(19) Engine Failure After Lift-Off

Low Altitude Engine Failure Scenarios

 

고도와 대기속도가 낮은 상태에서(예를 들어 초기 상승 도중) OEI flight을 수행하게 되면 조종사는 세 가지 주요 사고 요인이 방지되도록 비행기를 운항해야 한다: (1) 방향 제어 상실, (2) 성능 상실, (3) 비행 속도 상실. 셋 다 생명을 위협하는 가능성을 가지고 있긴 하지만 방향 제어와 성능을 충분히 고려해서 비행기를 운항한다면 비행 속도 상실은 문제가 되지 않는다.

 

이륙이나 복행 도중 엔진 고장이 발생하면 가장 위험하다. 항공기는 느리고, 지면에 가까우며, landing gear와 flap가 연장되어 있을 수 있다. 고도와 시간은 매우 적다. 고장 난 엔진의 프로펠러가 feathered 되기 전까지는 windmilling으로 인해 상당한 양의 항력과 yawing tendency를 발생시킨다. 비행기의 상승 성능이 미미하거나 심지어 없을 수도 있으며 장애물이 앞에 놓여있을 수도 있다. 만일의 경우를 위한 비상 계획과 안전 브리핑은 이륙 활주가 시작되기 훨씬 전에 명확하게 이해되어야 한다. 미리 선정해둔 대기속도나 지점 이전에 엔진 고장이 발생하면 aborted takeoff를 수행한다. 미리 선정해둔 대기속도나 지점 이후에 엔진 고장이 발생하였으며 gear가 올라가 있고 상승 성능이 보장된다면 이륙이 계속된다. 엔진 고장이 발생했다면 비행기의 제어를 유지하고 제조업체가 권장하는 비상 절차를 따르는 것이 가장 중요하다. 이륙 직후 한쪽 엔진이 완전히 고장나는 상황은 크게 다음 세 가지 시나리오 중 하나로 분류될 수 있다.

 

Landing Gear Down

 

landing gear를 UP position으로 설정하기 전에 엔진 고장이 발생하였다면 [그림 13-18] : 기수를 최대한 곧바르게 유지하고, 양쪽 throttles를 닫고, 적절한 대기속도를 유지하기 위해 pitch를 조절하고, 활주로에 하강한다. 정상 착륙에 집중해야 하며 비행기를 강제로 착륙시키려 시도하지 않는다. 남은 활주로에 착륙하거나 overrun을 수행한다. 갑작스러운 yaw에 조종사가 빠르게 반응하지 못하면 비행기가 활주로의 측면으로 벗어날 수도 있다. 이렇게 되면 조종사가 사용할 수 있는 실질적 선택지가 사실상 없어진다. 앞서 설명한 것처럼 flaps와 landing gear를 올리고 프로펠러를 feathering 하면서 비행기를 가속하는 동안 방향 제어를 유지할 가능성은 극히 적다. single-engine-driven hydraulic pump를 갖춘 일부 비행기의 경우에는 만약 해당 엔진에 고장이 발생하면 엔진이 windmill을 하거나 hand pump를 사용해야 landing gear를 올릴 수 있다. 이는 이륙 도중 사용할 수 있는 대안은 아니다.

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

 

single-engine ceiling 이상을 운영하고 있을 때 이륙 직후 엔진 고장이 발생하였다면 전방에 무엇이 있어도 착륙해야 한다. [그림 13-19] 나머지 엔진 출력을 통해 VYSE 하강 속도로 계속 나아가는 선택지도 있다(단, 공중에 더 오래 머무르기 위해 비행기의 성능을 초과하려 시도해서는 안 됨). 고도를 유지하기 위해 속도를 감소시키는 것은 거의 항상 치명적이다. 비행기를 제어 하에 착륙시키는 것이 가장 중요하다. single-engine takeoff와 관련된 가장 큰 위험은 항공기가 single-engine takeoff를 수행할 성능에 미치지 못하는 상황에서 비행을 시도하는 것이다. 이렇게 되면 사고는 불가피해진다.

분석 결과 비행기가 제어 하에 있으면 공항 이외의 지역에 착륙할 성공률이 매우 높은 것으로 나타났다. 또한 조종사가 비행기의 성능을 초과하여 비행하려 시도하면 stall spin 사고로 인해 치사율이 매우 높다는 사실도 나타났다.

 

이전에 언급하였듯 만약 항공기의 landing gear retraction mechanism이 특정 engine-driven pump에 의존한다면 해당 엔진이 고장 난 이후 수백 피트의 고도가 손실될 수 있다. 왜냐하면 gear를 올릴 유압을 위해 조종사가 해당 엔진을 windmills 하거나 backup pump로 직접 gear를 올려야하기 때문이다.

 

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

 

single-engine 상승률이 충분하다면 계속 비행을 진행하기 위한 절차를 따라야 한다. [그림 13-20] 고려해야 할 4 가지 요소들이 있다: control, configuration, climb, checklist.

1. Control

 

이륙 중 엔진 고장이 발생하였다면 첫 번째 고려사항은 항공기의 제어를 유지하는 것이다. 빠르고 적극적으로 rudder를 적용해서 방향 제어를 유지하고 yaw를 멈추는 것은 비행 안전에 중요하다. 대기속도가 VMC 너머로 유지되도록 한다. 만약 full rudder를 적용하여도 yaw가 제어되지 못한다면 작동 중인 엔진의 추력을 감소시켜야 한다. rudder보다 aileron을 먼저 적용하면 항력과 adverse yaw가 증가하며 방향 제어가 더욱 저하된다. yaw를 멈추기 위해 rudder를 적용한 후에 약간의 aileron을 통해 비행기를 작동 엔진 쪽으로 기울어지게 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 낮아야 한다. yaw를 멈추고 방향 제어를 유지하기 위해 처음엔 최소 5도에서 최대 10도의 bank를 사용해야 한다. 이 초기 bank는 방향 제어가 설정될 만큼만 일시적으로 유지된다. 비록 bank angle이 대략 2도나 3도를 초과하면 상승 성능이 저하되지만 VYSE와 방향 제어를 얻고 유지하는 것이 가장 중요하다. 조종간 압력을 줄이기 위해 trim을 조정해야 한다.

 

2. Configuration

 

항공기를 상승 외장으로 만들기 위해 engine failure after takeoff checklist의 memory items를 즉시 수행해야 한다. [그림 13-21] 따라야 할 구체적인 절차는 해당 비행기의 AFM/POH와 체크리스트에서 확인할 수 있다. 이러한 절차는 보통 조종사에게 VYSE를 유지하도록, 이륙 출력을 설정하도록, flaps와 landing gear를 올리도록, 그리고 고장 난 엔진을 identify ∙ verify ∙ feather 하도록 지시한다. (몇몇 항공기에서는 flaps 보다 landing gear를 먼저 올려야 한다.)

“identify”란 조종사가 고장 난 엔진을 식별하는 것이다. 고장 유형에 따라 엔진 계기를 통해 고장 난 엔진의 식별이 가능하거나 불가능할 수 있다. 이러한 식별은 엔진 계기보다는 주로 직진 비행을 유지하는데 필요한 조종간 입력을 통해 이루어져야 한다. “verify”란 조종사가 고장 났다고 생각되는 엔진의 throttle을 줄이는 것이다. 고장이 의심되는 엔진의 throttle을 줄였을 때 성능의 변화가 없다면 고장 난 엔진을 정확히 식별한 것이다. "feather"란 조종사가 고장 난 엔진의 propeller control을 완전히 당기는 것이다.

 

3. Climb

 

방향 제어가 설정되었고 상승 외장이 만들어졌으면 최고의 상승 성능이 만들어지는 값으로 bank angle을 줄여야 한다. zero sideslip을 위한 특정 지침이 없다면 작동 엔진 쪽으로 2도의 bank를, 그리고 slip/skid indicator의 ball이 1/3~1/2만큼 이동하도록 rudder를 사용하는 것이 권장된다. VYSE는 pitch 조작을 통해 유지된다. 선회 비행은 상승 성능을 감소시키므로 장애물을 회피하기 위해 최소 400ft(AGL)까지는 직진 상승이나 shallow turns를 수행한 후에 공항으로 되돌아가야 한다.

 

4. Checklist

 

engine failure after takeoff checklist의 memory items를 수행한 후 시간이 허락하는 대로 실제 체크리스트를 검토해야 한다. 그런 다음에는 securing failed engine checklist를 수행해야 한다. [그림 13-22] 엔진 화재가 의심되지 않는 한 조종사는 남은 항목들은 천천히 신중하게 수행해야 한다. 남아있는 체크리스트를 수행하기 위해 비행기 제어가 희생되어서는 절대 안 된다. 우선순위 항목들은 이미 memory items를 통해 수행되었다.

이러한 항목들이 수행되지 않는다 해도 비행기 상승 성능에는 악영향을 미치지 않는다(단, 고장 난 엔진의 cowl flap을 닫는 것 제외). 절차를 급하게 수행하면 잘못된 스위치를 작동시킬 가능성이 분명히 있다. 조종사는 비행기를 조종하는 것과 최대 성능을 끌어내는 것에 집중해야 한다. ATC 시설을 이용할 수 있다면 비상 상황을 선포해야 한다.

 

engine failure after takeoff checklist의 memory items가 비행기의 현재 외장과 겹칠 수도 있다. 예를 들어 세 번째 이륙 시나리오에서 gear와 flaps가 이미 올라가 있다고 가정하였으나 memory items에 gear와 flaps가 포함되어 있다. 이는 실수가 아니다. memory items의 목적은 적절한 조치를 취하거나 조건이 만족되는지 확인하는 것이다. 각 항목에 대한 조치가 항상 필요한 것은 아니다. 또한 memory items는 여러 상황에 적용된다. 예를 들어 복행 도중 엔진 고장이 발생하였다면 landing gear와 flaps가 연장되어 있을 가능성이 높다.

 

앞서 설명한 세 가지 이륙 시나리오는 착륙을 수행할지 비행을 속행할지 결정하는데 있어 landing gear를 주요 요소로 포함한다. 예를 들어 landing gear가 DOWN position에 있는 상태로 계속해서 이륙 및 상승을 하는 것은 권장되지 않는다. 허나 그렇다 해서 정상 이륙 도중 비행기가 지면을 떠나는 순간 landing gear를 올리는 것이 정당화되지는 않는다. 사용 가능한 활주로나 착륙 가능한 overrun이 있는 한 landing gear를 내려두어야 한다. 이륙을 위해 wing flaps를 사용하였다면 사실상 flaps를 올리기 전까지는 single-engine으로 상승할 가능성이 없다.

 

조종사가 엔진 고장 시나리오를 다루는데 있어 유용하게 사용할 수 있는 두 가지 구절이 있다. 첫째로 “dead-foot-dead engine”은 고장 난 엔진의 식별을 돕는데 사용된다. 고장 유형에 따라 엔진 계기를 통해선 고장 난 엔진을 적시에 식별할 수 없다. 허나 방향 제어를 유지하기 위해 rudder 압력은 엔진이 작동하는 쪽(좌측이나 우측)으로 가해진다. 따라서 “dead foot”은 “dead engine”과 같은 방향에 있다. 이 구절의 다른 말로 “idle foot-idle engine”과 “working foot-working engine”이 있다.

 

두 번째 구절은 상승 성능과 관련이 있다. “raise the dead”라는 구절은 작동하는 엔진 쪽으로 약 2도의 shallow bank를 가해 최대 상승 성능을 얻는다는 뜻이다. 따라서 “dead” engine이 약간의 bank로 상승되어야 한다.

 

모든 엔진 고장 상황이 완전한 출력 상실로 이어지는 것은 아니다. 고장이 발생한 엔진의 throttle을 당겼을 때 성능 손실이 발생하였다면 일부 출력은 아직 사용할 수 있는 것이다. 이 경우 조종사는 비행기가 single-engine flight에 적합한 안전 고도 및 대기속도에 도달할 때까지 엔진을 계속 작동시키는 것을 고려할 수 있다. 특정 상황에서는 고장 난 엔진을 정지시키는 것이 엔진의 추가 손상을 방지할 수 있긴 하지만 여전히 일부 출력을 생산할 수 있는 엔진을 정지시키면 사고의 위험이 높아질 수 있다.