FAA는 Comprehensive Equipment List에 포함된 장비가 추가되거나 제거되는 것을 소개조(minor alteration)로 간주한다. equipment list에는 항목들의 weights와 arms도 포함되어 있다.정비사나 수리공은 이러한 소수리를 수행하고 항공기의 운항 재개를 승인한다. 항공기 정비 일지에 변경 사항을 기재하고POH/AFM의 weight and balance record를 적절히 수정해야 한다. [그림 7-1]
※ “소개조(Minor Alteration)" 라 함은 대개조 이외의 개조작업을 말한다(출처: 고정익항공기를 위한 운항기술기준[시행 2024.12.18]).
그림 7-2는 Model 182S airplane에서 사용할 수 있는 모든 세스나 장비의 comprehensive list이다. 이를 airplane-specific equipment list와 혼동해서는 안 된다. airplane-specific list는 각 비행기에 대해 제공되며이는 보통 POH의 끝부분에 있다. 다음의 comprehensive equipment list는airplane-specific list와 비슷한 순서로 나열되어 있다.
comprehensive equipment list는 다음 정보를 제공한다:
Item Number의 각 항목에는 코드화된 번호가 할당된다. 코드의 첫 두 자리는 ATA Specification 100의 장비 항목 범주를 나타낸다(Chapter 25 Equipment/Furnishings, Chapter 26 Fire protection, Chapter 27 Flight controls, 등등). 이 범주는 비행기의 Maintenance Manual chapter와도 일치한다. 각 항목들은 고유한 순서 번호(01. 02, 03 등등)를 부여받는다. 장비 항목들을required, standard,혹은optional로 식별하기 위해 순서 번호 뒤에는 접미사가 지정된다. 접미사는 다음과 같다:
- R = required item
- S = standard equipment item
- O = required item, 혹은 standard item을 대체하는 optional equipment
- A = required item, 혹은 standard item에 추가된(addition) optional equipment
Equipment List Description에는 해당 항목의 기능을 식별하는데 도움을 제공하기 위한 설명이 할당된다.
Ref Drawing에는 해당 항목에 해당하는 도면 번호가 제공된다.
Note: additional equipment는 reference drawing, service bulletin, 혹은 별도의 FAA 승인에 따라 설치되어야 한다.
Wt and Arm에는 장비 항목의 무게(파운드)와 arm(인치)가 제공된다.
Notes: 달리 명시되지 않는 한 weight와 arm의 실제 값이 표시된다. 양(+)의 arms는 비행기 datum으로부터의 후방 거리를 나타낸다. 음(-)의 arms는 비행기 datum으로부터의 전방 거리를 나타낸다. weight와 arm에 별표(*)가 있다면 이는 완전한 조립품이 설치되었음을 나타낸다. 조립품의 일부 주요 구성 요소들은 다음 줄에 나열되어 있다. 이러한 주요 구성 요소들의 종합이 조립품과 반드시 일치하는 것은 아니다.
major alteration(대개조)나major repair(대수리)는 정비사, 수리공, 혹은 시설에 의해 수행되어야 한다. IA(Inspection Authorization)를 갖춘 정비사나 FAA-approved repair station의 대리인은 해당 작업이 FAA-approved data에 부합하는지 확인하고 서명해야 한다. 작업 내용을 설명하는 Repair Station record 및/혹은 FAA form 337, Major Repair and Alteration을 반드시 작성해야 한다(대개조와 대수리를 기록하는 조건으로 14 CFR part 43, appendix B를 참조하라). 날짜와 서명이 적힌 weight and balance record 수정본을 만들어서 정비 일지와 함께 보관하고 비행기의 새로운 empty weight/empty weight arm이나moment index를POH/AFM에 입력한다.
※ 다음은 고정익항공기를 위한 운항기술기준을 발췌한 내용이다(시행 2024.12.18)
2) "대개조(Major Alteration)"라 함은 항공기, 발동기, 프로펠러 및 장비품 등의 설계서에 없는 항목의 변경으로서 중량, 평행, 구조강도, 성능, 발동기 작동, 비행특성 및 기타 품질에 상당하게 작용하여 감항성에 영향을 주는 것으로 간단하고 기초적인 작업으로는 종료할 수 없는 개조를 말하며, 세부내용은 별표 5.1.1.2A와 같다.
4) "대수리(Major repair)"라 함은 항공기, 발동기, 프로펠러 및 장비품 등의 고장 또는 결함으로 중량, 평행, 구조강도, 성능, 발동기 작동, 비행특성 및 기타 품질에 상당하게 작용하여 감항성에 영향을 주는 것으로 간단하고 기초적인 작업으로는 종료할 수 없는 수리를 말하며, 세부내용은 별표 5.1.1.2B와 같다.
항공기 제조업체들의 weight and balance 형식은 서로 다르다. 그림 7-3은 전형적인 weight and balance revision record의 예시이다. 모든 weight and balance records는 그 외의 항공기 기록들과 함께 보관되어야 한다. 각 revision record는 날짜, 항공기 제조사, 모델, 그리고 일련번호로 식별되어야 한다. revision을 수행한 사람이 페이지에 서명을 해야 하며 여기에 본인의 자격증 유형과 자격증 번호가 포함되어야 한다.
항공기의 weight and balance revision을 위한 계산 결과가 weight and balance revision form에 기록된다. 적절한 forward/rearward adverse-loading check을 수행하고 그 결과를 양식에 기록해야 한다. 이러한 계산이 수행된 날짜가 그림 7-3의 오른쪽 상단에 표시되어 있다. 이전 계산 결과가 새로운 계산 결과로 대체된다면 새로운 weight and balance revision form에 해당 사항을 기록해야 하며 "MM/DD/YY" 날짜의 계산 결과를 대체한다는 내용을 포함해야 한다.
weight and balance revision sheet에는 수정된 empty weight, empty weight arm 및/혹은 moment index, 그리고 새로운 useful load가 명확하게 표시되어야 한다. 이러한 항목들의 예시를 그림 7-3의 하단에서 확인할 수 있다.
다음은 전형적인 개조의 예시이다. 먼저 두 개의 라디오 장비를 계기판에서 제거하고 baggage compartment에 위치한 전원 공급 장치(power supply)를 제거한 다음 이를 하나의 self-contained radio로 대체한다. 이와 동시에 꼬리 근처에 위치한 ELT(emergency locator transmitter)를 더 가벼운 장치로 대체한다. 마지막으로 승객 좌석을 baggage compartment에 설치한다.
Computations Using Weight, Arm, and Moment
weight and balance를 계산하기 위한 첫 단계는 먼저 그림 7-4와 같은 차트를 만든 다음 관련된 모든 항목들을 나열하는 것이다. 새로운 모멘트를 새로운 무게로 나누면 새로운 CG(datum으로부터 36.4 인치 후방)가 결정된다.
Computations Using Weight and Moment Indexes
weight and balance 정보가 moment indexes를 사용하는 경우에는 그림 7-5와 같은 차트를 사용할 수 있다. 제거된 장비의 weight와 moment indexes를 비행기의 empty weight와moment index에서 뺀다. 여기에 추가된 장비의 weight와 moment indexes를 더해서 total weight와 total moment index를 구한다. total moment index에 100을 곱해서 모멘트를 얻은 다음 이를 총 무게로 나눠서 새로운 CG 위치(인치 단위)를 구한다.
Determining the CG in Percentage of Mean Aerodynamic Chord(Percent MAC)
이 절차는 Chapter 5, Single-Engine Aircraft Weight and Balance Computations에서 설명된 절차와 동일하다. 그림 7-5와 7-6에 표시된 적재 조건과 CG 정보를 참조해서 % MAC 단위의 CG를 계산한다.
1) CG는datum으로부터+36.4인치에 위치한다.
2) MAC의 길이는58.0인치이다.
3) LEMAC(leading edge mean aerodynamic chord)은station 25.98에 위치한다.
일부 항공기에서는 연료 탱크, 좌석, 그리고 수하물 칸의 위치 때문에 연료나 승객의 무게 변화가 항공기의 균형에 거의 영향을 미치지 않는다. 이러한 항공기는 형식증명자료집(TCDS - Type Certificate Data Sheet)에 EWCG(empty weight CG) range를 표시한다. 만약 EWCG가 이 범위 내에 위치한다면 CG가 허용 범위를 벗어나도록 적재하는 것이 불가능하다.
TCDS에EWCG range가 표시되어 있으며 개조가 완료된 후 EWCG가 이 범위 내에 위치한다면 forward/rearward adverse loading check을 수행하지 않아도 된다. 허나 만약 TCDS에EWCG range가“None”으로 표시되어 있다면항공기 CG가 전방/후방 한계를 벗어나도록 적재될 수 있는지를 확인해야 한다.
현대 항공기는 보통 여러 줄의 좌석들과 종종 두 개 이상의 수하물 칸을 가지고 있다. weight and balance를 변화시키는 수리나 개조가 이루어진 후 정비사나 수리공은 어떠한 적재 조건도 CG를 허용 한계 바깥으로 이동시킬 수 없게 만들어야 한다. 이를 확인하려면 adverse-loaded CG checks를 수행해야 하며 그 결과를 weight and balance revision sheet에 기록해야 한다. [그림 7-3]
Forward Adverse-Load CG Check
forward CG check을 수행하기 위해 비행기(airplane), 그리고 forward CG limit의 앞에 위치한 승객 및 항목이 포함된 차트를 작성한다. forward limit의 뒤에 위치한 항목 중에서는 비행에 필수적인 것만 작성한다: pilot과minimum fuel. [그림 7-7]
이 예시에서 조종사(170 파운드)는 forward CG limit보다 뒤에 있다. 연료 또한 forward limit보다 뒤에 있으므로 minimum fuel이 사용된다. weight and balance 목적상 minimum fuel은 rated maximum continuous power에서 30분 동안 작동하는데 필요한 양을 넘지 않아야 한다. 이는 1 METO(maximum except takeoff) horsepower 당 1/12 갤런으로 간주된다. aviation gasoline은 갤런 당 6 파운드이므로METO horsepower를 2로 나누어서 파운드 단위의 minimum fuel을 결정한다. [그림 7-6] 이 예시에서 minimum fuel은 115 파운드이다. front seat, rear seat, 그리고 baggage는 모두 forward CG limit보다 뒤에 있으므로 승객이나 수하물은 고려되지 않는다.
그림 7-9와 같은 차트를 만들어서 최전방 CG로 적재된 항공기의 CG를 결정한다. 조종사와 minimum fuel만으로 하중이 구성되면 CG는 +36.6에 위치하며이는 해당 무게에 대한 전방 한계(+33.0)보다 뒤에 위치한다.
Aft Adverse-Load CG Check
rearward CG check을 수행하기 위해 비행기, 그리고 aft CG limit의 뒤에 위치한 승객 및 항목이 포함된 차트를 작성한다.비록 조종사는 이 한계의 앞에 위치하지만 비행에 필수적이므로 반드시 포함한다. 이 예시에서는 조종사만이 front seats를 차지한다. 연료의 CG가 aft limit 뒤에 있으므로 full fuel을 사용하고maximum allowable baggage와rear seat passengers에 공칭 무게(170 파운드)를 사용한다.
이러한 적재 조건에서 CG는 +45.8에 위치하며이는 후방 한계(+46)보다 앞에 위치한다. [그림 7-10]
대부분의 최신 비행기는 CG가 허용 한계를 벗어나도록 적재될 수 있다. weight and balance data의 placards와 loading instructions는이러한 상황을 방지하기 위한 제한 사항들을 알려준다. 그림 7-11은 비행기의 baggage compartment에 놓이는 전형적인 placard이다. 항공기의 CG가 허용 한계를 벗어나면 보통 ballast를 통해 CG를 다시 되돌릴 수 있다.
Temporary Ballast
특정 비행 조건에 대한 균형을 조정하기 위해 temporary ballast가 baggage compartments에 적재되는 경우가 있다. temporary ballast는“Ballast XX Pounds – Removal Requires Weight and Balance Check.”라 표시된다. 비행 도중 temporary ballast의 위치가 이동하지 않도록 단단히 고정되어야 한다. 이때 baggage compartment의 구조적 한계가 초과되어서는 안 된다. 항공기 무게를 측정하기 전에는 모든 temporary ballast를 제거해야 한다.
Temporary Ballast Formula
승객이나 화물을 이동시킴으로써, 혹은 temporary ballast를 추가함으로써 비행기의 CG를 허용 범위 이내로 배치시킬 수 있다.
Permanent Ballast
수리나 개조로 인해 항공기 CG가 허용 한계를 벗어나는 경우에는 permanent ballast가 설치될 수 있다. permanent ballast는 보통 납덩어리로 만들어진다. 이는 붉은색으로 칠해져 있으며 “Permanent Ballast-Do Not Remove”라 적혀있다. permanent ballast는 조종에 방해가 되지 않도록, 그리고 기동이나 착륙으로 인해 이탈되지 않도록 부착되어야 한다.
CG를 허용 한계 이내로 가져오는데 필요한 ballast 무게를 결정하기 위해선 두 가지를 알아야 한다: CG가 허용 한계로부터 벗어난 거리, 그리고 원하는 CG 위치와 ballast 사이의 거리.
1,876 파운드의 empty weight를 가진 비행기가 개조되어 EWCG가 +32.2로, 그리고CG range가 +33 ~ +46으로 변경되었었다. EWCG를 +32.2에서 +33.0으로 이동시키기 위해선 permanent ballast를 설치해야 한다. station 228에 ballast를 지탱할 수 있을 정도로 튼튼한 bulkhead가 있다.
필요한 ballast의 무게를 결정하기 위해 그림 7-13의 공식을 사용한다.
bulkhead(station 228)에 부착된 7.7 파운드의 납덩어리는 EWCG를 적절한 forward limit(+33)으로 다시 이동시킨다. 이 블록을 빨간색으로 칠한 다음 “Permanent Ballast-Do Not Remove”라 표기한다.
※ CG를 이동시킬 수 있는 세 가지 방법이 있다.
1) 승객 및 화물의 이동
2) 화물의 추가 탑재, 혹은 적하
3) Ballast
승객과 화물을 포함하지 않는 항공기의 무게중심은 보통 AFT limit을 벗어난다. 이러한 상황은 ferry flight 시 자주 발생한다. 이 경우 CG를 전방으로 이동시키기 위해 ballast fuel을 center tank에 탑재할 수 있다. ballast fuel을 탑재한 경우 해당 연료를 사용해서는 안 된다(대한항공 weight and balance 참조).
