(19) Engine Failure After Lift-Off

Low Altitude Engine Failure Scenarios

 

고도와 속도가 낮은 상태(예를 들어 이륙 후 initial climb)에서 OEI 비행을 할 경우 조종사는 세 가지 주요 사고 요인을 방지하도록 비행기를 운영해야 한다: (1) 방향 제어 상실, (2) 성능 상실, (3) 비행 속도 상실. 셋 다 치명적일 가능성을 가지고 있다. 그러나 비행기가 방향 제어와 성능이 충분히 고려되어 운항 된다면 비행 속도의 상실은 요인이 되지 않는다.

 

이륙 혹은 복행은 엔진 고장을 겪을 수 있는 가장 중요한 때다. 항공기는 느리며 지면에 가까울 것이고, 심지어 landing gear와 flap는 연장되어 있을 수 있다. 고도와 시간이 아주 적다. 고장 난 엔진의 프로펠러는 feather 되기 전까지는 windmilling을 하여 상당한 양의 항력과 yawing tendency를 발생한다. 비행기의 상승 성능은 최대치이거나, 혹은 심지어 없을 수 있다. 그리고 장애물이 앞에 놓여있을 수도 있다. 만일의 경우를 위한 비상 계획과 안전 브리핑은 takeoff roll이 시작되기 훨씬 전에 명확하게 이해되어야 한다. 기선정한 속도나 지점 이전에서 엔진 고장이 발생할 경우 이는 aborted takeoff로 이어진다. gear가 올라간 상태에서 일정 속도와 지점 이후 엔진 고장이 발생하였고 상승 성능이 보장된다면 이륙이 계속된다. 엔진이 고장 났다면 비행기의 제어를 유지하고 제조업체의 권장된 비상 절차를 따르는 것이 가장 중요하다. 이륙 직후 한쪽 엔진의 완전한 고장은 크게 다음 세 가지 시나리오 중 하나로 분류될 수 있다.

 

Landing Gear Down

 

landing gear를 UP position으로 하기 전에 엔진 고장이 발생한 경우[그림 13-18] : nose를 가능한 한 곧바르게 유지하고, 양쪽 throttles를 닫고, 적절한 속도를 유지하도록 pitch 자세를 조절하고, 활주로에 하강한다. 정상 착륙에 집중한다. 그리고 비행기를 강제로 지면에 향하게 하지 않는다. 남은 활주로에 착륙하거나 overrun을 한다. 갑작스러운 yaw에 조종사가 얼마나 빠르게 반응하는지에 따라 비행기는 활주로의 측면으로 벗어날 수 있다. 여기에는 달리 실질적 선택지가 없다. 앞에서 논의한 바와 같이 flaps(만약 연장되었다면)와 landing gear를 올리고 프로펠러를 feathering 하면서 가속을 하는 동안 방향 제어를 유지할 가능성은 최소이다. single-engine-driven hydraulic pump를 갖춘 일부 비행기에서 그 엔진이 고장 났다면 landing gear를 올릴 수 있는 유일한 방법은 엔진이 windmill을 하거나, 혹은 hand pump를 사용해야 함을 의미한다. 이는 이륙 도중 사용 가능한 대안이 아니다.

Landing Gear Control Selected Up, Single-Engine Climb Performance Inadequate

 

single-engine ceiling 근처나 그 이상을 운영할 때 이륙 직후 엔진 고장이 발생하였다면 전방에 무엇이 놓여있던지 착륙이 반드시 이루어져야 한다. [그림 13-19] 또한 나머지 엔진 출력을 통해 VYSE 속도로 강하하여 계속 전진하는 선택지가 있다(단, 조종사는 비행기의 성능을 초과하여 공중에 떠있으려 시도해서는 안 됨). 고도 유지를 위해 속도를 감소시키는 것은 거의 언제나 치명적이다. 제어 하에 착륙하는 것이 최우선이다. single-engine takeoff의 가장 큰 위험은 항공기의 성능을 벗어나는 비행을 시도하려는 것이다. 사고는 불가피하다.

 

이륙 시 엔진 고장에 대한 분석에 따르면 비행기가 제어 하에 있을 경우 공항 이외의 지역에 착륙할 성공률이 높아짐을 나타낸다. 또한 조종사가 비행기의 성능을 초과하여 비행하려 시도한 경우 stall spin accident로 인한 매우 높은 사망률을 나타낸다.

 

이전에 언급하였듯 만약 항공기의 landing gear retraction mechanism이 특정 엔진의 구동 펌프 유압에 의존한다면 해당 엔진이 고장 난 이후 조종사가 그 엔진을 windmills 하거나(gear를 올릴 유압을 제공하기 위해), 혹은 backup pump를 통해 수동으로 올리기 전까지 수백 피트의 고도를 잃을 수 있다.

 

Landing Gear Control Selected Up, Single-Engine Climb Performance Adequate

 

Single-engine 상승률이 충분하다면 이어지는 비행 절차를 따라야 한다. [그림 13-20] 고려해야 할 4 가지가 있다: control, configuration, climb, checklist.

 

 

1. Control

 

이륙 중 엔진 고장에 따른 첫 번째 고려사항은 항공기의 제어를 유지하는 것이다. 신속하고 적극적인 rudder 적용으로 방향 제어를 유지하는 것, 그리고 yaw를 멈추는 것은 비행 안전에 중요하다. 속도가 VMC 이상이 되도록 한다. 만약 full rudder를 적용하여도 yaw가 제어되지 못한다면 작동 중인 엔진의 추력을 감소시키는 것이 유일한 대안이다. roll을 수정하기 위해 rudder를 먼저 적용하지 않고 aileron을 적용한다면 항력과 adverse yaw를 증가시키고 방향 제어를 저하한다. yaw를 멈추기 위해 rudder를 적용한 이후 약간의 aileron을 사용하여 비행기를 작동 엔진 쪽으로 bank지게 만든다. 이는 항공기 제어, 항력 최소화, 그리고 최대 성능을 얻는 가장 효율적인 방법이다. 조종간 압력이 높을 수 있다(특히 rudder). VYSE를 위한 pitch 자세는 VY를 위한 pitch 자세보다 낮아져야 한다. yaw를 멈추고 방향 제어를 유지하기 위해 처음엔 최소 5도에서 최대 10도의 bank가 사용되어야 한다. 이 초기 bank는 방향 제어를 만들어 낼 수 있을 만큼만 일시적으로 유지된다. bank angle이 대략 2도나 3도를 초과하면 상승 성능이 저하되지만 VYSE와 방향 제어를 얻고 유지하는 것이 가장 중요하다. 조종면 압력을 줄이기 위해 trim을 조정해야 한다.

 

2. Configuration

 

항공기를 상승 상태로 만들기 위해 engine failure after takeoff checklist의 memory items를 즉시 수행해야 한다. [그림 13-21] 따라야 할 구체적인 절차는 특정 비행기의 AFM/POH와 체크리스트에 나타난다. 대부분은 조종사에게 VYSE 유지, 이륙 출력 세팅, flaps와 landing gear UP, 고장 난 엔진의 identify∙verify∙feather를 지시한다. (몇몇 항공기에서는 flaps 보다 landing gear를 먼저 올린다.)

“identify”는 조종사가 처음에 고장 난 엔진을 식별하는 것이다. 고장 유형에 따라 엔진 계기를 통한 확인이 가능할 수도, 혹은 불가능할 수도 있다. 이러한 식별은 엔진 계기보다는 주로 직선 비행을 유지하는데 필요한 제어 입력을 통해 이루어져야 한다. “verify”는 조종사가 고장 났다고 생각되는 엔진의 throttle을 줄이는 것이다. 고장이 의심되는 throttle을 감소하였을 때 성능의 변화가 없다면 이는 고장 난 엔진을 정확히 식별하였음을 입증한다. 엔진 feather를 위해 해당하는 propeller control을 완전히 당긴다.

 

3. Climb

 

방향 제어가 이루어졌고 비행기의 상승 자세가 만들어졌으면 bank angle을 최고의 상승 성능을 만들어내는 값으로 줄여야 한다. zero sideslip에 대한 특정한 지침이 없다면 2도의 bank, 그리고 slip/skid indicator의 ball이 1/3~1/2에서 튀어있는 것이 제안된다. VYSE는 pitch 조작으로 유지되어야 한다. 선회 비행은 상승 성능을 감소시킨다. 따라서 공항으로 돌아가기 전에 장애물로부터 최소 400ft(AGL) 이상의 회피를 만들기 위해 직진으로 상승하거나, 혹은 shallow turns로 상승해야 한다.

 

4. Checklist

 

engine failure after takeoff checklist의 memory items를 수행한 이후 시간이 허락하는 대로 인쇄본을 검토해야 한다. 그런 다음 securing failed engine checklist를 수행해야 한다. [그림 13-22] engine fire가 의심되지 않는 한 조종사는 남은 항목들은 신중하게, 그리고 서두르지 않게 수행해야 한다. 남아있는 체크리스트의 수행을 위해 비행기 조작이 희생되어서는 절대 안 된다. 우선순위 항목들은 이미 기억을 통해 수행되었다.

 

고장 난 엔진의 cowl flap을 닫는 것 이외의 모든 항목들은 그대로 둔다 하여도 비행기 상승 성능에 부정적인 영향을 미치지 않는다. 절차를 급하게 수행할 경우 정확하지 않은 스위치를 작동시킬 가능성이 분명히 있다. 조종사는 비행기를 조종하는 것, 그리고 최대 성능을 뽑아내는 것에 집중하여야 한다. ATC 시설을 이용할 수 있다면 비상을 선포해야 한다.

 

engine failure after takeoff checklist의 memory items는 비행기 현재 상태에 따라 불필요할 수 있다. 예를 들어 세 번째 이륙 시나리오의 경우 gear와 flaps는 이미 올라가 있다고 가정되어 있으나 memory items는 gear와 flaps를 포함한다. 이는 실수가 아니다. memory items의 목적은 적절한 행동을 취하느냐, 혹은 조건이 존재하는가를 확인하는 것이다. 각 항목에 대한 행동이 모든 상황에서 필요 되진 않을 수 있다. 또한 memory items들은 여러 상황에서 적용된다. 예를 들어 복행 중 엔진 고장 시 landing gear와 flaps는 연장되어 있을 것이다.

 

앞서 나온 세 가지 이륙 시나리오는 착륙을 할지 혹은 계속할지를 결정하는데 있어 landing gear를 주된 요소로 포함한다. 예를 들어 landing gear가 DOWN position에 있는 상태에서 계속하여 이륙 및 상승을 하는 것은 권장되지 않는다. 그러나 이는 정상 절차에서 비행기가 지면으로부터 이륙하는 순간 landing gear를 올리는 것을 정당화하지는 않는다. 사용 가능한 활주로나 착륙이 가능한 overrun이 있는 한 landing gear는 내려진 상태를 유지해야 한다. 이륙을 위해 wing flaps를 사용할 경우 사실상 flaps를 올리기 전까지는 single-engine 상승 가능성이 사라진다.

 

조종사가 엔진 고장 시나리오를 다루는데 유용하게 사용할 수 있는 두 가지 방법이 있다. 첫째로 “dead-foot-dead engine”은 고장 난 엔진의 식별을 돕는데 사용된다. 고장 유형에 따라 엔진 계기를 통해서는 고장 난 엔진을 적시에 식별할 수 없을 수 있다. 그러나 방향 제어를 유지하기 위해 rudder 압력이 비행기의 엔진이 작동하는 쪽(좌측 혹은 우측)으로 가해진다. 그러므로 “dead foot”은 “dead engine”과 같은 방향이다. 다른 말로 “idle foot-idle engine”과 “working foot-working engine”가 있다.

 

두 번째 방법은 상승 성능과 관련이 있다. “raise the dead”라는 구절은 작동하는 엔진 쪽으로 약 2도의 shallow bank를 가해 최대 상승 성능을 얻는다는 뜻이다. 그러므로 작동하지 않는, 혹은 “dead” engine은 아주 약간의 bank로 “raised” 되어야 한다.

 

모든 엔진 고장이 완전한 출력 상실을 초래하는 것은 아니다. 영향을 받는 엔진의 throttle을 당겼을 때 성능 손실이 발생하더라도 어느 정도의 출력이 아직 이용 가능할 수 있다. 이러한 경우 조종사는 비행기가 single-engine flight를 위한 안전한 속도 및 고도에 도달하기 전까지 엔진을 작동시키는 것을 고려할 수 있다. 고장 난 엔진을 shutdown 하는 것은 특정 상황에서 엔진의 추가 손상을 방지할 수 있다. 그러나 여전히 부분적 출력을 생산할 수 있는 엔진을 정지시키면 사고의 위험이 증가할 수 있다.