄이기 위해 조종사는 난기류를 회피하는 방법, 그리고 난기류 조우 시 이를 다루기 위한 조종 기술을 배워야 한다.

난기류 회피는 철저한 비행 전 기상 브리핑에서 시작된다. 난기류의 가능성이 존재하는 영역을 결정하기 위해 많은 기상 보고들과 예보들을 사용할 수 있다. 여기에는 WW(Severe Weather Warning), WS(SIGMET), WST(Convective SIGMET), WA(AIRMET), AC(Severe Weather Outlook), CWA(Center Weather Advisory), FA(Area Forecast), 그리고 Pilot Reports(UA 혹은 PIREPs)를 포함한다. 뇌우는 항상 난기류를 나타내므로 현재 보고된, 그리고 예보된 뇌우 활동에 항상 관심을 가져야 한다. 또한 제트 기류와 연관된 CAT(clear air turbulence), 거친 지형 상공의 강한 바람, 그리고 빠르게 이동하는 한랭 전선은 난기류를 나타내는 좋은 지표이다.

조종사는 비행 중 난기류의 징후에 주의해야 한다. 예를 들어 수직으로 발달한 구름(예를 들어 적운, 탑상적운, 그리고 적란운)은 대기의 불안정, 그리고 난기류의 가능성을 나타낸다. 렌즈구름(standing lenticular)은 비록 수직으로 발달하지는 않지만 강한 산악파를 나타낸다. en route에서 조종사는 HIWAS(hazardous inflight weather advisory service) 방송을 모니터링 할 수 있다. 혹은 난기류와 관련된 최신의 PIREP을 위해 가장 가까운 FSS, 혹은 EFAS(En Route Flight Advisory Service)에 교신할 수 있다.

(ATP: 구름을 생성하기에 충분한 수분이 산의 풍하쪽에 존재하는 경우 산악파와 관련하여 발생하는 가장 낮은 구름은 rotor clouds이다. 이는 정상파의 각 마루(crest) 아래에 존재한다.)

강한 뇌우와 연관된 난기류를 피하기 위해서는 뇌우로부터 최소 20마일의 간격을 두어야 한다. 뇌우 상공의 맑은 하늘에서도 난기류가 존재할 수 있다. 이를 피하기 위해서는 thunderstorm top 고도에서의 바람 10노트 당 최소 1,000ft 씩 상승한다. 마지막으로 뇌우 하단의 난기류를 과소평가하지 않는다. 뇌우 속을 비행하려고 절대 시도하지 않는다. 폭풍 속의 난기류와 wind shear는 매우 위험할 수 있다.

moderate ~ severe 강도의 난기류를 맞이한 경우 항공기 제어가 어려우며 계기 scan을 유지하기 위해선 상당한 집중력이 필요된다. [그림 10-14] 조종사는 즉시 출력을 줄인 다음 POH/AFM에 명시된 recommended turbulence penetration speed로 항공기를 감속해야 한다. 항공기에 가해지는 하중 계수를 최소화하기 위해 날개를 수평으로 유지하고 pitch attitude를 일정하게 유지해야 한다. 항공기가 위아래로 요동칠 경우 그대로 둔다. 왜냐하면 고도를 일정하게 유지하려는 기동은 항공기에 가해지는 응력을 증가시킬 뿐이기 때문이다. 필요한 경우 조종사는 이러한 요동을 ATC에 보고한 다음 block altitude clearance를 요청한다.

난기류의 위치와 강도에 대한 가장 좋은 정보 출처는 PIREP이다. 따라서 조종사는 AIM에서 설명하는 난기류 보고 기준을 숙지해야 한다. 또한 AIM에는 난기류와 관련된 PIREP 보고 절차가 포함되어 있다.

Structural Icing

IMC(instrument meteorological conditions) 비행은 그 특성상 visible moisture(예를 들어 구름) 내를 운항해야 한다. 특정 온도에서 이러한 수분은 항공기에서 얼어붙어 무게 증가, 성능 저하, 그리고 예측할 수 없는 공기역학적 특성을 유발할 수 있다. 이러한 위험 상황을 피하기 위해서는 착빙의 회피, 그리고 착빙의 인지 및 신속한 조치를 이해해야 한다.

(ATP: 비행 중 구조적 착빙이 발생하기 위해선 두 가지 조건이 필요하다. (1) 항공기가 반드시 visible water [예를 들어 비나구름]를 비행해야 한다 (2) 해당 고도의 기온이 영하여야 한다.)

(ATP: visible rain이 존재하며 대기 온도가 영하인 경우 조종사는 severe inflight icing을 주의해야 한다.)

구조적 착빙은 항공기 외부에 얼음이 쌓이는 것을 말하며 이는 세 가지로 분류된다: rime ice, clear ice, mixed ice. 얼음이 형성되기 위해선 공기 중에 수분이 존재해야 하며 공기는 섭씨 0도(화씨 32도) 이하로 냉각되어야 한다. 공기역학적 냉각으로 인해 에어포일의 표면 온도가 낮아질 수 있으므로 설령 주변 온도가 영하보다 살짝 높다 하더라도 동체에 얼음이 형성될 수 있다.

물방울이 작을 때, 그리고 물방울이 항공기 표면에 닿자마자 얼어붙을 때 rime ice가 형성된다. 이러한 유형의 착빙은 보통 날개의 앞전, 혹은 struts와 같은 곳에 형성된다. rim ice는 다소 거칠어 보이는 외형을 가지며 우윳빛 흰색을 띈다.

clear ice는 보통 큰 물방울이나 어는 비로부터 형성된다. 이는 투명하고, 잘 보이지 않으며, 에어포일의 모양을 바꿀 수 있기 때문에 가장 위험한 유형의 착빙이다.

mixed ice는 clear ice와 rime ice의 혼합물이다. mixed ice는 두 착빙의 나쁜 특성을 모두 가지고 있으며 빠르게 형성될 수 있다. 얼음 입자들이 clear ice에 박혀 매우 거친 축적물을 만들어낸다. 그림 10-15의 표는 다양한 유형의 착빙이 형성되는 온도가 나와 있다.

구조적 착빙이 발생한 경우 상황이 계속 악화될 수 있다. 따라서 의도치 않은 착빙 발생 시 추가적인 얼음 축적을 방지하기 위한 조치를 취하는 것이 중요하다. anti-ice system이나 deice system이 제공하는 보호 수준에 관계없이 조종사는 우선 visible moisture를 벗어나야 한다. 이는 cloud base 아래로 하강하는 것, cloud top 위로 상승하는 것, 혹은 다른 경로로 선회하는 것을 의미할 수 있다. 만약 이것이 불가능하다면 조종사는 영상(+) 온도가 존재하는 고도로 이동해야 한다. 조종사는 ATC에 착빙 상황을 보고해야 한다. 만약 착빙이 위험할 경우 조종사는 ATC에게 새로운 경로나 고도를 요청해야 한다. 착빙 강도 보고에 대한 내용은 AIM을 참조한다.

(ATP: 착빙 조건에서 상승하는 도중 낮은 속도로 인하여 얼음이 쌓이기 쉽다. 낮은 속도는 곧 높은 받음각을 의미한다. 이로 인해 비행기 밑면이 착빙 조건에 노출되어 얼음이 쌓일 수 있다.)

Fog

계기 조종사는 안개가 형성되는 조건을 예측하는 방법, 그리고 비행 초기에 적절한 조치를 취하는 방법을 배워야 한다. 비행 전에 현재 기상, 그리고 예보 기상을 면밀히 조사하여 안개의 형성 가능성을 확인할 수 있다. 안개 고려 시 조종사는 충분한 예비 연료, 그리고 교체비행장을 계획해야 한다. 비행 중 조종사는 EFAS, ATIS, 그리고 ASOS/AWOS로부터 기상 정보를 확인하여 안개를 확인해야 한다.

두 가지 조건이 안개의 형성으로 이어진다. 바로 공기가 포화 상태로 냉각된 경우, 혹은 공기에 충분한 수분이 추가된 경우이다. 안개는 온도/이슬점 차이가 5도 이하일 때 발생할 수 있다. 기온이 낮아지는 해질녘 즈음에 도착할 예정인 조종사들은 안개의 가능성을 특히 신경 써야 한다.

Volcanic ash

화산 폭발은 거친 먼지를 포함하는 화산재 구름을 만들며 이는 비행 운영에 위협을 가한다. 더욱 위험한 것은 이러한 화산재 구름들이 일반적인 구름들과 쉽게 구별되지 않는다는 점이다.

항공기가 화산재 구름에 진입할 경우 먼지 입자와 연기가 객실 내에서 눈에 띄기 시작할 수 있다(종종 전기 화재의 냄새가 동반됨). 화산재 구름 안에서 항공기는 번개와 코로나 방전을 경험할 수 있다. 화산재의 거친 특성으로 인해 windscreen이 긁혀서 전방 시야가 감소될 수 있다. 또한 동정압 시스템이 막혀서 계기 고장이 발생할 수도 있다. 피스톤 엔진 항공기와 제트 엔진 항공기 모두 심각한 엔진 손상을 경험할 수 있다.

화산재를 피하기 위해 모든 노력을 기울여야 한다. 화산재 구름은 바람에 의해 이동하기 때문에 조종사는 화산의 upwind 쪽으로 비행을 계획해야 한다. 육안 확인, 그리고 항공기 레이더는 화산재 구름을 피하기 위한 유용한 수단으로 여겨지지 않는다. 화산 폭발을 목격한 조종사, 혹은 화산재를 조우한 조종사는 즉시 이 정보를 pilot report 형식으로 보고해야 한다. NWS(National Weather Service)는 화산 폭발을 모니터링하며 화산재의 궤적을 측정한다. 이러한 정보는 SIGMET의 형태로 조종사들에게 전달된다.

화산에 대한 정보를 얻을 수 있는 최고의 출처는 PIREP이다. 화산 폭발을 목격한 조종사, 혹은 화산재를 조우한 조종사는 가까운 기관에 즉시 알려야 한다. VAFTAD(Volcanic Ash Forecast Transport and Dispersion) 차트 또한 이용할 수 있다. 이 차트는 화산 폭발 후 대기 중 화산재 구름 위치를 나타내며 6시간과 12시간 간격에 걸쳐 화산재 확산을 예측한다.

Thunderstorms

뇌우는 조종사들에게 알려진 거의 모든 위험 기상을 하나로 묶어둔 것이다. 난기류, 우박, 비, 눈, 번개, 지속적인 상승기류와 하강기류, 그리고 착빙이 모든 뇌우에 존재한다. 다가오는 뇌우의 전면을 향하여 이륙하지 않는다. 뇌우 탐지 장비가 없는 항공기를 비행하는 경우 뇌우 활동이 의심되는 지역으로 비행하지 않는다. [그림 10-16]

뇌우의 외부 모습과 뇌우 속 난기류(혹은 우박)의 강도 간에는 상관관계가 없다. 모든 뇌우는 위험하다 간주되어야 한다(특히 35,000ft 이상의 top을 가진 뇌우는 매우 위험함).

지상 기상 레이더나 공중 기상 레이더는 보통 moderate ~ heavy 강도의 강수 지역을 반사한다(레이더는 난기류를 탐지하지는 않음). 난기류의 빈도 및 강도는 보통 레이더 반사율에 따라 증가한다. 20 ~ 30마일 이하로 분리된 강력한 레이더 에코 영역들 사이를 통과하는 비행경로에는 severe turbulence가 있을 수 있다.

-5도(섭씨)와 +5도 사이의 고도를 운항할 때 항공기가 번개를 맞을 확률이 가장 높다. 또한 뇌우 근처의 맑은 하늘을 비행할 때에도 번개에 맞을 수 있다. 뇌우를 피하는 것이 항상 최선의 방법이다.

Wind Shear

wind shear는 짧은 거리에서의 풍속 및/혹은 풍향 변화로 정의될 수 있다. 이는 수평 방향이나 수직 방향으로 존재할 수 있다(때로는 둘 다 존재함). wind shear는 모든 고도에서 발생할 수 있다(허나 이착륙 도중이 가장 큰 관건이다). wind shear는 보통 뇌우, 그리고 저고도 기온역전과 관련된다(제트 기류와 전선 또한 wind shear의 원인이다).

계기 접근 도중 tailwind가 headwind로 변화할 경우 대기속도가 증가하고 기수가 높아져서 항공기가 활공경로 위로 상승한다. [그림 10-17] headwind가 tailwind로 변화할 경우 그 반대 영향이 발생하여 항공기가 활공경로 아래로 가라앉는다.

headwind shear 이후의 tailwind/downdraft shear는 특히나 위험하다. 왜냐하면 headwind shear에 대응하여 조종사가 출력을 줄이고 기수를 낮춰뒀기 때문이다. 이때 tailwind shear가 발생하면 항공기가 nose-low/power-low 상태에 놓여서 회복이 어려워진다(특히 지상 근처인 경우). 이러한 유형의 wind shear 시나리오는 뇌우의 정면을 향하여 접근할 때 발생할 수 있다. 조종사는 접근 도중 wind shear의 징후를 경계해야 한다. 만약 wind shear의 징후가 발생하였다면 즉시 실패 접근을 수행한다. 저고도에서 wind shear를 조우하면 회복이 불가능할 수 있다.

조종사에게 wind shear를 알리기 위하여 일부 공항에는 LLWAS(Low-Level Wind Shear Alert System)가 설치되어 있다. LLWAS는 centerfield wind indicator와 몇몇 boundary-wind indicators로 구성된다. 이 시스템을 통해 관제사는 wind discrepancy(wind shear의 가능성을 나타내는 지표) 경보를 받으며 관제사는 이러한 정보를 조종사에게 제공한다. 조종사에게 발부되는 전형적인 wind shear 경보는 다음과 같다:

“Runway 27 arrival, wind shear alert, 20knot loss 3 mile final, threshold wind 200 at 15”

관제사는 runway 27로 입항하는 항공기에게 약 3마일 부근에서 20노트의 감속을 발생시키는 wind shear가 예상됨을, 그리고 난기류를 만날 수 있음을 조언하고 있다. 그리고 runway 27에 대한 지표면 바람은 200도에서 15노트로 보고되었다.

wind shear를 조우한 조종사는 pilot report를 보고하도록 권장된다. wind shear에 대한 자세한 내용은 AIM을 참조한다.

※ 다음은 Airbus Flight Operations Briefing Notes를 발췌한 내용이다.

Recovery Technique for Windshear Encounter during Takeoff

이륙 활주 도중 windshear가 발생하였다면 지체 없이 다음 기술을 적용하라:

· Before V1:

- 허용할 수 없는 대기속도 변화가 발생하였으며 항공기를 정지시키기에 충분한 활주로가 남아 있다고 판단되는 경우에만 이륙을 중단한다.

· After V1:

- thrust levers를 maximum takeoff thrust(TOGA)로 설정한다.

- VR에서 정상적으로 rotate를 수행한다.

- Flight Director가 지시하는 pitch를 따른다. 만약 FD를 사용할 수 없다면 FCOM(Flight Crew Operating Manual)에서 권장하는 대로 pitch 자세를 설정한다.

VFR-On-Top

VFR conditions를 운항하는 IFR flight plan 조종사는 할당받은 고도 대신 VFR-on-top을 요청할 수 있다. 이는 조종사로 하여금 altitude/flight level을 선택할 수 있게 해준다.

구름, 연무, 연기, 혹은 기타 기상 형성물을 통과하여 상승한 후 IFR 비행 계획서를 취소하려는 경우, 혹은 VFR-on-top을 운영하려는 경우 조종사는 VFR-on-top으로의 상승을 요청할 수 있다. ATC의 인가에는 top report(혹은 top report가 없다는 말), 그리고 VFR-on-top에 도달하였을 때의 보고 요청이 포함된다. 또한 ATC의 인가에는 clearance limit, routing, 그리고 특정 고도에서 VFR-on-top에 도달하지 못하였을 경우의 alternative clearance가 포함될 수 있다.

VFR conditions를 운영 중인 IFR flight plan 조종사는 VFR climb/descend를 요청할 수 있다. “maintain VFR-on-top/maintain VFR conditions”라는 ATC 인가를 받아 VFR conditions를 운항중인 IFR flight plan 조종사는 다음을 수행해야 한다:

1. 14 CFR part 91에서 규정하는 적절한 VFR 고도를 비행한다.

2. 14 CFR part 91에서 규정하는 VFR 시정 및 구름으로부터의 거리 기준을 준수한다.

3. 이 비행에 적용되는 IFR을 준수한다(minimum IFR altitudes, 위치보고, 무선 교신, 비행할 경로, ATC clearance 준수, 등등).

VFR-on-top clearance로 운항 중인 조종사는 고도를 변경하기 전에 먼저 ATC에 알려야 한다. 이는 정확한 항적 정보 교환을 위해서이다.

“maintain VFR-on-top”이라는 ATC 인가는 조종사로 하여금 기상 형성물(층) 상공만을 운영하도록 제한하지 않는다. 이는 기상 형성물들의 위, 아래, 그 사이, 혹은 기상학적 장애물이 없는 지역에서의 운항을 허용한다. 그러나 “VFR-on-top/VFR conditions”로 운항하는 clearance가 IFR 비행 계획서의 취소를 의미하는 것은 아니다.

ATC는 VFR-on-top/VFR conditions로 운영 중인 조종사에게 그들과 연관된 IFR 항적이나 VFR 항적의 정보를 제공할 수 있다. 그러나 VFR conditions으로 운영 중일 때 다른 항적을 see and avoid 하는 것은 조종사의 책임이다.

특정 지역에서는 VFR-on-top이 허가되지 않는다(예를 들어 A 등급 공역). 따라서 VFR-on-top으로 운영 중인 IFR 항공기들은 이러한 공역을 피해야 한다.

VFR Over-The-Top

VFR over-the-top을 VFR-on-top과 혼동해서는 안 된다. VFR-on-top은 VFR 고도를 비행할 수 있게 해주는 IFR clearance이다. VFR over-the-top은 항공기가 구름 상단을 운항하는 동안 VFR 구름 회피 조건을 유지하는 VFR 운영이다. 출발 공항과 목적지 공항의 기상은 좋으나 그 사이에 낮은 overcast 층이 있는 경우 이러한 상황이 발생할 수 있다. 조종사는 VFR departure를 수행하고, VFR conditions 하에 구름 상단 너머로 비행한 다음, VFR descent를 수행하여 목적지 공항에 착륙할 수 있다. VFR 구름 회피 조건이 항상 유지되어야 한다. 비행 중 어떤 부분에서도 IFR clearance가 필요하지 않는다.

Conducting an IFR Flight

이 장에서 소개된 개념들 중 일부를 설명하기 위해 BHM(Birmingham International Airport), Birmingham, Alabama에서 GPT(Gulfport-Biloxi International Airport), Gulfport, Mississippi로 향하는 IFR 비행을 예로 든다. [그림 10-18] 이 비행을 위해 호출부호가 N1230A인 Cessna 182가 사용된다. 항공기는 dual navigation and communication radios, 트랜스폰더, 그리고 IFR enroute · terminal · approach operations가 승인된 GPS 시스템을 갖추고 있다.

Preflight

성공적인 비행은 주로 철저한 비행 전 계획에 달려있다. 비행 전날 저녁에 기상 예보를 확인한 다음 비행 계획을 세우기 시작한다.

기상 채널에 따르면 미국 중서부 상공에 거대한 저기압이 자리한다. 이는 멕시코만으로부터 수분을 끌어올려 낮은 ceiling 및 visibility를 유발할 것이며 앞으로 며칠 동안 개선될 가능성이 거의 없다 말한다. 계획을 시작하기 위해 모든 차트와 참고 자료들을 챙긴 다음 이것들이 최신 상태인지 확인한다. 여기에는 en route charts, approach charts, DP, STAR charts, GPS database, A/FD, navigation log, 그리고 POH/AFM가 포함된다. 출항 및 입항 공항의 차트들뿐만 아니라 비상 공항의 차트들도 필요하다. 또한 지금은 조종사가 특정 비행을 위한 최근의 비행 경험, 숙련도, 몸 상태, 그리고 personal minimums를 고려할 수 있는 좋은 때이다.

출항 및 입항 공항에 익숙해지기 위해 A/FD를 확인한다. 그리고 BHM과 GPT 사이에 preferred route가 있는지 확인한다. 그 다음 비행과 관련된 접근 차트를, 그리고 비행과 연관된 DP나 STAR를 검토한다. 마지막으로 en route charts를 검토하되 minimum en route altitude와 obstacle clearance altitude에 주의를 기울인다.

이러한 검토 후에 최선의 선택지를 고른다. 이 비행의 경우 Brookwood VORTAC을 향하여 Birmingham Three Departure를 사용하고 [그림 10-2], Kewanee VORTAC을 향해 V209를 사용하고, GPS를 사용하여 Gulfport로 향하는 것이 가장 이상적이다. 4,000ft의 고도는 모든 규제 조건들을 충족하며 항공기의 성능에 부합하다.

그 다음 1-800-WX-BRIEF에 전화하여 해당 비행에 대한 outlook weather briefing을 받는다. 여기서 출항 공항, 입항 공항, 그리고 항로에서의 예보가 제공된다. 또한 지금은 NOTAM을 확인할 수 있는 좋은 때이다.

기상 브리핑 제공자에 따르면 출항 예정 시간에 대해 BHM과 GPT의 예보 기상이 landing minimums에 가깝다. 그리고 GPT에서의 NOTAM 정보에 따르면 runway 32의 localizer 서비스가 중단될 예정이며 추후 공지 전까지는 runway 18/36가 폐쇄된다. 또한 해당 비행경로에 TFR(temporary flight restrictions)이 있는지 확인한다.

기상 브리핑을 받은 후에 비행 계획을 계속 진행한다. 각각의 fix들을 경로, 고도, 주파수, 그리고 고도에 따라 나열하고 일부 예비 정보들을 navigation log에 옮긴다. 이러한 정보들을 navigation log에 통합하면 비행 도중 업무량이 줄어든다.

다음으로 해당 비행경로에 대한 standard weather briefing을 온라인으로 받는다. 출항 공항과 목적지 공항의 현재 상태는 low IFR conditions이며 시정은 1/4마일이다:

SURFACE WEATHER OBSERVATIONS

METAR KBHM 111155Z VRB04KT1/4SM FG-RA VV004 06/05 A2994 RMK A02 SLP140

METAR KGPT 111156Z 24003KT1/4SM FG OVC001 08/07 A2962 RMK A02 SLP033

온도/습도 차이가 작기 때문에 visibility와 ceiling이 낮다. 낮에는 기온이 오르면서 상황이 개선될 것으로 보인다. 이 가정을 확인하기 위해 terminal forecast를 확인한다:

TERMINAL FORECASTS

TAF KBHM 111156Z 111212 VRB04KT1/4SM FG VV004 TEMPO 1316 3/4SM OVC004

FM1600 VRB05KT 2SM BR OVC007 TEMPO 1720 3SM DZ BKN009

FM2000 22008KT 3SM -RA OVC015 TEMP 2205 3SM -RA OVC025 FM0500 23014KT P6SM OVC025

FM0800 23013KT P6SM BKN030 PROB40 1012 2SM BR OVC030

TAK KGPT 111153Z 111212 24004KT 1/4SM FG OVC001 BECMG 1317 3SM BR 0VC004

FM1700 24010KT 4SM -RA OVC006 FM0400 24010 5SM SCT080 TEMPO 0612 P6SM SKC

또한 area forecast에 따르면 비행경로를 따라 기상이 점차 개선된다. terminal forecast는 공항 지역 주변 5마일 반경에 대한 정보만을 제공하므로 area forecast를 사용하면 비행경로의 전반적 기상을 더 제대로 이해할 수 있다.

SYNOPSIS AND VFR CLOUDS/WEATHER FORECASTS

SYNOPSIS… AREA OF LOW PRESSURE CNTD OV AL

RMNG GENLY STNRY BRNGNG MSTR AND WD SPRD

IFR TO E TN. ALF…LOW PRES TROF ACRS CNTR PTN

OF THE DFW FA WILL GDLY MOV EWD DURG PD.

NRN LA, AR, NRN MS

SWLY WND THRUT THE PD. 16Z CIG OVC006. SCT

–SHRA. OTLK… IFR SRN ½ … CIG SCT – BKN015

TOPS TO FL250 SWLY WND THRUT THE PD. 17Z AGL

BKN040. OTLK…MVFR CIG VIS.

LA MS CSTL WTRS

CIG OVC001 – OVC006. TOPS TO FL240. VIS ¼ – ¾ SM

FG. SWLY WND. 16Z CIG OVC010 VIS 2 SM BR. OCNL

VIS 3-5SM –RN BR OVC009. OTLK…MVFR CIG VIS.

FL

CIG BKN020 TOPS TO FL180. VIS 1–3 SM BR. SWLY

WND. 18Z BRK030. OTLK…MVFR CIG

현재 보고된 SIGMET이나 PIREP은 없다. 허나 몇몇 AIRMET은 있다: 하나는 IFR conditions, 하나는 전체 경로에 놓인 turbulence, 그리고 다른 하나는 경로의 바로 북쪽에 놓인 icing conditions.

WAUS44 KKCI 111150

DFWS WA 0111150

AIRMET SIERRA FOR IFR VALID UNTIL 111800

AIRMET IFR...OK TX LA AR MS AL FL

TS IMPLY SEV OR GTR TURB SEV ICE LLWS AND

IFR CONDS.

NON MSL HGHTS DENOTED BY AGL OR CIG.

Gulfport의 NOTAM 확인 결과 추후 공지 전까지는 runway 32의 localizer가 작동하지 않으며 runway 18/36은 폐쇄된다. 출항을 위해 runway 6를 계획하였다면 출항을 위한 상승 조건이 충족되는지 확인한다.

GPT 12/006 GPT LOC OS UFN

GPT 12/008 GPT MIRL RWY 18/36 OS UFN

동쪽의 날씨는 상당히 좋기 때문에 Pensacola Regional Airport는 좋은 교체비행장이다.

METAR KPNS 111150Z 21010Z 3SM BKN014 OVC025

09/03 A2973

TAF KPNS 111152Z 111212 22010KT 3 SM BR OVC020

BECMG 1317 4 SM BR OVC025

FM1700 23010KT 4SM –RA OVC030

FM 0400 25014KT 5SM OVC050 TEMPO1612 P6SM

OVC080

만약 기상 최저치가 본인의 personal minimums 미만이라면 출항을 지연한 다음 기상이 개선되는 것을 기다리는 것이 낫다. 이때 다음 단계로 navigation log를 완성할 수 있다. [그림 10-19]

상공 기온 예보와 순항 고도(압력 고도)를 기반으로 POH/AFM을 통해 진대기속도, 순항 출력 설정, 그리고 연료 소모량을 계산한다. 또한 weight-and-balance를 계산하여 이착륙 거리를 결정한다. 기상 조건으로 인해 GPT runway 14에 straight-in landing을 수행해야 한다면 측풍이 발생한다. 따라서 10노트의 측풍을 가정하고 착륙 거리를 계산한 다음 활주로 길이가 착륙을 수행하기 적절한지 결정한다. Pensacola Regional Airport를 교체비행장으로 고려하면서 상공 바람 예보를 통해 예상 비행시간과 연료 소모량을 결정한다. 연료를 가득 채우면 목적지 공항, 교체비행장, 그리고 예비 연료 조건을 모두 만족하면서 쉬지 않고 비행할 수 있다.

navigation log가 완성되면 flight service에 제출할 비행 계획서를 작성한다. [그림 10-20]

최신 기상 브리핑을 위해 FSS에 전화한다. Birmingham INTL airport는 현재 시정 3마일에 700ft overcast로 보고된다. 그리고 Gulfport-Biloxi는 시정 2마일에 400ft overcast로 보고된다. 교체비행장인 Pensacola Regional Airport에서는 충분한 기상 조건이 보고된다(약한 비, 시정 3마일, 그리고 2,000ft overcast).

light icing conditions를 나타내는 몇몇 pilot reports가 제출되었다. 그러나 이러한 보고들은 비행경로의 북쪽에 대한 것이며 이전에 발부되었던 AIRMET과 상응한다. pilot reports에 cloud top이 없긴 하지만 area forecast에 의하면 cloud top이 flight level 240일 것으로 추측된다. 기상 조건이 개선되고 있는 것으로 보이므로 완성해두었던 비행 계획서를 제출할 수 있다.

최신 기상을 분석하여 본인의 personal minimums가 초과되는지 확인한다. 경로를 따라 착빙이 없는 것으로 보고되었으며 온도는 꾸준히 상승하고 있으므로 구조적 착빙은 문제가 되지 않을 것이다. 비행 전 점검 도중 pitot heat가 작동하는지 확인한다. 만약 비행 중 light icing conditions를 조우하였다면 즉시 회피 조치를 수행한다. 이로 인해 GPT에 도달하기 전에 BHM으로 되돌아오거나 중간 지점에 착륙해야 할 수 있다. 비행 도중 go/no-go decsion이 계속적으로 이루어져야 한다.

공항에 도착하였다면 철저한 비행 전 점검을 수행한다. logbook의 quick check를 통해 IFR 비행을 수행하는데 있어 모든 감항성 조건이 충족되는지 확인한다. 여기에는 고도계, 정압 시스템, 그리고 트랜스폰더의 테스트가 지난 24개월 이내에 수행되었는지를 포함한다. 또한 VOR 시스템이 지난 30일 이내에 점검되었는지 확인한다. master switch와 pitot heat을 켠 다음 장치가 너무 뜨거워지기 전에 빠르게 점검한다. 그런 다음 나머지 외부 절차들을 완료한다. 해당 비행은 IFR conditions를 운영하는 것이기 때문에 점검 도중 IFR 장비(alternator belt와 antennas 포함)에 특히 중점을 둔다. 비행 전 점검을 완료한 후 조종실 내의 차트, 연필, 종이, 그리고 navigation log를 정돈한다. 그리고 이때 GPS에 비행 계획서를 입력한다.

Departure

엔진을 시동을 걸은 후에 ATIS를 튼다. 그리고 해당 정보들을 navigation log에 받아 적는다. 현재 기상은 최신 기상 브리핑과 동일하다(시정 3마일 및 700ft overcast). clearance를 받기 위해 clearance delivery를 호출한다:

“Clearance Delivery, Cessna 1230A IFR to Gulfport Biloxi with information Kilo, ready to copy.”

“Cessna 1230A is cleared to Gulfpoty-Biloxi via the Birmingham Three Departure, Brookwood, Victor 209 Kewanee then direct Mindo, Gulfport. Climb and maintain 4000. squawk 0321.”

clearance를 read back한 다음 DP를 검토한다. clearance에서 departure 주파수가 주어지지 않았다. 그러나 DP를 보면 남쪽 지역의 경우 departure 주파수가 123.8이라 적혀 있다. runway 24에서 출항할 것으로 예상되므로 선회를 수행하기 전에 2,100ft까지 상승하라는 instruction에 주의한다. 적절한 주파수로 조정하고 출항 경로에 대해 항법 장비를 설정하였다면 ground에 교신한다. 그리고 다음의 clearance를 받는다:

“Cessna 1230A taxi to runway 24 via taxiway Mike.”

clearance와 항공기 호출부호를 read back한다. airport diagram을 통해 taxi instructions를 검토한 후 지상 활주를 시작한다. 이때 비행계기들이 올바르게 지시하는지 점검한다.

runway 24에 hold short한 다음 before takeoff checklist와 engine run-up을 완료한다. 이륙 준비가 완료되었으면 관제탑에게 알린다. 관제탑은 다음의 clearance를 제공한다:

“Cessna 30A cleared for takeoff runway 24. Caution wake turbulence from 737 departing to the northwest.”

활주로로 이동한다. navigation log에 시간을 기록하고, heading indicator와 magnetic compass가 일치하는지 확인하고, 트랜스폰더가 ALT position인지 확인하고, 모든 등화·장비·pitot heat가 켜져 있는지 확인한다. 737의 항적 난기류를 피하기 위해 737의 이륙 지점을 확인한 다음 그 지점 이전에 이륙한다.

En Route

출항 후에 Birmingham Three Departure에 따라 2,100ft까지 곧장 상승한다. 할당된 고도인 4,000ft까지 계속하여 상승하는 동안 관제탑으로부터 다음과 같은 지시를 수신한다:

“Cessna 30A contact Departure.”

read back 후 DP에서 지정하는 주파수를 통해 departure와 교신한다. 현재 통과하는 고도를 명시해야 departure 관제사가 encoded altitude와 indicated altitude를 비교할 수 있다:

“Birmingham Departure Cessna 1230A climbing through 2700 heading 240.”

Departure가 대답한다:

“Cessna 30A proceed direct to Brookwood and resume own navigation. Contact Atlanta Center on 134.05.”

read back 후 Atlanta Center와 교신한다. 그리고 GPS 장비를 통해 Brookwood VORTAC으로 진행한다. Kewanee VORTAC로 향하던 도중 Atlanta Center가 다음 지시를 발부한다:

“Cessna 1230A contact Memphis Center on 125.975.”

read back 후 Memphis Center에 항공기 호출부호와 현재 고도를 보고한다. Memphis Center가 교신이 이루어졌음을 알린다:

“Cessna 1230A, Meridian altimeter is 29.87. Traffic at your 2 o’clock and 6 miles is a King Air at 5000 climbing to 12000.”

IFR 비행 계획서라 하더라도 조종사들은 여전히 다른 항적을 see and avoid 할 책임을 가진다. Memphis Center의 호출에 acknowledge한 다음 IMC로 인해 항적이 보이지 않는다 알린다.

“Roger, altimeter setting 29.87. Cessna 1230A is in IMC negative contact with traffic.”

비행을 계속 진행한다. 그리고 각 fix에 도달할 때마다 navigation log에 도착 시간을 기록하여 비행 진행 상황을 확인한다.

목적지 기상에 대한 최신 정보를 얻기 위해, 그리고 pilot report를 보고하기 위해 해당 지역의 FSS에 교신한다. 가장 가까운 FSS를 찾기 위해 가장 가까운 VOR을 찾는다. 그리고 VOR information box 위에서 주파수를 확인한다. 이 경우 가장 가까운 VOR은 Kewanee VORTAC이며 Greenwood FSS에 대한 receive-only 주파수로 122.1이 표시되어 있다. Memphis로부터 주파수 변경을 요청한 다음 122.1을 통해 Greenwood과 교신을 시도한다. 이때 Kewanee VORTAC 주파수인 113.8을 청취한다:

“Greenwood Radio Cessna 1230A receiving on frequency 113.8, over.”

“Cessna 30A, this is Greenwood, go ahead.”

“Greenwood Radio, Cessna 30A is currently 30miles south if the Kewanne VORTAC at 4000ft en route to Gulfport. Requesting an update of en route conditions and current weather at GPT, as well as PNS.”

“Cessna 30A, Greenwood Radio, current weather at Gulfpot is 400 overcast with 3 miles visibility in light rain. The winds are from 140 at 7 and the altimeter is 29.86. Weather across your route is generally IFR in light rain with ceilings ranging from 300 to 1000 overcast with visibilities between 1 and 3 miles. Pensacola weather is mch better with ceilings now at 2500 and visibility 6 miles. Checking current NOTAMs at GPT shows the localizer out of service and runway 18/36 closed.”

“Roger, Cessna 30A copies the weather. I have a PIREP when you are ready to copy.”

“Cessna 30A go ahead with your PIREP.”

“Cessna 30A is a Cessna 182 located on the Kewanee 195 radial at 30 miles level at 4000ft. I am currently in IMC conditions with a smooth ride. Outside air temperature is plus 1 celsius. Negative icing.”

“Cessna 30A thank you for the PIREP.”

기상 확인과 PIREP 전달이 완료되었다면 Memphis Center로 되돌아간다:

“Memphis Center, Cessna 1230A is back on your frequency.”

“Cessna 1230A, Memphis Center, roger, contact Houston Center now on frequency 126.8”

“Roger, contact Houston Center frequency 126.8, Cessna 1230A.”

“Houston Center, Cessna 1230A level at 4000ft.”

“Cessna 30A, Houston Center area altimeter 29.88.”

Arrival

Gulfport에서 북쪽으로 40마일 떨어진 곳에서 두 번째 교신 라디오를 통해 ATIS를 청취한다. ATIS에 따르면 기상 변화가 없으며 ILS runway 24가 현재 사용 중이다.

Houston Center는 접근 관제소에 교신하라는 지시를 통해 Gulfport approach control로 관제를 이양하였다:

“Gulfport Approach, Cessna 1230A level 4000ft with information TANGO. Request GPS Runway 14 approach.”

“Cessna 30A, Gulfport Approach, descend and maintain 3000ft.”

“Descent to 3000, Cessna 30A.”

3,000ft까지 하강을 시작한 다음 접근을 위해 항법 장치를 설정한다. GPS는 자동으로 en route mode에서 terminal mode로 변경된다. 이는 CDI의 민감도에 영향을 미친다. 1번 항법 라디오를 VORTAC 주파수인 109.0으로 설정한 다음 OBS를 final approach course인 133으로 설정한다. 이렇게 해두면 GPS 신호가 사라졌을 때 상황 인식에 도움이 된다.

“Cessna 30A your position is 7 miles from MINDO, maintain 3000ft until MINDO, cleared for the GPS runway 14 approach.”

clearance를 read back하고 항공기를 비행하는데 집중한다. MINDO에 도달하면 접근 차트에 표시된 대로 2,000ft까지 하강한다. BROWA에 도달하면 final approach course인 133을 향해 선회를 수행한다. FAWP(Final Approach Way Point)인 AVYUM에 거의 도달하면 GPS가 approach mode로 변경되고 CDI가 더욱 민감해진다. Gulfport approach control가 Gulfport tower에 교신하라는 지시를 발부한다:

“Cessna 30A contact Tower on 123.7.”

“123.7, Cessna 30A.”

“Tower, Cessna 1230A outside AVYSUM on the GPS runway 14.”

“Cessna 30A Gulfport Tower, the ceiling is now 600 overcast and the visibility is 4 miles.”

“Cleared to land runway 14, Cessna 30A.”

접근을 계속 수행하고, 적절한 체크리스트를 완료하고, AVYUM을 통과하고, 최종 강하를 시작한다. 700ft MSL에서 공항이 육안으로 확인되었다. 항공기를 감속한 다음 착륙을 위한 정상 하강이 가능하도록 외장을 만든다. 착륙이 완료되면 Gulfport tower가 다음 지시를 제공한다:

“Cessna 30A turn left at taxiway Bravo and contact ground on 120.4”

“Roger, Cessna 30A.”

활주로를 개방하고 적절한 체크리스트를 완료한다. 관제탑이 자동으로 IFR 비행 계획서를 취소한다.

Introduction

이전 장에서는 계기 비행의 기초를 다졌다. 항공기를 조종하고 안전한 비행을 유지하기 위해서는 조종사가 계기 정보를 해석하고 수정 조치를 적용할 수 있어야 한다. 조종사는 항공기 모델마다 서로 다른 기술이 필요할 수 있다는 것을 인지해야 한다. 성공적인 자세 계기 비행을 위해선 항공기 무게, 속도, 그리고 외장 변화에 따라 서로 다른 기술을 적용해야 한다. 조종사는 비행 기동을 수행하기 전에 POH/AFM의 모든 sections를 숙지해야 한다.

Chapter 7, Section II는 기본 자세 계기 비행 기동들을 서술하고 EFD(electronic flight display)에 표시되는 지시들을 해석해서 각 비행 기동을 수행하는 방법을 설명한다. 정상 비행 기동뿐만 아니라 “partial panel” flight도 다루어진다. instrument takeoff를 제외한 모든 비행 기동들은 AHRS(Attitude Heading Reference System)가 작동하지 않는 상태에서 “partial panel”로 수행될 수 있다.

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.

Straight Climbs and Descents

각 항공기는 특정 무게에 대해 가장 효율적인 상승률을 만들어내는 특정 pitch attitude와 airspeed를 가진다. POH/AFM에는 가장 바람직한 상승이 만들어지는 속도가 포함되어 있다. 이 값은 최대 총 무게를 기초로 한다. 조종사들은 이러한 속도가 무게에 따라 어떻게 변하는지를 알아야 하며 그래야 비행 도중 속도를 보정할 수 있다.

Entry

Constant Airspeed Climb From Cruise Airspeed

순항 속도로부터 정속 상승에 진입하기 위해 부드럽고 천천히 aft elevator pressure를 가해서 yellow chevron(aircraft symbol)을 상승시킨다. [그림 7-63] yellow chevron의 끝부분이 원하는 pitch에 도달하였다면 aft control pressure를 유지하면서 부드럽게 상승 출력을 가한다. 이러한 출력 증가는 pitch를 변화시키기 전에, 혹은 원하는 pitch에 도달한 후에 적용될 수 있다. 최대 출력 상승 이외의 출력 설정이 필요하다면 특정 상승 출력을 위해 POH/AFM을 참조한다. pitch attitude는 항공기의 형식에 따라 달라진다. 속도가 감소하면 조종간 압력을 증가시켜서 자세를 유지하는데 필요한 추가적인 elevator 편향을 보상한다. 조종간 압력을 없애기 위해 trim을 사용한다. trim을 효과적으로 사용하면 조종사는 별다른 주의 없이도 pitch를 더욱 잘 유지할 수 있다. 이를 통해 조종사는 모든 계기를 효율적으로 스캔하는데 더 많은 시간을 할애할 수 있다.

항공기의 성능을 모니터링하기 위해 VSI를 사용해야 한다. 부드러운 pitch 전환을 통해 VSI tape가 상승 경향을 나타내기 시작하며 현재 사용 중인 pitch와 power에 상응하는 상승률에서 안정된다. 이 상승률은 항공기의 무게 조건과 대기 조건에 의해 달라질 수 있다. 때문에 조종사는 무게와 대기 조건이 항공기 성능에 어떻게 영향을 미치는지에 대하여 알아야 한다.

항공기가 일정한 airspeed 및 pitch attitude에서 안정되면 pitch를 위한 primary flight instrument는 ASI가 되고 primary bank instrument는 heading indicator가 된다. 항공기 형식에 따라 primary power instrument는 tachometer나 manifold pressure gauge가 된다. 만약 pitch attitude가 올바르다면 원하는 속도를 향해 대기속도가 천천히 줄어들 것이다. 만약 원하는 속도에 도달하지 못하였다면 원하는 속도에서 항공기가 안정될 때까지 pitch를 조금씩 변경한다. 속도가 변화하였다면 trim을 조정해야 한다.

Constant Airspeed Climb From Established Airspeed

정속 상승에 진입하기 위해 먼저 순항 속도에서 상승 속도로 감속을 완료한다. 감속 도중에는 직진수평 비행을 유지한다. 상승에 진입하는 방법은 앞서 설명한 방법(Constant Airspeed Climb From Cruise Airspeed)과 유사하다. 단, 이 경우에는 pitch attitude를 올릴 때 반드시 출력을 증가시켜야 한다. [그림 7-64] pitch를 변화한 후에 출력을 증가시키면 항력 증가로 인해 속도가 감소한다. 반면 pitch를 변화하기 전에 출력을 증가시키면 excess thrust로 인해 속도가 증가한다.

Constant Rate Climbs

정률 상승에 진입하는 방법은 정속 상승에 진입하는 방법과 매우 유사하다. 출력을 증가시킬 때 elevator pressure를 부드럽게 가해서 원하는 상승률이 발생하는 pitch attitude까지 yellow chevron을 올린다. 이 기동의 초반에는 ASI가 pitch를 위한 primary instrument이며 상승률이 안정된 후에는 VSI tape이 primary instrument가 된다. 이제 ASI는 power를 위한 primary instrument이다. 원하는 상승률로부터 편차가 발생하면 미세한 pitch 변화가 필요하다. [그림 7-65]

performance, pitch, 그리고 power의 편차를 보정하기 위해 수정을 적용할 때 안정적인 비행 자세를 계속 유지하기 위해선 조종 입력들이 조화를 이루어야 한다. 예를 들어 현재 상승률은 원하는 값보다 적지만 속도는 정확하다. 이때 pitch를 올리면 상승률이 순간 증가한다. 허나 출력을 증가시키지 않으면 항력 증가로 인해 속도가 빠르게 줄어들기 시작한다. 하나의 변수가 변경되었다면 다른 변수들도 조화롭게 변경되어야 한다.

반대로 airspeed는 낮고 pitch는 높은 경우에는 pitch attitude만 낮춰도 문제가 해결될 수 있다. 출력 감소가 필요한지 확인하기 위해 항공기 기수를 약간만 낮춘다. 항공기의 pitch setting과 power setting에 익숙해지면 정밀한 자세 계기 비행을 수행하는데 도움이 된다.

Leveling Off

상승을 하다가 수평을 잡기 위해선 원하는 고도에 도달하기 전에 pitch를 줄여야 한다. 원하는 고도에 도달하기 전에 pitch를 줄이지 않으면 항공기의 가속도로 인해 해당 고도를 통과하게 된다. 적용해야 할 lead의 양은 상승률/하강률에 따라 달라진다. 상승률/하강률이 커질수록 level off를 위한 lead가 커져야 한다. 좋은 rule of thumb는 상승률/하강률의 10%만큼 level off를 lead하는 것이다(1,000fpm ÷ 10 = 100feet lead).

원하는 고도에서 수평을 잡기 위해 level pitch attitude로 forward elevator pressure를 가하면서 VSI와 altimeter tapes를 모니터링 한다. 하강률이 점점 감소하고 속도는 증가하기 시작해야 한다. 원하는 순항 속도로 증속하기 전까지는 상승 출력 설정을 유지한다. 증속 도중 고도를 유지하기 위해 고도계를 계속 모니터링 한다. 순항 속도에 도달하기 전에는 출력을 감소시켜서 속도가 과도해지는 것을 막는다. 여기에 필요한 lead 시간은 항공기가 가속하는 속도에 따라 달라진다. airspeed trend indicator를 사용하면 특정 속도를 향해 항공기가 얼마나 빠르게 도달하는지에 대해 도움을 얻을 수 있다.

상승 속도를 그대로 유지하면서 수평을 잡는 경우에는 수평 비행에 적절한 자세로 pitch를 낮추면서 상승 속도가 유지되는 값으로 power를 줄인다. pitch와 power의 조화로운 감소를 통해 속도의 변화가 없어야 한다.

Descents

하강 비행은 다양한 airspeeds 및 pitch attitudes에서 수행될 수 있다. 출력을 줄이거나, 수평비행 자세 보다 낮은 자세로 pitch를 내리거나, 항력을 추가하면 하강이 시작된다. 이러한 변화들 중 하나가 수행된 후에 대기속도는 결국 안정이 된다. 속도가 변하고 있을 때 정확한 pitch를 표시하는 계기는 자세계뿐이다. 자세계를 사용하지 않는 경우에는(예를 들어 partial panel flight) 항공기가 일정한 속도 및 하강률에서 안정되기 전까지 ASI tape, VSI tape, 그리고 altimeter tape가 변화할 것이다. altimeter tape은 계속해서 하강을 표시한다. pitch를 일정하게 유지하고 항공기가 안정될 때까지 기다린다. 자세나 속도가 변화하는 동안 조종간 압력을 없애기 위해 trim을 지속적으로 적용한다. 항공기의 비행경로와 속도가 변화하고 있으므로 이때 스캔 속도가 빨라져야 한다. [그림 7-66]

Entry

하강은 일정한 대기속도로, 일정한 하강률로, 혹은 일정한 대기속도 및 하강률로 수행될 수 있다. 다음 방법은 자세계의 유무와 관계없이 수행될 수 있다. 항공기가 직진수평비행을 유지하면서 특정 속도로 감속할 수 있도록 출력을 줄여준다. 원하는 속도에 가까워지면 출력을 미리 결정해둔 값으로 줄인다. 이때 pitch를 낮춰주지 않으면 속도가 계속해서 줄어든다. pitch를 위한 primary instrument는 ASI tape이다. 원하는 속도로부터 편차가 발생하면 자세계를 통해 pitch를 조금씩 조정하고 airspeed tape을 확인한다. airspeed trend indicator를 통해 현재 증속중인지, 그리고 그 rate가 어느 정도인지 판단한다. 조종간 압력을 trim하는 것을 잊지 말아라.

정률 하강에 진입하는 절차는 정속 하강에 진입하는 절차와 동일하다(단, pitch를 위한 primary instrument는 VSI tape이다). power를 위한 primary instrument는 ASI이다. 특정 속도를 유지하면서 정률 하강을 수행하는 경우에는 pitch와 power가 조화롭게 사용되어야 한다. pitch의 변화는 속도에 직접적으로 영향을 미친다. 반대로 pitch가 일정하게 유지되고 있을 때 속도가 변화하면 하강률이 직접적으로 영향을 받는다.

Leveling Off

하강을 하다가 순항 속도로 수평을 잡기 위해 먼저 순항 설정으로 출력을 증가시킨 후에 pitch를 수평비행 자세로 되돌리기 시작한다. level off 시작 지점을 결정하는데 사용되는 기술은 하강률의 10%에 해당하는 고도만큼 level off를 lead 하는 것이다. 예를 들어 항공기가 1,000fpm으로 하강하고 있다면 level off 고도로부터 100ft 지점에서 level off를 시작한다. 만약 pitch attitude를 늦게 변화시키기 시작했다면 pitch를 급격하게 변화시키지 않는 한 원하는 고도를 통과하려는 경향이 있다. 조작 문제나 공간정위상실로 이어질 수 있는 급격한 변화를 만들지 않도록 주의한다. level pitch attitude가 만들어졌다면 원하는 속도까지 항공기를 증속시킨다. airspeed tape와 altitude tape로 성능을 모니터링 한다. 속도가 벗어난 것이 확인되었다면 출력을 조정한다. altimeter tape을 cross-check해서 항공기가 수평비행을 유지하고 있는지 확인한다. 고도가 벗어난 것이 확인되었다면 원하는 고도로 다시 되돌아갈 수 있도록 pitch를 변경한다. pitch를 변경하였다면 출력 세팅도 조화롭게 변경되어야 한다. 원하는 순항 속도를 유지하기 위해 대기속도를 모니터링 한다.

하강 속도를 그대로 유지하면서 수평을 잡는 경우에도 조종사는 pitch attitude를 높이기 시작할 시점을 결정해야 한다. 만약 pitch만 들면 항력 증가로 인해 속도가 변화한다. 속도를 유지하기 위해 출력을 미리 결정해둔 값까지 부드럽게 증가시켜야 한다. 조종간 제어 압력을 완화하기 위해 항공기를 trim 한다.

Common Errors in Straight Climbs and Descents

상승 및 하강 오류들은 일반적으로 다음 실수들로부터 발생하지만 이에 국한되지는 않는다:

1. 상승 시작 시 pitch 과조작. 정교한 자세 계기 비행을 위해서는 항공기에 익숙해지는 것이 중요하다. 특정 속도와 관련된 pitch attitudes에 익숙해지기 전까지는 초기 pitch로부터 수정을 만들어내야 한다. pitch를 변경한다 해서 즉각적으로 안정적인 결과가 만들어지지는 않으므로 새로운 속도와 수직 속도가 안정되는 동안 인내심을 유지해야 한다. 성능이 검증되기 전까지는 또 다른 pitch 변화를 수행하지 않는다. 작은 변화가 보다 신속한 결과를 낳으며 안정적인 비행경로를 만들어낸다. pitch와 power를 크게 변화시키면 제어가 더 어려워지며 회복 절차가 복잡해질 수 있다.

2. 계기 cross-check 속도를 높이지 못함. pitch나 power를 변경할 때마다 cross-check 속도가 높아져야 한다. cross-check이 느리면 비행 자세가 벗어날 수 있다.

3. 새로운 pitch attitudes를 유지하지 못함. 편차를 수정하기 위해 pitch를 변경하였다면 성능이 검증되기 전까지 새로운 pitch attitude를 유지해야 한다. trim을 사용하면 새로운 pitch attitude를 유지하는데 도움이 된다. 만약 pitch가 유지되지 못하면 새로운 pitch가 편차를 수정하는데 충분했는지 검증하지 못한다. pitch attitude가 계속 바뀌면 회복 절차가 지연된다.

4. 효율적인 trim 기법을 사용하지 못함. 조종사가 조종간 압력을 직접 유지해서 pitch가 변화되었다면 초기 수정으로 인한 성능이 검증될 수 없다. 직접 pitch attitudes를 유지하려 시도하면 조종사가 조종간 압력을 더 가하거나 완화하는 경향이 있다. trim을 사용하면 조종사가 조종간 압력을 가하지 않고도 비행할 수 있게 해준다.

5. 적절한 출력 설정을 사용하지 못함. 조종사가 항공기의 특정 pitch setting과 power setting에 익숙하지 않으면 비행경로를 변경하는데 오랜 시간이 걸린다. 비행경로를 신속하게 변경하기 위해서는 pitch setting과 power setting을 배워야 한다.

6. pitch 및/혹은 power를 조정하기 전에 속도와 수직 속도를 cross-check 하지 않음. 속도나 수직 속도 중 하나를 수정함으로써 다른 하나의 편차도 수정되는 경우가 있다.

7. 수평을 잡는 도중 pitch와 power를 조화롭게 사용하지 않음. 수평을 잡는 도중 pitch와 power가 조화롭게 사용되어야 원하는 결과를 얻을 수 있다. 출력을 가하기 전에 pitch를 들면 항력이 증가하며 결국 대기속도가 원하는 값 이하로 감소한다.

8. supporting pitch instruments를 사용하지 않아서 VSI를 chase 함. pitch를 변경하는 control instrument로 항상 자세계를 사용한다.

9. 상승이나 하강 도중 수평을 잡기 위한 적절한 lead를 결정하지 못함. 너무 오래 기다리면 고도를 통과할 수 있다.

10. Ballooning – 수평을 잡고 출력을 증가시킬 때 forward control pressure를 유지하지 못함. 출력 증가로 인해 추가 양력이 발생해서 기수가 pitch up 한다.

Turns

Standard Rate Turns

이전 장에서는 직진수평비행과 상승 및 하강을 다루었다. 허나 자세 계기 비행은 직선비행만으로 이루어지지 않는다. 어느 시점에서 항공기는 항로, GPS 경로, 그리고 계기 접근을 따라 기동하기 위해 선회를 수행해야 한다. 계기 비행의 핵심은 pitch와 bank를 부드럽게 변화시키는 것이다. 계기 비행은 급격한 비행 조작 없는 느리지만 신중한 과정이어야 한다.

특정 heading으로 향하는 선회는 표준율 선회로 이루어져야 한다. 표준율 선회는 초당 3도의 선회율로 정의되며 이는 360도를 완전히 선회하는데 2분이 소요됨을 의미한다. 초당 3도의 선회율은 시기적절한 heading 변화를 가능하게 해주며 조종사가 비행계기들을 cross-check 할 시간과 항공기에 가해지는 공기역학적 힘들이 급격하게 변하지 않게 해줄 시간을 충분히 제공한다. 조종사의 cross-check이 방해될 정도로 항공기를 빠르게 기동서는 안 된다. 대부분의 autopilot은 표준율 선회로 선회하도록 프로그램 되어 있다.

Establishing A Standard Rate Turn

표준율 선회를 수행하기 위해 먼저 bank angle의 근사치를 계산한 다음 이를 자세계에 설정한다. bank angle을 계산하는 rule of thumb는 true airspeed의 15%를 사용하는 것이다. 이를 구하는 간단한 방법은 속도를 10으로 나눈 다음 그 결과의 1/2을 더하는 것이다. 예를 들어 100노트에서는 약 15도의 bank angle이 필요하다(100/10 = 10 + 5 = 15). 120노트로 표준율 선회를 하는 경우에는 약 18도의 bank가 필요하다. HSI에 위치한 turn rate indicator를 cross-check 해서 현재의 bank angle이 표준율 선회를 수행하기에 충분한지 확인한다. 원하는 성능을 달성하기 위해 bank angle을 약간 수정해야 할 수 있다. 이 경우에는 표준율 선회를 달성하는 것이 목표이므로 primary bank instrument는 turn rate indicator이다. turn rate indicator는 표준율 선회를 명확하게 지시할 수 있는 유일한 계기이다. 자세계는 bank angle을 설정하기 위해 사용되는 control instrument이다. 대신 본인이 계산한 값보다 bank angle이 더 많은지 더 적은지 확인하기 위해 bank angle을 cross-check 해서 자세계를 supporting instrument로 사용할 수는 있다.

항공기가 roll을 시작하면 양력의 수직 성분이 감소한다. [그림 7-67] 이 때문에 수평 비행을 유지하기 위해서는 추가 양력이 발생해야 한다. 고도가 떨어지려는 경향을 막을 수 있을 정도로 조종간에 aft pressure를 가한다. 양력이 증가함에 따라 유도 항력도 발생한다. 이러한 추가 항력으로 인해 항공기가 감속하기 시작한다. 이에 대응하기 위해 power lever를 증가해서 추력을 가한다. 고도와 속도가 유지되었다면 trim wheel을 사용하여 조종간 압력을 제거한다.

표준율 선회로부터 roll out을 할 때 조종사는 부드럽게 삼타일치를 적용해서 날개 수평 자세를 만들어야 한다. 원하는 heading에 도달하는데 필요한 lead를 추정하기 위해 roll-out 속도를 roll-in 속도와 동일하게 적용해야 한다. 

선회로부터 직진비행으로 전환하는 도중에는 attitude indicator가 bank를 위한 primary instrument이다. 날개 수평이 만들어진 이후에는 heading indicator가 bank를 위한 primary instrument이다. 항공기가 zero bank에 도달하였을 때 level pitch attitude에 도달하기 위해선 bank angle이 감소함에 따라 pitch attitude도 감소시켜야 한다. trim wheel을 통해 과도한 조종간 압력을 없애야 한다는 것을 기억하라.

Common Errors

1. 표준율 선회와 관련된 일반적인 오류 중 하나는 조종사가 표준율 선회에 해당하는 적절한 bank angle을 유지하지 못하는 것이다. 선회 도중 bank를 위한 primary instrument는 turn rate indicator이다. 적극적인 cross-check을 통해 조종사는 overbanking이나 underbanking으로 인해 발생하는 실수들을 최소화해야 한다.

2. 표준율 선회 도중 일반적으로 발생하는 또 다른 오류는 crosscheck이 비효율적이거나 충분하지 않다는 것이다. 조종사는 기동 도중 altitude, airspeed, 그리고 bank angle이 벗어나는 것을 방지하기 위해 cross-check을 적극적으로 수행해야 한다.

3. 보통 fixation은 자세 계기 비행과 관련된 주요 오류이다. 계기 한정을 위해 훈련을 받는 조종사들은 당장의 중요한 업무에만 집중해서 turn rate indicator에 모든 주의를 기울이는 경향이 있다. modified radial scan은 조종사가 기동 도중 모든 계기를 적절하게 scan 할 수 있도록 해준다.

Turns to Predetermined Headings

선회는 조종사가 초기 비행 훈련 도중 배우는 가장 기본적인 기동들 중 하나이다. 항공기를 제어하는 것, 삼타일치를 유지하는 것, 그리고 원하는 heading에서 부드럽게 roll out하는 것은 모두 능숙한 자세 계기 비행의 핵심이다.

EFD는 모든 종래의 계기들을 PFD에 통합해서 조종사로 하여금 자세 계기 비행의 모든 구간에서 계기들을 더욱 제대로 활용할 수 있게 해준다. 자세계의 크기가 커진 덕분에 조종사가 pitch를 제대로 제어할 수 있게 되었으며 turn rate indicator가 도입된 덕분에 특정 heading에 도달하기 위한 roll-out 시작 시점을 결정하기 쉬워졌다.

heading 변화에 필요한 bank angle을 결정할 때 보통 heading 변화가 작은 경우에는 총 heading 변화량보다 작은 bank angle을 사용한다. 예를 들어 20도의 heading 변화가 필요하다면 20도 이하의 bank angle이 필요하다. bank angle을 더 제대로 결정하는 또 다른 rule of thumb는 총 heading 변화량의 절반에 해당하는, 허나 표준율 선회를 초과하지 않는 bank를 사용하는 것이다. 표준율 선회를 위한 정확한 bank angle은 진대기속도에 따라 달라진다.

이를 염두에 두고 bank angle을 계산하였다면 그 다음 단계는 언제 roll-out을 시작할지 결정하는 것이다. 예를 들어 항공기가 heading 030으로부터 heading 120으로 선회를 시작하였다. 주어진 속도에서 표준율 선회는 15도 bank를 필요로 한다. 조종사는 heading indicator가 112도를 표시할 때 120을 향하여 roll-out을 시작하길 원한다. 이때 필요한 계산은 다음과 같다:

15도 bank(표준율 선회) ÷ 2 = 7.5도

120도 – 7.5도 = 112.5도

이 기법을 통해 조종사는 overshoot/undershoot 양을 확인해서 lead의 양을 수정해야 하는지 더 제대로 판단할 수 있다.

Timed Turns

EFD로 timed turns를 수행하는 방법은 아날로그 계기로 timed turns를 수행하는 방법과 동일하다. 이 기동을 수행하는데 사용되는 계기는 시계와 turn rate indicator이다. 이 기동의 목적은 조종사가 scanning에 능숙해지는 것뿐만 아니라 표준 계기 없이도 항공기를 조종하는 능력을 발전시키는 것이다.

heading indicator가 손실되었다면 timed turns가 필수적이게 된다. 이는 AHRS나 magnetometer가 고장났을 때 발생할 수 있다. 어쨌든 항법을 위해서 나침반을 사용할 수는 있다. magnetic compass turns 대신 timed turns를 사용하는 이유는 기동이 단순하기 때문이다. magnetic compass turns를 위해서는 조종사가 나침반과 관련된 다양한 오류를 고려해야 하지만 timed turns는 그렇지 않다.

선회를 시작하기 전에 turn rate indicator의 표준율 지시가 실제로 초당 3도의 선회를 지시하는지 확인한다. 이를 위해선 calibration(보정)이 수행되어야 한다. 왼쪽 방향이나 오른쪽 방향으로 표준율로 선회를 시작한다. 나침반이 cardinal heading을 지날 때 디지털 타이머를 시작한다. compass card가 다른 cardinal heading을 통과할 때 타이머를 중지한다. 날개를 수평으로 만들고 선회율을 계산한다. turn rate indicator가 보정되어 있어서 올바른 지시를 제공한다면 90도의 heading 변화에 30초가 소요된다. 90도의 heading 변화에 걸리는 시간이 30초 초과/미만인 경우에는 그 차이를 보상하기 위해 turn rate indicator 지시를 standard rate line의 아래/위로 편향해야 한다. 한 쪽 방향에 대하여 보정이 완료되었다면 반대쪽 방향으로 선회를 수행한다. 양 방향에 대하여 보정이 완료되면 그 보정 값을 모든 timed turns에 적용한다.

timed turn을 수행하기 위해 heading 변화량을 설정한다. 예를 들어 120도에서 240도로 heading을 변경한다면 먼저 heading 차이를 계산하고 이를 3으로 나눈다. 이 경우 120을 3으로 나누었을 때 그 값은 40초이다. 이는 완벽한 표준율 선회를 유지했을 때 120도의 heading 변화에 40초가 걸린다는 것을 의미한다. 항공기가 표준율 선회로 선회하기 시작할 때 시간을 재기 시작한다. 이 기동 도중 모든 비행계기를 모니터링 한다. primary pitch instrument는 고도계이다. primary power instrument는 ASI이고 primary bank instrument는 turn rate indicator이다.

계산된 시간이 만료되었다면 부드럽게 roll-out을 시작한다. roll-in과 roll-out을 동일한 속도로 수행하였다면 roll-in과 roll-out에 사용된 시간이 이 계산에 포함되지 않아도 된다. 연습을 통해 조종사는 원하는 heading에서 날개 수평을 만들어내야 한다. 만약 편차가 발생하였다면 올바른 heading을 설정하기 위해 미세 수정을 수행한다.

Compass Turns

magnetic compass는 작동을 위해 다른 동력원을 필요로 하지 않는 유일한 계기이다. AHRS나 magnetometer가 고장나면 항공기 heading을 결정하는데 사용될 수 있는 유일한 계기는 magnetic compass이다. magnetic compass의 사용 방법에 대한 자세한 설명은 다음 글의 Compass Turns를 참조한다.

Steep Turns

계기 비행 훈련 목적상 steep turn은 표준율 선회를 초과하는 모든 선회로 정의된다. 표준율 선회는 초당 3도로 정의된다. 초당 3도의 선회율에 해당하는 bank angle은 대기속도에 따라 달라진다. 속도가 증가하면 bank angle을 증가시켜야 한다. 표준율 선회에 해당하는 정확한 bank angle은 중요하지 않다. 표준율 선회에 필요한 bank angle은 보통 10 ~ 20도이다. steep turn의 훈련 목표는 과도한 bank angle에서 항공기를 능숙하게 제어하는 것이다.

steep turns 훈련은 조종사가 cross-check 기술을 연마하게 해주고 광범위한 비행 자세에서 고도를 제어하는 능력을 향상시켜 준다. 비록 현재의 계기 비행 시험 PTS는 steep turns를 시연하도록 요구하지 않지만 그렇다 해서 계기 훈련 조종사가 교관에게 그 숙련도를 증명해야 할 필요성이 없어진 것은 아니다.

steep turns 훈련을 통해 조종사는 빠르게 변화하는 공기역학적 힘을 인지 및 적응하는 방법을 배운다. 공기역학적 힘들이 빠르게 변화하기 때문에 비행계기들의 cross-check 속도가 빨라져야 한다. 기동에 진입하고, 기동을 유지하고, 기동을 종료하는 절차는 shallow turns와 동일하다. 공기역학적 힘이 증가할 뿐만 아니라 힘들이 변화하는 속도도 빨라지기 때문에 계기 cross-check와 interpretation에 대한 숙련도가 향상된다.

Performing the Maneuver

왼쪽으로 steep turn에 진입하기 위해 45도 bank로 선회를 시작한다. glass panel displays가 아날로그 계기에 비해 갖는 장점은 roll scale에 표시된 45도 bank 마킹이다. roll scale에 표시된 45도 bank 마킹 덕분에 조종사는 원하는 bank angle을 향하여 정밀하게 선회를 수행할 수 있다. [그림 7-68]

bank angle이 증가함에 따라 양력의 수직 성분이 감소하기 시작한다. 양력의 수직 성분이 계속해서 감소하면 VSI tape, altitude trend indicator, 그리고 altimeter에 고도 손실이 표시된다. 또한 pitch attitude가 낮아져서 속도가 증가하기 시작한다. steep turns 훈련을 시작하기 전에 계기들을 포괄적으로 scanning 하는 기법을 발달시키는 것이 매우 중요하다. 계기만을 참조해서 steep turns를 수행하는 경우에는 ASI, VSI, altimeter, 그리고 모든 trend indicators를 활용하는 것이 필수적이다.

고도 손실을 피하기 위해선 조종사가 back pressure를 서서히 증가시켜야 한다. 필요한 pitch 변화는 항공기 유형에 따라 달라지며 보통 3 ~ 5도 이하이다. back pressure가 증가함에 따라 받음각이 증가해서 양력의 수직 성분이 증가한다. 고도 편차가 발생하였다면 조종간 압력을 적절하게 수정해야 한다. steep turns 초기 훈련 도중에는 조종사가 overbank를 수행하려는 경향을 보인다. over banking이란 bank angle이 50도를 초과하는 경우이다. outboard wing이 더 빠르게 움직일수록 inboard wing과의 양력 차이가 점점 커진다. bank angle이 45도 너머로 점점 깊어지면 양력의 두 요소들(수직과 수평)이 서로 반비례하게 된다.

bank angle이 45도를 초과하였다면 이제는 양력의 수평 성분이 더 큰 힘이 된다. 만약 고도가 감소할 때 조종사가 back pressure만 가하면 양력의 수평 성분이 증가해서 선회 반경이 좁아지기 시작한다. 만약 aft pressure가 계속해서 증가하면 양력의 수직 성분 손실과 공기역학적 날개 하중으로 인해 항공기의 기수가 상승하지 못하는 시점에 도달하게 된다. 이때 pitch를 더 증가시키면 선회 반경이 더 좁아지기만 한다.

계기만을 참조해서 steep turn을 성공적으로 수행하기 위해선 steep turns와 관련된 공기역학을 이해해야 하고 cross check을 빠르고 착실하게 수행해야 한다. 조종사는 언제든 trim을 통해 조종간 압력을 없애야 한다. 비행 교관은 연습을 통해 trim을 사용하거나 사용하지 않고도 steep turn을 성공적으로 수행하는 방법을 시연할 수 있다. 기동을 위해 항공기를 trim 하면 사실상 기동을 수행하는데 거의 손을 쓰지 않아도 된다. 이렇게 되면 계기들을 cross-check 및 interpret 하는데 시간을 더 할애할 수 있다.

고도 변화를 수정할 때에는 back pressure만 조정하는 것이 아니라 bank angle을 ±5도로 수정해서 양력의 수직 성분을 변화시키는 것이 중요하다. 이 두 가지 행동들은 동시에 이루어져야 한다.

steep turns로부터 직진수평비행으로 회복하는 동안 기동에 진입한 고도, 기동에 진입한 heading, 그리고 기동에 진입한 속도로 되돌아가기 위해선 power를 aft control forces와 함께 변화시켜야 한다.

기동 순서:

1. clearing turns를 수행한다.

2. 45도 bank로 좌선회를 시작함과 동시에 pitch attitude를 대략 3 ~ 5도로 높인다.

3. 30도 bank를 통과하였다면 기동에 진입한 속도를 유지하기 위해 출력을 증가한다.

4. aft control force를 없애기 위해 trim을 적용한다.

5. 원하는 heading으로부터 대략 20도 전에 roll out을 시작한다.

6. level cruise pitch attitude를 향해 forward control pressure를 가한다.

7. 속도를 유지하기 위해 기동에 진입할 때 사용하였던 출력 설정으로 출력을 감소시킨다.

8. 실현 가능한대로 항공기를 re-trim 하거나 우측으로 steep turn을 계속한다.

9. 기동이 완료되면 순항 비행으로 되돌아가고 적절한 checklist 항목들을 수행한다.

Unusual Attitude Recovery Protection

unusual attitude는 조종사가 맞이할 가장 위험한 상황들 중 하나이다. 계기 해석과 항공기 조작에 대한 제대로 된 회복 훈련이 없다면 비정상 비행 자세가 치명적 사고로 악화될 수 있다.

아날로그 계기를 사용하는 경우에는 조종사가 항공기 자세를 추론하기 위해 여러 계기들을 번갈아서 scan해야 한다. 이러한 계기들 각각은 성공적 회복에 필요한 정보를 충분히 제공하지 못한다.

EFD에는 unusual attitudes를 인지 및 회복하는데 도움이 되는 기능들이 있다. PFD는 모든 비행계기들을 한 화면에 표시한다. 각 계기는 자세계 화면 위에 겹쳐진다. 이러한 구성을 통해 조종사는 더 이상 하나의 계기에서 다른 계기로 눈을 돌릴 필요가 없어졌다.

새로운 unusual attitude recovery protection을 통해 조종사가 항공기 자세를 신속하게 판단할 수 있게 되었으며 안전하고 적절하게 자세를 회복 할 수 있게 되었다. PFD에 도입된 커다란 인공 수평선을 통해 상황 인식이 증가하였다. 이 덕분에 scan 도중 항상 자세계가 눈에 들어오게 되었다.

아날로그 계기의 한 가지 문제는 pitch attitude가 90도 위/아래로 증가하였을 때 자세계에 파랑색/갈색만이 나타난다는 것이다.

EFD 자세계는 항상 하늘과 땅이 일부 표시되도록 설계되었다. 이러한 개선을 통해 조종사는 수평선으로 돌아가는 가장 빠른 방법을 알 수 있으며 상황 인식이 크게 향상한다.

NOTE: 대략 47도 pitch up 자세에서 수평선이 아래로 이동하기 시작한다. 이때 조종사에게 수평 자세로 돌아가는 가장 빠른 방법을 보여주기 위해 갈색 부분이 계속 표시된다. [그림 7-69]

NOTE: 대략 27도 pitch down 자세에서 수평선이 위로 이동하기 시작한다. 이때 조종사에게 수평 자세로 돌아가는 가장 빠른 방법을 보여주기 위해 파란색 부분이 계속 표시된다. [그림 7-70]

자세계의 흰색 선이 수평선이라는 것을 이해해야 한다. 파란색과 갈색 사이의 틈은 참조선일 뿐이므로 이를 인공 수평선으로 간주해서는 안 된다.

또 다른 중요한 발전은 unusual attitude recovery protection로 이는 PFD 소프트웨어에 내장되어 있으며 AHRS를 통해 구현된다. nose-high unusual attitude가 발생하면 unusual attitude recovery protection이 red chevrons를 표시한다. 이 chevrons는 자세계의 50도 지점에 위치하며 수평선으로 되돌아가는 방향을 가리킨다. 항공기가 30도 nose-high attitude에 접근하면 chevrons가 보이기 시작한다. 소프트웨어는 자동으로 airspeed, heading, attitude, altimeter, VSI tape, 그리고 trend vectors 만 PFD에 남겨놓고 그 외의 정보들은 삭제한다. pitch attitude가 25도 이하로 떨어지면 삭제되었던 정보들이 다시 나타난다.

nose-low unusual attitudes의 경우에는 15도 nose-down attitude에 접근하였을 때 chevrons가 보이기 시작한다. 만약 20도 nose-down attitude로 pitch가 계속 감소하면 unusual attitude recovery protection이 자동으로 불필요한 정보들을 삭제한다. pitch attitude가 15도 이상으로 높아지면 삭제되었던 정보들이 다시 나타난다.

unusual attitude protection을 촉발시키는 bank limit도 있다. 만약 bank가 60도를 초과하면 roll index가 연장되어서 날개를 수평으로 되돌릴 수 있는 최단 방향을 나타낸다. 65도에서는 PFD에 불필요한 정보들이 삭제된다. bank가 60도 이하로 감소하면 삭제되었던 정보들이 다시 나타난다.

그림 7-71에서 항공기가 60도 bank를 초과하였다. bank index의 끝자락에서 연장되는 흰색 선을 확인한다. 이 선은 날개 수평으로 되돌아가는 최단 거리를 나타낸다.

AHRS 장치가 고장나면 unusual attitude protection이 손실되며 PFD의 모든 heading 지시와 attitude 지시도 손실된다. 또한 roll hold와 attitude hold를 제외한 모든 autopilot 모드들이 손실된다.

다음 그림들은 unusual attitude protection이 상황 인식을 높이고 안전을 향상하는데 얼마나 중요한지를 보여준다.

그림 7-72는 AHRS와 ADC가 정상적으로 작동하는 상태에서의 unusual attitude protection을 보여준다. 아래를 가리키는 red chevrons가 nose-high unusual attitude를 나타내며 이 덕분에 unusual attitude를 쉽게 인지 및 수정할 수 있다.

NOTE: red chevrons는 level pitch attitude를 가리킨다. trend indicators는 6초 후의 속도와 고도를 나타낸다. heading indicator의 trend indicator는 항공기가 선회하는 방향을 나타낸다. slip/skid indicator는 삼타일치가 유지되고 있는지를 나타낸다. 이 정보들은 항공기가 현재 어떠한 유형의 unusual attitude에 놓여있는지를 판단하는데 도움이 된다.

이제 그림 7-73을 보라. 그림 7-72와 동일한 속도가 표시되고 있긴 하지만 AHRS가 고장 났다. altimeter와 VSI tape는 항공기가 nose-high attitude를 취하고 있다는 것을 지시하는 유일한 계기이다. 더 이상 표시되지 않는 주요 계기들 중 하나는 slip/skid indicator이다.