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Weight and Balance

weight and balance 개념은 single-engine airplane과 다르지 않다. 허나 새로운 하중 영역들(예를 들어 nose and aft baggage compartments, nacelle lockers, main fuel tanks, auxiliary fuel tanks, 그리고 nacelle fuel tanks)로 인해 좀 더 복잡하다. 조종사는 매 비행 전에 weight and balance를 해결해야 할 책임을 가지고 있다.

때때로 조종사는 제조업체의 weight and balance 서류에서 나타나는 용어들(empty weight, licensed empty weight, standard empty weight, basic empty weight)을 혼란스러워한다.

1975년에 GAMA(General Aviation Manufacturers Association)는 AFM/POH에 대한 표준화된 형식을 채택하였다. 이는 1976년부터 대부분의 제조업체에서 시행되었다. GAMA standards를 따르는 제조업체의 비행기들은 weight and balance에 대해 다음과 같은 용어들을 사용한다:

standard empty weight + optional equipment = basic empty weight

standard empty weight는 standard airplane, full hydraulic fluid, unusable fuel, full oil의 무게이다. optional equipment는 standard 이후에 설치된 모든 장비들의 무게이다. basic empty weight는 standard empty weight에서 optional equipment를 더한 것이다. basic empty weight는 usable fuel을 포함하지 않는다. 허나 full oil은 포함한다.

※ 다음은 대한항공 WEIGHT AND BALANCE 교재를 발췌한 내용이다.

1. MANUFACTURE’S EMPTY WT (MEW)

이는 가장 기본적인 항공기 중량이다. 즉, 항공기 Structure, 엔진, 그리고 항공기가 운항하는 데 필수적인 각종 장비를 포함하는 1차 중량이다.

2. BASIC EMPTY WT (BEW)

1) Definition

Manufacture'S Empty Wt (Mew)에는 포함되지 않지만, 항공기를 직접 운용하는 회사에서 운항에 필요한 설비 및 장비를 추가 장착하거나 장탈한 장비를 조정한 중량이다. 이는 매 3년마다 정기적으로 측정(Weighing)한 중량이다.

2) Bew에 포함되는 Item
· Uncountable Fuel - 연료를 모두 사용하여 계기상에는 연료의 양이 Zero가 되더라도 실제 기체 내에 남아 있는 연료(Engine Oil, Constant Speed Drive System Oil)
· Toilet Fluid And Chemical Charge
· Life Raft, Life Vest 등 Emergency Equipment
· 객실 Service를 위한 Galley Structure 및 Bar Unit
· Fly Away Kit Bin
· 보안 도어

GAMA format 이전에 제작된 비행기들은 weight and balance를 위해 보통 다음 용어들을 사용하였다(단, 정확한 용어는 다소 다를 수 있음):

empty weight + unusable fuel = standard empty weight

standard empty weight + optional equipment = licensed empty weight

empty weight는 standard airplane, full hydraulic fluid, undrainable oil의 무게이다. unusable fuel은 엔진에 이용되지 않고 항공기에 남아있는 연료이다. standard empty weight는 empty weight에 unusable fuel을 더한 것이다. licensed empty weight는 standard empty weight에 optional equipment를 더한 것이다. 따라서 licensed empty weight는 standard airplane, optional equipment, full hydraulic fluid, unusable fuel, 그리고 undrainable oil을 포함한다.

basic empty weight는 full oil을 포함하지만 licensed empty weight는 그렇지 않다. 따라서 licensed empty weight를 활용하는 모든 weight and balance에는 항상 oil이 더해져야 한다.

항공기가 취항하면 정비사는 설치 장비의 변경 사항을 반영하기 위하여 amended weight and balance 서류를 작성한다. 오래된 weight and balance 서류들은 “superseded”라 표시되며 AFM/POH에 보관된다. 정비사가 GAMA terminology를 사용해야 할 의무가 있지는 않으므로 원본 이후의 weight and balance 서류에 다양한 용어가 사용될 수 있다. 조종사는 weight and balance 계산에 oil을 추가해야 하는지, 혹은 oil이 이미 포함되어 있는지를 결정하는데 있어 주의해야 한다.

multiengine airplane을 통해 대부분의 조종사들이 처음으로 “zero fuel weight”라는 단어를 접하게 된다. 모든 multiengine airplanes의 AFM/POH에 zero fuel weight limitation이 게재되는 것은 아니지만 대부분의 비행기가 그러하다. zero fuel weight이란 usable fuel이 탑재되어있지 않은 상태에서 허용하는 최대 airplane 및 payload 무게를 의미한다. zero fuel weight limitation이 게재된 경우 해당 수치를 초과하는 무게는 반드시 usable fuel로 구성되어야 한다. zero fuel weight은 fuselage loads가 wing spars에 가하는 하중을 제한하기 위해 설정된다.

multiengine airplane이 다음의 무게와 허용치를 가진다고 가정하자:

Basic empty weight 3,200 lbs

Zero fuel weight 4,400 lbs

Maximum takeoff weight 5,200 lbs

Maximum usable fuel 180 gal

1. useful load 계산:

Maximum takeoff weight 5,200 lbs

Basic empty weight -3,200 lbs

Useful load 2,000 lbs

useful load는 항공기가 운송할 수 있는 usable fuel, 승객, 수하물, 그리고 화물의 최대 조합이다.

2. payload 계산:

Zero fuel weight 4,400 lbs

Basic empty weight –3,200 lbs

payload 1,200 lbs

payload는 항공기가 운송할 수 있는 승객, 수하물, 그리고 화물의 최대 조합이다. 만약 zero fuel weight가 게재되어 있다면 이는 무게 제한 사항이 된다.

3. 최대 payload(1200lb) 시 연료 적재량 계산:

Maximum takeoff weight 5,200 lbs

Zero fuel weight –4,400 lbs

Fuel allowed 800 lbs

최대 payload라 가정할 때 Zero fuel weight를 초과하는 무게는 반드시 usable fuel로 구성되어야 한다. 이 경우 133.3갤런이다.

4. 최대 연료 적재(180gal) 시 payload 계산:

Basic empty weight 3,200 lbs

Maximum usable fuel +1,080 lbs

Weight with max. fuel 4,280 lbs

Maximum takeoff weight 5,200 lbs

Weight with max. fuel -4,280 lbs

Payload allowed 920 lbs

최대 연료라 가정할 경우 payload는 weight with max. fuel과 maximum takeoff weight의 차이이다.

일부 multiengine airplanes는 maximum takeoff weight를 초과하는 ramp weight를 가진다. ramp weight이란 taxi 및 run-up 도중 소모될 연료에 대한 허용량이다. 이륙 활주 시작 시 항공기의 무게가 maximum takeoff weight보다 높아서는 안 된다.

maximum landing weight는 특정 값을 초과하는 무게로 착륙하는 것을 제한한다. 때문에 비행기가 목적지에 도달하였을 때의 무게가 maximum landing weight 이하가 되도록 비행 전에 연료 소모를 계획해야 한다. 즉각적인 착륙을 필요로 하는 비상 상황일 때 landing weight가 초과되는 경우 조종사는 비행기에 설계된 구조적 여유를 이용할 수 없음을 인지해야 한다. overweight landing inspection이 필요할 수 있으므로 매뉴얼을 참조하거나 제조업체에 문의한다.

weight and balance의 balance 또한 중요하다. envelope 내에서의 CG 이동에 따라 multiengine airplane의 비행 특성이 상당히 변화한다.

forward CG에서 비행기는 더 안정적이다(약간의 높은 실속 속도, 약간의 낮은 순항 속도, 그리고 유리한 실속 특성). aft CG에서 비행기는 덜 안정적이다(약간의 낮은 실속 속도, 약간의 높은 순항 속도, 그리고 유리하지 못한 실속 특성). forward CG limits는 보통 landing round out에서의 elevator/stabilator authority를 통해 결정된다. aft CG limits는 허용 가능한 최소 세로 안정성에 의해 결정된다. weight and balance 수치를 초과하는 것은 항공기의 운용 한계(operating limitations)와 14 CFR에 반하는 것이다.

몇몇 multiengine airplanes의 경우 특정 적재 조건에서 CG limits 이내를 유지하기 위해 ballast를 필요로 할 수 있다. 일부 모델의 경우 오직 학생과 교관만 비행기에 탑승하였을 때 forward CG limit 초과를 피하고자 aft baggage compartment에 ballast를 배치할 수 있다. 일부 모델의 경우 승객들이 맨 뒷좌석에 앉았을 때 aft CG limit 초과를 피하고자 nose baggage compartment에 ballast나 수하물을 배치할 수 있다. 조종사는 envelope 내로 CG를 달성하기 위해 승객의 좌석과 수하물의 배치를 지시해야 한다. AFM/POH의 weight and balance section은 보통 적재 권장사항을 명시한다. ballast가 배치된 경우 이는 단단히 고정되어야 하며 그 무게가 maximum allowable floor loading을 초과해서는 안 된다.

몇몇 비행기들은 특별한 weight and balance plotter를 사용한다. 이는 CG envelope가 인쇄된 plotting board 위에서 조정될 수 있다. plotter의 뒷면은 보통 특정 항공기를 위한 적재 권장사항을 포함한다. plotting board의 작업 면에 인쇄된 CG envelope에 직접 연필 선을 표기할 수 있다. 이 연필 선은 쉽게 지워지므로 매 비행마다 계산을 다시 수행할 수 있다. 이러한 plotter는 해당 비행기 모델에서만 사용되어야 한다.

Ground Operation

단발 비행기에서 배운 좋은 습관은 다발 비행기에도 직접적으로 적용된다. 다발 비행기를 처음 타보는 조종사는 비행기가 지상 활주를 시작하면 몇 가지 다른 점들을 알아차릴 수 있다. 가장 두드러지는 것은 날개 길이가 증가하였으므로 비좁은 장소에서 지상 활주를 할 때 더욱 주의해야 한다는 것이다. 지상 조작이 다소 둔하게 느껴질 수 있으며 전형적인 2인용 · 4인용 단발 비행기만큼 민첩하지 않다. 항상 그렇듯이 엔진 출력을 최소로 유지해서 브레이크를 밟지 않도록 주의해야 한다. 단발 비행기에는 없는 다발 비행기의 이점 중 하나는 차등한 출력을 사용할 수 있다는 것이다. 선회를 돕기 위해 차등한 출력을 사용하면 선회 중 브레이크를 사용해야 할 필요성과 선회 반경이 둘 다 최소화 된다.

허나 브레이크와 차등한 출력을 통해 급선회를 수행하면 선회 안쪽 방향 wheel과 landing gear가 움직이지 않는 상태에서 항공기가 선회한다는 것을 인지해야 한다. 비행기는 이러한 움직임에 대해 설계되지 않으므로 조종사는 이를 조심해야 한다. AFM/POH에 의해 달리 명시되지 않은 한 모든 ground operations는 cowl flaps를 완전히 연 상태로 수행되어야 한다. strobe lights는 보통 활주로에 진입할 때 켠다.

Normal and Crosswind Takeoff and Climb

이륙 전 안전 브리핑과 before takeoff checklist를 완료하였으며 ATC clearance를 받았다면 조종사는 접근 중인 항공기가 있는지 확인한 후에 활주로 중심선에 비행기를 정렬해야 한다. 관제탑이 운영되지 않은 공항에서 출항하는 경우에는 라디오 주파수를 확인해야 하고, 항적을 꼼꼼히 확인해야 하며, 활주로에 진입하기 전에 radio advisory를 전송해야 한다. 급선회를 하여 활주로에 진입한 후에 rolling takeoff를 하는 것은 좋지 못하며 이는 fuel tank pickup을 “unporting”할 수 있어서 AFM/POH에 의해 금지될 수 있다. 특정 연료 양 이하라면 AFM/POH에 의해 이륙 자체가 금지될 수 있다. 만약 측풍이 존재한다면 조종간을 측풍쪽으로 가해야 한다. 외부 등화들(예를 들어 landing light와 taxi light)과 wingtip strobes는 낮밤 상관 없이 이륙 활주를 시작하기 전에 반드시 켜야 한다. 이륙 지점에서 대기해야 하는 경우에는 해당 위치로 이동하는 동안 모든 외부 등화를 켜야 한다(특히 야간일 때).

※ "unporting"에 대한 설명은 다음 링크를 참조하라 - https://www.aopa.org/news-and-media/all-news/2013/december/27/training-tip-unported-fuel

AFM/POH에서 권장하는 이륙 출력을 설정해야 한다. 자연 흡기식 엔진의 경우에는 보통 full throttle을 적용해야 한다. 대부분의 turbocharged engines에서도 full throttle이 사용된다. 허나 일부 turbocharged engines에서는 조종사가 특정한 출력 세팅(보통 manifold pressure의 red line 바로 아래에 해당하는 출력 세팅)을 설정하도록 요구한다. 이는 full throttle보다는 낮은 이륙 출력을 만들어낸다. turbocharged engines를 사용하는 경우에는 특별히 고려해야 할 사항이 있다. 이러한 엔진에서는 throttle을 부드럽고 신중하게 움직여야 한다. throttle을 전진할 때 브레이크를 통해 항공기를 제자리에 정지시키는 것이 허용된다. 보통 turbocharger에서 상당한 boost가 발생한 이후에 브레이크를 해제한다. 이는 엔진 출력을 천천히 증가시킬 때보다 활주로 낭비를 줄여준다. 만약 활주로 길이나 장애물 회피가 중요하다면 performance charts에 명시된 대로 브레이크를 해제하기 전에 최대 출력을 적용해야 한다. 정속 프로펠러를 장착한 비행기의 경우에는 브레이크가 해제되기 전에 엔진이 최대 rpm으로 회전할 수 있으며 최대 출력이 만들어질 수 있다. 비록 프로펠러 회전 당 공기의 질량은 적지만 rpm이 높아서 프로펠러 추력이 최대가 된다. 이륙 활주 시작 시 추력이 최대가 되며 이후 비행기 속도가 증가함에 따라 감소한다. 이륙 도중 발생하는 높은 slipstream 속도가 프로펠러 뒤에 놓인 날개의 실질적인 양력을 증가시킨다.

이륙 출력이 설정되면 먼저 활주로 중심선을 유지하고 엔진 계기들을 확인하는 것에 주의를 분산해야 한다. 초보 다발 비행기 조종사들은 보통 이륙 활주가 시작되자마자 속도계에 fixate 되려는 경향이 있다. 그러기보다는 양 쪽 엔진이 최대 manifold pressure와 rpm을 만들어내는지 확인해야 한다. 또한 fuel flows, fuel pressures, EGTs(exhaust gas temperatures), 그리고 oil pressures가 정상 범위에 있는지 확인해야 한다. 이러한 체계적인 점검은 비행기가 rotation speed에 도달하기 훨씬 전에 완료될 수 있다. 만약 측풍이 존재한다면 항공기가 가속함에 따라 측풍으로 가해둔 aileron을 풀어줄 수 있다. elevator/stabilator control은 내내 neutral로 유지되어야 한다.

매 이륙 시 최대 정격 이륙 출력이 사용되어야 한다. 출력의 일부분만 사용하는 이륙은 권장되지 않는다. 출력을 일부분만 사용한다 해서 현대의 왕복 엔진 수명이 연장된다는 증거는 없다. 오히려 출력을 일부분만 사용하면 과도한 열과 엔진 마모가 발생할 수 있다. 왜냐하면 이륙 도중 엔진 냉각에 필수적인 over-rich mixture가 fuel metering system으로부터 공급되지 못하기 때문이다.

다발 비행기로 이륙 및 상승을 수행할 때 주의해야 할 몇 가지 중요한 속도들이 있다. 첫 번째 속도는 VMC이다. 비행기가 지상에 있을 때 VMC 미만의 속도에서 엔진이 고장나면 이륙을 중단해야 한다. 즉시 양 쪽 throttle을 닫고 rudder와 브레이크를 사용해야 방향 제어가 유지될 수 있다. 공중에 있을 때 VMC 미만의 속도에서 엔진이 고장난 경우에는 이륙 출력을 생산하는 남은 엔진만으론 방향 제어를 할 수 없다. 따라서 대기속도가 VMC를 초과하기 전까지는 비행기가 절대 이륙해선 안 된다. 조종사는 제조업체가 권장하는 rotation speed (VR)나 lift-off speed(VLOF)를 사용해야 한다. 만약 이러한 속도가 게재되지 않았다면 VMC 속도에 5노트를 더한 값이 VR로 사용되어야 한다.

부드러운 조종간 입력을 통해 이륙 자세로 rotate 한다. 측풍이 불면 편류가 존재하므로 조종사는 비행기가 이륙한 후에 landing gear가 순간적으로 활주로에 닿지 않도록 해야 한다. 이러한 상황에서는 rotation을 더 적극적으로 및/혹은 더 높은 속도에서 수행할 수 있다. 단, accelerate-stop distance, takeoff ground roll, 그리고 distance to clear an obstacle을 위한 AFM/POH 성능 수치들은 VR 및/혹은 VLOF에서 계산되었다는 것을 반드시 유념해야 한다.

이륙한 후에는 최대한 빠르게 고도를 얻는 것을 고려해야 한다. 일부 AFM/POH는 이륙 및 초기 상승과 관련하여 조종사에게 도움을 주기 위해 “50-foot”나 “50-foot barrier” speed를 제공하며 이는 rotation, lift-off, 그리고 VY 가속 도중 target airspeed로 사용된다. 이륙 전에 조종사는 지상으로부터 50ft(AGL)까지의 takeoff distance와 50ft AGL에서의 stopping distance를 확인하고 이 둘을 더해야 한다. 만약 활주로가 총합보다 짧다면 엔진 고장 발생 시 활주로를 초과해서 착륙할 가능성이 매우 높다. 지면으로부터 부양한 후에는 과도한 속도를 얻는 것보다 추가 고도를 얻는 것이 더 중요하다. 경험에 의하면 엔진 고장 발생 시 과도한 속도가 고도로 효율적이게 전환될 수 없다. 추가 고도는 상승 도중 발생한 항공기의 이상이나 비상 상황을 인지 및 대응하는데 사용할 수 있는 시간을 증가시킨다.

과도한 상승 자세는 과도한 속도만큼이나 위험할 수 있다. 가파른 상승 자세는 전방 시야를 제한하며 조종사가 다른 항적을 확인하고 피할 능력을 방해한다. VY(best all-engine rate-of-climb speed)를 얻기 위해 비행기는 얕은 상승 자세에서 가속되어야 한다. 그런 다음 지형과 장애물을 고려한 safe single-engine maneuvering altitude에 도달하기 전까지 VY를 유지한다. VY보다 높거나 낮은 속도는 비행기의 성능을 저하시킨다. 설령 모든 엔진이 정상적으로 작동하더라도 이륙 후 초기 상승 시 지형 및 장애물과의 간격은 비행 전에 고려해야 할 중요한 사항이다. 대부분의 여객기와 대부분의 터빈 비행기는 보통 FMS(flight management system)를 통해 VY(best rate of climb)가 만들어지는 자세로 상승한다.

이륙 후 landing gear를 올리는 시기는 몇 가지 요인에 따라 달라진다. 보통 착륙을 위한 활주로가 충분하지 않고 고도계에 positive rate of climb가 표시되면 gear를 올려야 한다. 착륙을 위한 활주로가 많이 남아 있어서 장시간 동안 landing gear를 내려놓으면 상승 성능과 가속이 희생되므로 이는 현명하지 못하다. 활주로에 착륙이 이루어질 수 없는 시점을 지난 후에도 gear를 내려두는 것은 위험하다. 일부 다발 비행기의 경우에는 높은 밀도 고도에서 landing gear가 내려진 상태로 positive rate of climb를 수행할 수 없다. 이러한 조건에서 positive rate of climb를 기다리는 것은 현실적으로 불가능하다. 기억해야 할 중요한 점은 이륙 후 엔진 고장이 발생하였을 때 landing gear를 최대한 빠르게 올리면 항력이 급격히 감소하고 상승 성능이 상당히 증가한다는 것이다. 마찬가지로 기억해야 할 중요한 점은 gear를 내린 상태로 활주에 착륙이나 overrun을 수행하는 것이 gear를 올린 상태로 착륙하는 것보다 훨씬 낫다는 것이다. 보통 VYSE 속도를 넘기 전에 landing gear를 올리는 것이 권장되며 gear가 올라간 후에도 상승 성능이 적절하다면 계속하여 상승한다. 일부 AFM/POH는 이륙 후 landing gear를 올리기 전에 바퀴의 회전을 멈추기 위하여 잠깐 브레이크를 적용하도록 지시한다. 만약 이륙을 위해 flap이 연장되어 있다면 AFM/POH에서 권장하는 대로 flap을 올려야 한다.

safe single-engine maneuvering altitude(보통 최소 400~500ft AGL)에 도달하면 en route climb speed로 전환해야 한다. 이 속도는 VY보다 높으며 보통 순항 고도까지 유지된다. en route climb speed는 더 좋은 시야, 더 좋은 엔진 냉각, 그리고 더 높은 groundspeed를 제공한다. 적절하다면 en route climb speed로 전환하는 동안 이륙 출력을 줄일 수 있다.

일부 비행기들의 AFM/POH에는 권장사항으로(혹은 때때로 제한 사항으로) 게재된 상승 출력 세팅이 있으며 이는 en route climb 도중 설정되어야 한다. 만약 상승 출력 세팅이 게재되어있지 않다면 en route climb를 위해 manifold pressure와 rpm을 다소 낮추는 것이 관례적이다(허나 필수 조건은 아님). 보통 첫 출력 감소 이후에 프로펠러들을 synchronize 하며 만약 yaw damper가 설치되어 있다면 이를 작동시킨다. 또한 상승 도중 mixture를 lean 하라고 AFM/POH에서 권장할 수도 있다. 항적과 업무량이 허락한다면 climb checklist를 수행해야 한다. [그림 13-7]

Short-Field Takeoff and Climb

단거리 이륙 및 상승에 필요한 대기속도와 초기 상승 경로는 일반적인 이륙 및 상승과 다르다. 일부 AFM/POH는 특정 flap과 대기속도를 권장하는 별도의 단거리 이륙 절차와 성능 차트를 제공한다. 그 외의 AFM/POH는 별도의 단거리 절차를 제공하지 않는다. 이러한 특정 절차가 없다면 AFM/POH에서 권장하는 대로 비행기를 운영해야 한다. AFM/POH의 권장사항에 위배되는 운항을 해서는 안 된다.

단거리 이륙을 수행할 때에는 보통 rotation과 lift-off 직후에 비행기를 VX로 가속해야 한다. VX로 장애물 상공에서 초기 상승을 수행하다가 장애물로부터 개방되면 VY로 전환한다. [그림 13-8]

단거리 이륙을 위해 partial flaps를 사용하는 light-twins는 보통 VMC + 5노트 이전에 이륙하려는 경향을 보인다. 일찌감치 이륙하는 것을 막기 위해 forward elevator pressure를 가하는 것은 wheel barrowing으로 이어진다. wheel barrowing을 방지하기 위해 비행기가 부양하도록 허용하되 활주로로부터 수 인치만 이륙한다. VX 미만의 속도에서, 그리고 landing gear와 flaps가 연장된 상태에서 엔진 고장이 발생할 경우를 위해 조종사는 즉시 이륙을 중단하고 착륙할 준비가 되어있어야 한다.

단거리 이륙 도중 엔진 고장이 발생하면 가파른 상승 자세와 낮은 대기속도로 인해 상황이 더욱 악화된다(특히 장애물이 존재한다면 더더욱). VX와 VXSE는 보통 VMC에 위험할 정도로 가까우므로 엔진 고장이 발생하면 실수에 대한 여유가 거의 남지 않는다. 만약 이륙을 위해 flaps가 사용되었다면 항력이 추가로 발생하므로 상황이 더 심각해진다. 만약 VX 속도가 VMC + 5노트보다 작다면 short-field technique이 필요하지 않는 다른 활주로를 사용하거나 useful load를 줄이는 것을 강력하게 고려해야 한다.

Rejected Takeoff

단발 비행기에서 이륙이 중단되는 것과 동일한 이유로 이륙이 중단될 수 있다. 이륙을 중단하기로 결정하였다면 조종사는 즉시 양 쪽 throttles를 닫아야 하며 rudder, nose-wheel steering, 그리고 brakes를 통해 방향 제어를 유지해야 한다. 비행기가 활주로로부터 벗어나지 않도록 만들기 위해 rudder, nose-wheel steering, 그리고 brakes를 적극적으로 사용해야 할 수 있다(특히 엔진 고장을 즉시 인지하지 못해서 양 쪽 throttles를 즉시 닫지 못한 경우). 허나 주된 목표는 비행기를 최단 거리 내에서 정지시키는 것이 아니라 감속 도중 방향 제어를 유지하는 것이다. 비행기를 최단 거리 내에서 정지시키기 위해 방향 제어 상실, landing gear 붕괴, 혹은 타이어/브레이크 고장을 감수하기 보다는 조종사의 통제 하에 overrun area로 향하는 것이 바람직할 수 있다.

Level Off and Cruise

순항 고도에서 수평을 잡은 후 조종사는 순항 속도까지 가속하기 위해 상승 출력을 계속 사용해야 하며 순항 속도에 도달하면 순항 출력 및 rpm이 설정되어야 한다. 비행기로부터 최대 순항 성능을 뽑아내기 위해선 제조업체가 제공하는 power setting tables를 자세히 따라야 한다. cylinder head temperature와 oil temperatures가 정상 범위 내에 있다면 cowl flaps를 닫을 수 있다. 엔진 온도가 안정화되면 AFM/POH의 권장사항에 따라 mixture를 lean 할 수 있다. 이때 나머지 cruise checklist를 완료해야 한다.

다발 비행기의 연료 관리는 보통 단발 비행기보다 더욱 복잡하다. 시스템 설계에 따라 조종사는 main tanks와 auxiliary tanks 중 하나를 선택해야 할 수도 있고 하나의 tank에서 다른 tank로 fuel transfer를 사용해야 할 수 있다. 복잡한 연료 시스템에서는 보통 일부 tank를 수평 비행 도중에만 사용하도록 제한하거나 하강 및 착륙을 위해 main tank에 연료를 비축하도록 제한한다. electric fuel pump의 작동 방법도 모델마다 크게 다를 수 있다(특히 tank switching이나 fuel transfer 도중). 몇몇 fuel pumps는 이착륙을 위해 켜져 있어야 하고 그 외의 fuel pumps는 꺼져 있어야 한다. 복잡한 항공기를 운영하는 경우에는 시스템과 AFM/POH에 대한 지식을 대체할 수 있는 것이 없다.

Slow Flight

다발 비행기의 slow flight(저속 비행)는 단발 비행기와 크게 다르지 않다. slow flight는 직진 수평 비행, 선회, 상승 혹은 하강 도중 수행될 수 있다. 또한 이 기동은 clean 외장, 착륙 외장, 혹은 그 외 landing gear · flaps 조합에서도 수행될 수 있다. 다발 비행기의 경우에는 3,000ft AGL 미만에서(만약 제조업체가 더 높은 고도를 권장한다면 해당 고도 미만에서) 기동이 완료되지 않도록 slow flight를 수행해야 한다. slow flight는 항상 지면으로부터 충분한 높이에서 수행되어야 하며 이는 비행기가 의도치 않게 실속에 빠졌을 때 회복하기 위함이다.

조종사는 slow flight 도중 cylinder head temperatures와 oil temperatures를 유심히 살펴보아야 한다. 몇몇 고성능 다발 비행기들은 slow flight 도중 일부 조건에서(특히 착륙 외장에서) 상당히 빠르게 가열되는 경향이 있다. slow flight 도중 simulated engine failures가 수행되어서는 안 된다. 비행기는 VSSE보다 훨씬 낮으며 VMC에 매우 가깝다. slow flight를 수행하는 동안 stability device, stall warning device, 혹은 stall avoidance device를 비활성화해서는 안 된다.

Spin Awareness and Stalls

스핀이 승인되는 다발 비행기는 없으며 다발 비행기의 스핀 회복 특성은 일반적으로 매우 나쁘다. 그러므로 스핀을 방지하는 방법을 연습하는 것과 의도치 않은 스핀으로 이어질 수 있는 상황에 대해 높은 경각심을 유지하는 것이 좋다.

Spin Awareness

비행기가 스핀에 진입하려면 일단 실속 상태가 존재해야 한다. 실속이 발생할 때 yawing moment가 존재하면 스핀에 진입할 수 있다. 다발 비행기에서는 rudder나 비대칭 추력으로 인해 yawing moment가 발생할 수 있다. 따라서 VMC demonstration, 실속 연습, slow flight, 혹은 비대칭 추력이 강한 상황(특히 낮은 속도/높은 받음각 상태일 때) 도중 스핀에 대한 경각심이 최대가 되어야 한다. single-engine stalls는 어떠한 다발 비행기의 훈련 과정에도 포함되지 않는다.

VSSE(safe, intentional one-engine inoperative speed) 이하의 속도에서 의도적으로 한 쪽 엔진을 꺼서는 안 된다. 만약 VSSE가 게재되어있지 않다면 VYSE를 사용한다. 이륙 직후 몇 초 동안, 혹은 착륙을 준비하는 마지막 수십 피트 동안에만 다발 비행기가 VSSE 이하로 운영된다(단, 훈련 상황 제외).

학생이 엔진 고장을 연습을 위해 적절한 절차를 수행하는 동안 교관은 비행기가 스핀에 빠지지 않도록 적절한 airspeed와 bank angle을 유지하는데 주의를 기울여야 한다. 또한 교관은 stall과 slow flight 연습 도중에 특히 주의를 기울여야 한다. 전방 한계에 가까운 무게중심이 실속 및 스핀에 빠지지 않는 특성을 좋게 만들어주긴 하지만 그 위험성을 없애지는 못한다.

VMC demonstration을 수행할 때 교관은 impending stall의 징후에 주의를 기울여야 한다. 학생이 방향 제어에만 집중해서 impending stall의 징후를 인지하지 못할 수도 있다. 만약 현재의 밀도고도에서 VMC demonstration을 수행할 수 없다면 교관은 훈련 목적을 위해 rudder blocking 기법(rudder가 움직일 수 있는 거리를 인위적으로 제한해서 VMC demonstration을 안전하게 수행하는 훈련 기법)을 이용할 수 있다.

스핀 테스트를 받은 다발 비행기는 거의 없다(스핀 테스트는 필수가 아니기 때문). 따라서 권장 스핀 회복 기술은 이용 가능한 최고의 정보만으로 만들어졌다. 통제된 비행 상태에서 매우 갑작스럽게 벗어날 수 있으며 방향감각을 잃을 수도 있다. 필요하다면 turn needle(turn-and-slip indicator)이나 symbolic aircraft(turn coordinator)를 통해 upright spin의 방향을 확인할 수 있다. 이 외의 계기나 ball의 위치에 의존해서는 안 된다.

대부분의 제조업체들은 스핀 진입 후 즉시 양 쪽 throttles를 idle로 줄이고, 선회 반대 방향으로 최대 rudder를 적용하고, full forward elevator/stabilator · ailerons neutral을 적용하도록 권장한다. 이 동작들은 가급적 동시에 이루어져야 한다. 스핀이 멈추기 전까지는 조종간을 해당 위치로 유지해야 한다. 스핀이 멈추면 원하는 경로로 돌아가는데 필요한 power, elevator back pressure, 그리고 rudder pressure를 적용한다. 조종사는 스핀 회복에 상당한 고도가 사용된다는 것을 인지해야 하며 따라서 회복 절차가 즉시 이루어지는 것이 중요하다.

Stall Training

다발 비행기의 경우에는 3,000ft AGL(혹은 AFM/POH에서 권장하는 경우 더 높은 고도) 이상에서 실속이 회복되도록 연습하길 권장된다. 실속 회복 도중 고도가 손실된다는 것을 예상해야 한다.

실속 특성은 비행기에 따라 달라지므로 조종사는 반드시 그 실속 특성에 익숙해져야 한다. 허나 가장 중요한 실속 회복 단계는 다발 비행기든 단발 비행기든 동일하다. 바로 받음각을 감소시키는 것이다. 참조를 위해 실속 회복 절차가 그림 13-9에 나타나 있다. 받음각을 감소시켜서 stall warning이 사라졌다면 날개를 수평으로 만들고 필요한 만큼 출력을 가해야 한다. 실속 상태에서 최대 출력을 즉시 적용하면 비대칭 추력의 가능성으로 인해 위험할 수 있다. 또한 양 쪽 엔진의 출력이 차등적으로 적용된 상태에서 실속을 시도하거나 single engine stalls를 시도하지 않는다. 이는 통제된 비행으로부터 벗어날 가능성과 스핀에 진입할 가능성 때문이다. 마찬가지로 실속 진입 및 회복 도중 simulated engine failures를 수행해서는 안 된다.

Power-Off Approach to Stall(Approach and Landing)

문제가 존재하는 접근 및 착륙 시나리오를 시연하기 위해 power-off approach to stall을 연습해야 한다. power-off approach to stall은 날개 수평이나 shallow bank(20도 까지)에서 수행될 수 있다. power-off approach to stall을 시작하기 전에 먼저 비행기 주변에 다른 항적이 있는지 확인해야 한다. 그런 다음에는 비행기를 감속하고 접근 및 착륙을 위한 외장을 만들어야 한다. 안정적인 하강(대략 500 fpm)이 만들어져야 하며 trim이 조정되어야 한다. 만약 원한다면 이 시점에서 선회를 시작해야 한다. 그런 다음에는 stall warning을 발생시키기 위해 받음각을 부드럽게 증가시킨다. 이 단계에서 출력을 더 줄여준다. 이륙 속도보다 대기속도가 낮아지면 trimming을 중단해야 한다.

비행기가 stall warning(예를 들어 청각 경고, buffet, 등등)에 도달하면 먼저 stall warning이 없어질 때까지 받음각을 감소시킨다. 이후 조종사는 삼타일치를 적용해서 날개를 수평으로 만들고 필요한 만큼 출력을 부드럽게 적용한다. 회복 및 상승 도중 비행기는 VX(장애물이 존재한다고 가정할 경우)나 VY로 증속되어야 한다. 비행기가 VX나 VY로 증속하는 동안 상당한 forward elevator/stabilator pressure가 필요할 것이다. 적절한 trim 조정이 예상되어야 한다. flap을 full에서 approach로, 혹은 제조업체가 권장하는대로 만든다. 그런 다음 positive rate of climb가 나타나면 landing gear를 올린다. positive rate of climb가 계속 유지된다면 남은 flaps를 올린다.

Power-On-Approach to Stall(Takeoff and Departure)

문제가 존재하는 이륙 시나리오를 시연하기 위해 power-on approach to stall을 연습해야 한다. Power-on approach to stall은 날개 수평이나 shallow bank(20도 까지)에서 수행될 수 있다. power-on approach to stall을 시작하기 전에 먼저 비행기 주변에 다른 항적이 있는지 확인해야 한다. 그런 다음 제조업체가 권장하는 lift-off speed로 비행기를 감속한다. 비행기는 이륙 외장으로 구성되어야 한다. trim은 해당 속도에 알맞게 조정되어야 한다. 이후 power-on approach to stall을 연습하기 위해 AFM/POH에서 권장하는 값으로 엔진 출력을 높인다. 만약 AFM/POH에서 권장하는 값이 없다면 최대 가용 출력의 약 65%를 사용한다. stall warning(예를 들어 청각 경고, buffet, 등등)을 발생시키기 위해 받음각을 부드럽게 증가시킨다(만약 원한다면 선회도 함께 시작한다). 높은 총 무게 및 높은 밀도 고도에서의 성능을 시연하기 위해 더 적은 출력 설정을 사용할 수도 있다.

비행기가 stall warning에 도달하면 먼저 stall warning이 없어질 때까지 받음각을 감소시킨다. 이후 조종사는 삼타일치를 적용해서 날개를 수평으로 만들고 필요한 만큼 출력을 부드럽게 적용한다. 허나 만약 높은 총 무게와 높은 밀도 고도 상황을 시연하기 위해 가용 출력을 제한했었다면 회복 도중 사용되는 출력 또한 제한되어야 한다. positive rate of climb가 나타나면 landing gear를 올린다(flaps가 내려져 있었다면 flaps도 올린다). 실속 회복 도중 target airspeed는 VX(장애물이 존재한다고 가정할 경우)나 VY이다. 비행기가 VX나 VY로 가속되는 동안 조종사는 nose-down trim의 필요성을 예상하여야 한다.

Full stall

숙련된 교관이 없다면 full stalls를 연습하는 것이 권장되지 않는다. power-off full stall이나 power-on full stall은 명확한 교육 목표와 위험이 논의되는 구조화된 수업을 통해 훈련되어야 한다. 훈련의 목적은 다음과 같다: (a) full stall 근처에서의 조작 특성과 동적 단서들(예를 들어 buffet, roll off)을 경험하는 것 (b) 실속 회복 절차를 제대로 적용하는 것. 높은 받음각에서의 비대칭 추력과 저속으로 인한 낮은 rudder 효율성의 위험을 고려하였을 때 이는 받음각을 감소시키는 주요 회복 단계를 강조한다. 받음각을 감소시키면 모든 조종면이 더욱 효율적이게 되고 roll이 보다 효과적으로 제어된다. 추력은 회복 도중 필요한 경우에만 사용되어야 한다.

Accelerated Approach to Stall

Accelerated approach to stall은 대략 45도의 bank에서 수행되어야 하며 항공기 제조업체의 권장 속도(VA [design maneuvering speed]나 VO [operating maneuvering speed])보다 높은 속도에서 수행되어선 안 된다. 조종사는 3,000ft AGL 이상에서 기동이 완료되도록 기동 진입 고도를 선정해야 한다.

기동에 진입하는 방법은 단발 비행기와 다르지 않다. 적절한 속도에 도달하면 삼타일치가 적용된 45도 선회를 유지하는 동안 elevator에 back pressure를 점점 증가시킨다. 적절한 속도 감소율은 대략 초당 3~5노트이다. stall warning이 발생하면 stall warning이 멈출 때까지 받음각을 감소시켜서 즉시 회복한다. 이후 삼타일치를 적용해서 날개를 수평으로 만들고 원하는 경로로 돌아가는데 필요한 출력을 보충한다.