(3) Slow flight

Slow Flight

 

이륙/상승 단계와 접근/착륙 단계에서는 낮은 대기속도로 비행하는 것이 일반적이다. 따라서 조종사는 비행기를 slow flight(저속 비행)에서 조종하는 방법을 배운다. slow flight 도중 받음각 증가, 하중 계수 증가, 혹은 출력 감소는 실속 경고(예를 들어 buffet, stall horn, 등등)으로 이어질 것이며 조종사는 실속의 징후에 반응해야 한다. 실속 훈련은 저속 비행 기동에서 습득한 지식과 기술을 기반으로 하며 이는 실속 경고부터 실속까지의 시간을 망라한다.

 

slow flight의 기동 목적은 낮은 속도 및 높은 받음각으로 비행하는 조종사의 능력을 발달시키는 것이다. 이 구간에서는 조종간 입력에 대한 반응이 줄어들며 고도 유지가 더 어렵지만 조종사는 연습을 통해 이 구간에서의 느낌, 소리, 그리고 시각적 신호에 익숙해진다. 조종사에겐 다음이 필수적이다:

 

1. 다양한 항공기 외장 및 자세에서 slow flight와 관련된 공기 역학을 이해한다.

2. 이러한 비행 조건에서의 비행기 단서를 인지한다.

3. 실속 경고 없이 조종하는 동안 삼타일치를 유지한다.

4. 실속 경고가 발생하였다면 신속하게 적절한 수정을 수행한다.

 

조종사 훈련 및 시험을 위해 slow flight은 두 가지 요소를 포함한다:

 

∙ 실속 경고 없이 비행이 유지될 수 있는 속도(1G 실속 속도보다 5 ~ 10노트 높은 속도가 적절함)로 감속하고, 해당 속도에서 기동하고, 해당 속도로부터 회복하는 것.

 

∙ 이륙, 상승, 하강, 착륙 접근, 그리고 복행에 적합한 외장으로 slow flight을 수행하는 것.

 

slow flight 도중 안전한 기동을 위해 target airspeed가 실속 속도보다 충분히 높아야 하지만 조종사가 저속 비행의 특성을 경험하기 위해 실속 경고와 충분히 근접해야 한다. target airspeed를 결정하는 한 가지 방법은 특정 slow flight 외장에서 항공기를 실속 경고가 발생하는 속도로 감속시킨 후 pitch를 살짝 낮추어 실속 경고를 없앤 다음 출력을 증가시켜 고도를 유지하는 것이며 이때의 속도를 기억하는 것이다.

 

slow flight을 연습할 때 조종사는 항공기 조종과 그 외 조종실 업무들 사이에서 주의를 분배하는 법을 배운다. 속도가 감소함에 따라 조종면의 효율성이 감소한다는 것을 저속에서의 비행기 느낌을 통해 알 수 있다. 예를 들어, 실속 속도로부터 30노트에서 20노트로 감속하면 조종간 입력의 효율성이 일부 사라진다. 왜냐하면 조종면을 흐르는 공기 흐름이 줄어들기 때문이다. 대기속도가 감소할수록 조종간 효율 또한 더욱 감소한다. 때문에 항공기 반응을 유지하기 위해선 조종면의 공기흐름이 적어질수록 더 많은 조종간 움직임이 필요하다. 이렇게 효율성이 감소된 느낌을 조종사들은 종종 “sloppy”, 혹은 “mushy” controls라 부른다.

 

최소 항력 속도(L/D MAX) 너머에서 비행할 때 더 빠른 속도로 비행하기 위해선 더 많은 출력이 필요하다. L/D MAX 미만에서 비행할 때 더 느린 속도로 비행하기 위해선 더 많은 출력이 필요하다. slow flight은 L/D MAX보다 훨씬 낮은 속도에서 수행되므로 항공기 감속을 방지하기 위해선 많은 출력 적용이나 받음각 감소가 필요하다는 것을 알아야 한다. L/D MAX 미만(backside of the power curve)에서는 받음각이 임계 받음각에 가까워지고 대기속도가 계속 감소함에 따라 pitch의 작은 변화만으로도 유도 항력이 크게 변화하여 대기속도가 크게 변화한다는 것을 유의해야 한다. 따라서 L/D MAX 미만에서 비행할 때에는 pitch로 대기속도를 제어하고 power로 고도를 제어하는 것이 더 효율적이게 된다.

 

L/D MAX 미만에서는 비행기가 “speed instability”라는 특성을 나타내기 때문에 조종사의 적절한 조치가 없다면 속도가 계속하여 감소할 것이다. 예를 들어, 비행기가 난기류에 의해 감속하였으며 이때 조종사가 받음각을 줄이거나 출력을 증가시키지 않으면 속도가 계속하여 줄어들 수 있다. [그림 5-6]

Performing the Slow Flight Maneuver

 

slow flight 훈련은 다음을 포함한다:

 

∙ 순항 속도에서 접근 속도로 비행기를 감속한다. 이때 altitude나 heading의 변화가 없어야 한다. 감속 도중 받음각을 증가시키면서 power와 trim을 적절히 설정한다.

 

∙ altitude와 heading을 유지하면서 외장을 변경한다(예를 들어 landing gear나 flaps 연장).

 

∙ 고도를 유지하면서 선회를 수행한다.

 

∙ Straight-ahead climbs, climbing medium-banked(대략 20도) turns, straight-ahead power-off gliding descents, 그리고 descending turns를 수행한다. 이들은 비행의 이착륙 단계를 나타낸다.

 

단발 비행기의 경우 slow flight가 1,500ft AGL 이상에서 (다발 비행기의 경우에는 3,000ft AGL 이상에서) 완료될 수 있도록 기동을 수행해야 한다(제조업체가 더 높은 고도를 권장하는 경우에는 제조업체를 따른다). 부주의로 인해 실속에 빠질 경우를 대비하여 항상 지상으로부터 적절한 고도에서 기동을 연습해야 한다.

 

slow flight 기동을 시작하기 위해 조종사는 주변을 확인해야 한다. 그리고 순항 설정으로부터 출력을 감소시키고 고도 유지 및 감속을 위해 pitch를 조절한다. 비행기가 감속함에 따라 공기가 흐르는 소리가 달라진다. 속도가 target speed(즉, 그 비행 조건에서의 실속 속도로부터 대략 5 ~ 10노트)로 근접함에 따라 고도 유지를 위한 추가적인 출력이 필요할 것이다. 이러한 변화 도중 조종사는 조종간 압력 변화를 보상하기 위해 비행기를 trim 해야 한다. 만약 기동 전 순항 속도에서의 trim이 유지되면 강한 aft(back) control pressure가 elevator에 필요해진다. 이는 정교한 제어를 어렵게 만든다.

 

slow flight은 보통 착륙 외장에서 수행 및 평가된다. 따라서 landing gear와 flaps가 landing position으로 연장되어야 한다. 비행기 외장을 변경하기 위해 before-landing checks를 수행하는 것이 권장된다. gear와 flaps 보통 출력을 감소시킨 후 적절한 속도에 도달하였을 때 연장된다. 이는 해당 장치들이 연장될 수 있는 제한치를 초과하지 않기 위함이다. 다른 외장(clean 외장이나 takeoff 외장)에서도 이 기동을 연습하는 것이 좋으며 이러한 외장이 실기 시험에서 평가될 수도 있다.

(출처: PTS 자가용조종사)

공기역학적 진동이나 실속 경고가 발생할 수 있는 받음각 직전에서는 조종간 효과가 떨어진다. [그림 5-7] elevator control의 반응이 떨어지기 때문에 비행기 제어를 유지하기 위해선 더 큰 조종간 움직임이 필요하다. 프로펠러 비행기에서는 torque, slipstream effect, 그리고 p-factor로 인해 강한 left yaw가 발생할 수 있다. 따라서 삼타일치 비행을 유지하기 위해 right rudder를 가해줘야 한다. 비행기가 1G 실속에 가까워질수록 right rudder의 필요량이 증가한다.

Maneuvering in Slow Flight

 

직진수평 상태에서 적절한 pitch와 airspeed가 설정되었다면 조종사는 바깥 참조물에 대한 인식을 유지해야 하며 계기를 cross-check 해야 한다. 조종사는 조종간의 느낌에 주의를 기울여야 하며 특히 pitch 변화로 인한 속도 변화와 power 변화로 인한 고도 변화에 유의해야 한다. 조종사는 저속에서의 비행기 조종 특성을 확인하기 위해 선회를 연습해야 한다. 선회 도중 고도를 유지하기 위해 출력을 증가해야 할 것이다. slow flight 도중 갑작스럽거나 거친 조종간 움직임은 실속을 발생시킬 수 있다. 예를 들어 slow flight 도중 플랩을 갑자기 올리면 비행기가 실속에 빠질 수 있다.

 

직진수평 상태에서 안정된 후 출력을 조정하여 상승 및 하강도 연습해야 한다. 조종사는 높은 출력 설정에서 발생하는 강한 yawing tendency를 유의해야 하며 이를 rudder로 보상해야 한다.

 

slow flight이 종료되었다면 출력을 증가한다. 속도와 양력이 증가함에 따라 받음각 감소를 위해 forward control pressure를 가하여 고도를 유지한다. 삼타일치 비행을 유지하고, 필요하다면 날개를 수평으로 만들고, 원하는 비행경로로 돌아간다. flaps와 landing gear가 연장되어 있었다면 증속 후 이들을 올리고 trim을 조절한다. 실속을 피하기 위해 landing gear와 flaps를 올릴 때 받음각의 변화를 예상한다.

 

Common Errors

 

slow flight를 수행할 때 발생하는 일반적인 오류:

 

1. 주변을 충분히 확인하지 못함.

2. 출력 감소 시 충분한 back-elevator pressure를 가하지 못하여 고도가 손실됨.

3. 출력 감소 시 과도한 back-elevator pressure를 가하여 상승이 만들어지고 속도가 급격하게 감소함.

4. left yaw를 보상하기엔 right rudder가 부족함.

5. 비행계기에 fixation 됨.

6. 플랩을 올리거나 내릴 때 받음각의 변화를 예상하지 못함.

7. 출력 관리가 부적절함.

8. 비행기 제어와 방향정위 사이에서 주의를 적절히 분배하지 못함.

9. 비행기를 적절히 trim하지 못함.

10. 실속 경고에 반응하지 못함.