(7) Slow-Speed Flight

Slow-Speed Flight

 

실속 속도 근처를, 혹은 region of reversed command 근처를 운영할 때 항공기는 소위 slow-speed flight를 비행한다(예를 들어 착륙을 위한 최종 접근 도중, 혹은 slow flight 기동 도중). 만약 항공기의 무게가 4,000파운드라면 항공기가 생산하는 양력도 4,000파운드여야 한다. 양력이 4,000파운드 미만일 경우 항공기는 더 이상 수평 비행을 유지할 수 없으며 그 결과 하강한다. 의도적인 하강 도중 이는 중요한 요소이며 항공기의 제어에 사용된다.

 

허나 slow-speed flight 도중에는 양력이 필요하며 받음각이 높기 때문에 flaps나 그 외 고양력 장치가 필요하다. 이러한 장치들은 에어포일의 캠버를 변화시키거나 경계층 분리를 지연시킨다. [그림 4-12] 보통 에어포일 캠버를 변화시키기 위해 plain flaps와 split flaps가 사용된다. flaps를 사용하면 항공기가 더 낮은 받음각에서 실속에 빠진다는 점을 유의해야 한다. 예를 들어 18도에서 실속에 빠지는 기본 날개(flaps를 사용하지 않은 날개)가 flaps를 연장하면 실속 받음각이 15도가 된다. 허나 flaps가 연장된 상태에서의 CL-MAX 양력 값은 기본 날개의 CL-MAX 양력 값보다 더 크다.

CL-Max를 증가시키기 위한 또 다른 방법은 경계층 분리를 지연시키는 것이다. 이를 위해 general aviation light aircraft는 보통 vortex generator를 사용한다. 날개를 따라 배치된 작은 금속 조각들이 난기류를 발생시키는데 이는 경계층 바깥의 고에너지와 경계층 내의 공기를 혼합한다. 이 영향은 다른 boundary layer device에서도 유사하다. [그림 4-13]

(ATP: boundary layer control devices는 에어포일의 최대 양력 계수를 증가시키는 추가 수단이다. 받음각이 높은 상태에서 경계층을 향해 고속의 공기를 분출하면 실속이 지연될 수 있다.)

 

(ATP: flaps는 최대 양력을 위한 받음각을 감소시키는 경향이 있다. 따라서 boundary layer control을 flaps와 결합하는 것이 중요하다. 이를 통해 flaps는 최대 양력과 함께 높고 부드러운 공기 흐름을 유지한다.)

 

Small Airplanes

 

대부분의 small airplanes는 계기 접근 도중 1.3 VS0 이상의 속도를 유지한다. 실속 속도가 50노트(VS0)인 비행기의 정상 접근 속도는 65노트이다. 그러나 이 비행기는 계기 접근의 final segment에 있는 동안 90노트(1.8 VS0)를 유지할 수 있다. landing gear는 minimum descent altitude를 향한 하강을 시작할 때, 혹은 ILS의 glideslope을 교차하였을 때 연장될 가능성이 높다. 또한 조종사는 이 구간에서 intermediate flap을 선택할 수 있다. 이 속도에서 비행기는 훌륭한 양(+)의 속도 안정성(speed stability)을 갖는다(그림 4-11의 A 지점). 이 구간에서는 power 변경 없이 pitch를 약간 변화시킬 수 있다. 이는 약간의 속도 변화를 발생시키겠지만 pitch가 원래대로 되돌아왔을 때 속도 또한 원래대로 되돌아기 때문이다. 이는 조종사의 업무량을 감소시킨다.

small airplanes는 보통 최종 접근 도중 착륙 직전에 정상 착륙 속도로 감속된다. 65노트(1.3VS0)로 감속하면 비행기는 C 지점에 근접하게 된다. [그림 4-11] 이 구간에서는 속도 안정성이 비교적 중립 상태(속도가 원래의 값으로 돌아가기 보다는 새로운 값에 남아있으려는 경향)이기 때문에 정확한 속도를 유지하기 위해선 pitch와 power를 정밀하게 제어해야 한다. 저고도에서 landing flaps를 연장하는 경우에는 외장 변화로 인하여 원치 않는 pitch 변화가 발생하지 않도록 주의를 기울여야 한다.

 

여기서 몇 노트가 더 줄어들면 비행기가 region of reversed command에 진입할 수 있다. 이 구간에서는 조종사가 빠른 시정 조치를 취하지 않을 경우 깊은 침하율이 발생하며 비행기가 계속하여 감속할 수 있다. 이 구간에서는 속도 불안정성(speed instability)으로 인해 원하는 속도로부터 차이가 커지려는 경향이 있기 때문에 pitch와 power가 조화를 이루어야 한다.

 

Large Airplanes

 

실속 속도가 높은 large airplanes의 경우 조종사는 계기 접근 도중 유지하는 속도가 1.3 VS0에 가깝다는 것을 알 수 있다. 이는 최종 접근 도중 비행기를 C 지점 근처에 놓이게 한다[그림 4-11]. 이때 정밀한 속도 제어가 수행되어야 한다. 속도 편차를 빠르게 수정하기 위해 target thrust setting으로부터 excessive thrust나 deficient thrust를 순간적으로 가해야 할 수도 있다.

 

예를 들어 조종사가 1.3 VS0의 속도(L/D MAX 근처의 속도)로 계기 접근 중이며 해당 속도를 유지하는데 필요한 특정 출력 설정을 알고 있다. 이때 약간의 출력 감소로 인해 비행기가 몇 노트 감속하였다. 조종사가 출력을 약간 증가시켰고 비행기가 느린 속도로 가속하기 시작하였다. 비행기는 여전히 항력 곡선의 “평평한 지점”에 있기 때문에 약간의 출력 증가만으로는 원하는 속도로 금방 돌아오지 않을 것이다. 따라서 특정 속도를 유지하는데 필요한 출력보다 높은 값을 설정하여 비행기가 가속하게 만든 후에 특정 속도에 필요한 으로 출력을 줄인다.