(2) Learning Methods

Learning Methods

 

자세 계기 비행을 배우는데 사용되는 두 가지 기본 방법이 있다. 바로 “control and performance”와 “primary and supporting”이다. 해당 방법들은 동일한 비행계기들을 사용하며 항공기 자세 제어를 위해 동일한 조종간 조작 및 출력 조작을 필요로 한다. 두 방법 사이의 주요 차이점은 자세계의 중요성, 그리고 그 외 계기들의 판독에 있다.

 

Control and Performance Method

 

항공기 성능은 항공기 자세와 출력을 조작함으로써 달성된다. 항공기 자세는 지구 수평선에 대한 항공기 세로축과 가로축의 관계이다. 계기 비행 조건을 비행할 때 조종사는 비행계기를 참조하여 항공기의 자세를 제어한다. 그리고 원하는 성능을 달성하기 위해 엔진 출력을 조정한다. 이 방법을 통해 조종사는 기본적인 계기 기동을 수행할 수 있는 특정 수준을 달성할 수 있다.

 

계기는 세 가지 종류로 나뉠 수 있다: control, performance, 그리고 navigation.

 

Control Instruments

 

control instruments는 즉각적인 자세 및 출력 변화를 나타낸다. 자세 표시를 위한 계기는 attitude indicator이다. 출력 변화는 manifold pressure gauge와 tachometer에 직접 나타난다. [그림 6-25] 이 세 가지 계기는 모두 미세한 조절을 반영할 수 있기 때문에 항공기 자세의 정밀한 조정을 가능하게 해준다.

 

또한 각 항공기에 설치된 출력 계기들의 구성은 다양할 수 있다: tachometers, manifold pressure indicator, engine pressure ratio indicator, fuel flow gauges, 등등.

 

control instruments는 항공기가 얼마나 빠르게 비행하고 있는지, 혹은 어느 고도를 비행하고 있는지를 표시하지 않는다. 이러한 변수들을 확인하기 위해서는 performance instruments를 참조해야 한다.

 

Performance Instruments

 

performance instruments는 항공기가 달성하고 있는 성능을 직접 나타낸다. 항공기 속도는 airspeed indicator를 통해 참조할 수 있다. 고도는 altimeter를 통해 참조할 수 있다. 항공기 상승 성능은 VSI(vertical speed indicator)를 통해 참조할 수 있다. [그림 6-26] 그 외 사용 가능한 performance instruments는 heading indicator, angle of attack indicator, 그리고 slip/skid indicator가 있다.

performance instruments는 가속도의 변화(즉, 속도나 방향의 변화)를 가장 직접적으로 나타낸다. 따라서 이러한 계기들은 항공기 속도(horizontal vector), 고도(vertical vector), 혹은 heading(lateral vector)의 변화를 나타낸다.

 

Navigation Instruments

 

navigation instruments는 GPS displays and indicators, VOR/NDB indicators, moving map displays, localizer, 그리고 GS indicators로 구성된다. [그림 6–27] navigation instruments는 특정 항법 시설이나 fix로부터의 항공기 위치를 나타낸다. navigation instruments는 ground-based navigation signal이나 spaced-based navigation signal을 통해 결정된 경로를 따라 항공기를 조종할 수 있도록 해준다.

The Four-step process Used to Change Attitude

 

항공기 자세를 변경하기 위해 조종사는 pitch, bank, 혹은 power를 적절히 조절해야 한다. 이 과정을 수월하게 만들기 위하여 four steps(establish, trim, cross-check, adjust)가 개발되었다.

 

Establish

 

항공기 자세 변경 시 원하는 성능이 만들어지기 위해선 pitch(및/혹은 bank)와 power가 함께 조정되어야 한다. pitch와 bank의 정교한 변화를 위해 attitude indicator를 참조해야 한다. 그리고 출력의 변화를 위해 tachometer, manifold pressure gauge 등등을 확인해야 한다. 이를 수월하게 수행하기 위해선 특정한 자세를 만드는데 필요한 대략적인 pitch 변화와 power 변화를 알아야 한다.

 

Trim

 

자세 계기 비행의 또 다른 중요한 단계는 항공기를 trim 하는 것이다. trim은 자세 유지를 위해 조종간에 가해야하는 힘을 없애준다. 항공기가 적절히 trim 되었다면 조종사는 조종간에 가해지는 압력을 완화할 수 있으며 잠시 동안 다른 작업으로 주의를 돌릴 수 있다. 항공기를 trim 하는 것은 매우 중요하다. 교관이 계기 학생들에게 지적하는 가장 흔한 오류들 중 하나가 바로 잘못된 trim이다.

 

Cross-Check

 

초기 자세 변화가 이루어지면 조종사는 항공기의 성능을 확인해야 한다. control instruments와 performance instruments를 cross-check 하기 위해 조종사는 계기들을 육안으로 스캔해야할 뿐만 아니라 그 지시들을 판독해야 한다. 항공기 자세를 완전히 이해하기 위해선 모든 계기들을 종합적으 사용해야 한다. cross-check 도중 조종사는 편차의 정도를 확인한 다음 얼마나 많은 수정이 필요한지를 결정해야 한다. 그런 다음 control instrument를 기준으로 수정을 수행한다.

 

Adjust

 

이 과정의 마지막 단계는 cross-check 도중 확인된 편차를 수정하는 것이다. 수정은 조금씩 이루어져야 한다. attitude indicator와 power instruments는 작은 단위로 눈금이 매겨져 있기 때문에 정밀한 수정이 가능하다. pitch는 miniature airplane의 bar widths를 기준으로 조절되어야 한다. bank angle은 roll scale을 기준으로 조절될 수 있으며 power tachometer, manifold pressure gauge 등등을 기준으로 조정될 수 있다.

 

이러한 four steps를 통해 조종사는 항공기 자세를 더욱 훌륭하게 관리할 수 있다. 이 과정과 관련된 일반적인 오류들 중 하나는 편차가 발견되었을 때 필요 이상으로 크게 수정하는 것이다. 조종사는 항공기에 익숙해져야 하며 원하는 성능을 만들어내기 위해 얼마만큼의 자세 변화가 필요한지를 배워야 한다.

 

Applying the Four-step Process

 

자세 계기 비행 도중 항공기의 pitch, bank, 그리고 power를 제어하기 위해 four-step process가 사용된다. EFD는 이러한 지시들을 정교하게 표시하여 조종사가 더욱 정확하게 제어를 할 수 있게 해준다.

 

Pitch Control

 

pitch control은 PFD의 전체 폭에 걸쳐 놓인 자세계에 표시된다. 화면 크기의 증가로 인해 pitch의 미세한 변화가 이루어질 수 있다. 자세계의 pitch 눈금은 5도 단위로 매겨져 있으며 덕분에 조종사는 약 1/2도 단위의 정밀 수정을 수행할 수 있다. 종례의 자세계에서 항공기를 나타내는데 사용되었던 miniature airplane은 glass panel displays에서 yellow chevron으로 대체되었다. [그림 6-28] chevron은 항공기 기수를 나타내며 pitch degree를 훨씬 더 정확하게 표시한다. 이는 또한 원하는 항공기 성능이 바뀌었을 때 조종사가 정교한 수정을 할 수 있게 해준다. 만약 원하는 성능이 달성되지 못하였다면 yellow chevron을 통해 정확한 pitch 수정을 만들어야 한다.

Bank Control

 

자세계의 roll index와 roll pointer를 함께 사용하여 정밀한 bank control을 발달시킬 수 있다. roll index는 0도, 10도, 20도, 30도, 45도, 60도, 그리고 수평선(이는 90도 bank를 나타냄)으로 구분된다. [그림 6-29] 종례의 자세계를 개선하기 위하여 45도에도 hash mark가 추가되었다.

 

계기 조종사는 turn rate indicator를 통해 항공기를 표준율 선회(초당 3도)로 유지한다. 표준율 선회를 사용함으로써 대부분의 계기 기동들이 편안하고, 안전하고, 효율적으로 수행될 수 있다.

 

Power Control

 

power instruments는 엔진에서 생성되는 출력의 양을 나타낸다. power instruments는 난기류, 부적절한 trim, 혹은 조종간 압력의 영향을 받지 않는다. 모든 출력 변화는 power instruments를 통해 이루어져야 하며 해당 계기가 performance instruments와 교차점검 되어야 한다.

 

power control은 비행 훈련 초기부터 학습되어야 한다. 자세 계기 비행의 경우 power control의 정밀도가 높아져야 한다. 조종사들은 경험이 증가함에 따라 원하는 속도 변화를 만들기 위해 필요한 대략적인 throttle 변화를 알기 시작한다. 특정 성능을 만들어내 위한 throttle 변화는 항공기마다 다르다. power instruments를 통해 특정 변화를 만들어내는 것, 그리고 성능을 안정화시키는 것은 조종사에게 있어 중요하다. 과조작 하려는 경향을 피한다.

 

glass panel displays에서 발생하는 한 가지 일반적인 오류는 디지털로 표시되는 수치의 정밀도와 관련이 있다. 이러한 정밀도는 조종사들이 정확한 출력 설정을 만들어내는데 지나치게 많은 주의를 기울이게 만든다.

 

control instruments와 power instruments는 정밀한 자세 계기 비행을 위한 기초이다. 자세 계기 비행의 핵심은 원하는 항공기 자세를 attitude indicator에 설정한 다음 원하는 엔진 출력을 power instruments에 설정하는 것이다. cross-check은 정확한 자세 계기 비행을 유지하는데 필수적인 요소이다.

 

Attitude Instrument Flying-Primary and Supporting Method

 

자세 계기 비행을 수행하는 두 번째 방법은 control/power method의 직접적인 연장선이다. primary and supporting flight instruments를 control and power instruments와 함께 활용할 경우 조종사는 항공기 자세를 정밀하게 유지할 수 있다. 이 방법은 control/power method와 동일한 계기를 사용한다. 허나 이 방법은 현재 조작중인 항공기 자세에 대해 가장 정확한 지시를 나타내는 계기에 중점을 둔다. 네 가지 핵심 요소들(pitch, bank, power, 그리고 trim)이 자세히 설명된다.

 

모든 항공기 자세 변화는 control/power method와 마찬가지로 자세계 및 출력계기를 통해 수행된다. 다음은 항공기 자세의 각 구성요소들을 모니터링 하는 방법을 설명한다.

 

Pitch Control

 

pitch는 항공기의 세로축과 자연 수평선 사이의 각도를 의미한다. IMC에서 비행하는 경우에는 자연 수평선을 참조할 수 없기 때문에 인공 수평선을 사용한다. [그림 6-30] 항공기 자세를 나타낼 수 있는 유일한 계기는 PFD의 자세계이다. AHRS(attitude and heading reference system) 자세를 나타내는 시스템이다. AHRS는 pitch 축, bank 축, 그리고 yaw 축의 미세한 변화를 정밀하게 추적할 수 있다. 덕분에 PFD는 매우 정확하며 신뢰할 수 있다. AHRS가 초기화 되었을 때 이는 항공기 세로축과 수평선 사이의 각도를 결정한다. 조종사는 yellow chevron의 위치를 조정할 수 없다.

Straight-and-Level Flight

 

직진수평비행 도중 조종사는 일정한 고도, 속도, 그리고 heading을 유지한다. 고도, 속도, 그리고 heading을 유지하기 위해 참조해야 하는 primary instruments는 altitude indicator, airspeed indicator, 그리고 heading indicator이다.

 

Primary pitch

 

일정한 고도를 유지하는 경우 pitch를 위한 primary instrument는 고도계이다. 항공기가 일정한 airspeed와 pitch attitude를 유지하는 한 고도는 일정하게 유지된다.

 

고도 편차의  두 가지 요인은 난기류, 그리고 순간적인 주의산만이다. 고도 편차가 발생하였다면 자세계를 통해 pitch를 수정해야 한다. 편차가 작으면 작은 수정이 필요하고 편차가 크면 더 큰 수정이 필요하다. 조종사는 급격한 자세 변화를 초래하는 큰 수정을 피해야 한다. 왜냐하면 이는 공간정위상실을 초래할 수 있기 때문이다. 원하는 자세로 항공기를 되돌리기 위해선 부드럽고 시기적절한 수정을 만들어야 한다.

 

고도 편차를 수정하기 위한 rule of thumb는 편차의 두 배에 해당하는 상승률/하강률을 설정하는 것이다(단, 500fpm을 초과하지 않는다). 예를 들어 항공기가 40ft 상승한 경우 약 100fpm(2 x 40 = 80ft)의 하강률을 통해 원하는 고도로 항공기가 돌아오게 만든다.

 

pitch attitude를 cross-check 하는데 도움이 되는 supporting instruments도 있다. supporting instruments는 trend를 나타내지만 정확한 고도를 나타내지는 않는다. pitch attitude가 변화한 경우 vertical speed, airspeed, 그리고 altitde trend tape는 고도가 변화하고 있음을 나타낸다. [그림 6-31] 고도가 일정한 경우 VSI와 altitude trend tape가 PFD에 나타나지 않는다. 이 두 가지 trend indicators가 표시된 경우 조종사는 항공기의 pitch attitude가 변화하였음을 알 수 있다. 그림 6-31에서 항공기가 500fpm으로 하강하고 있음을 알 수 있다.

 

고도를 더욱 원활하게 관리하기 위해선 이러한 supporting instruments를 cross check 해야 한다. VSI와 trend tape는 고도 편차가 발생하는 방향과 그 속도에 대한 정보를 제공한다. 덕분에 조종사는 큰 고도 편차가 발생하기 전에 pitch attitude를 수정할 수 있다. pitch attitude가 낮아진 경우 속도계가 증가한다. 반대로 pitch attitude가 높아진 경우 속도계가 감소한다.

 

Primary Bank

 

IMC 비행 시 조종사는 미리 계획해둔 heading을, 혹은 할당받은 heading을 유지한다. 때문에 bank angle의 primary instrument는 heading indicator이다. heading의 변화는 즉각적으로 표시된다. heading indicator는 현재의 magnetic heading을 나타내는 유일한 계기이다. [그림 6-32]

 

bank와 관련된 supporting instruments도 있다. turn rate trend indicator는 항공기의 heading 변화를 나타낸다. magnetic compass 또한 heading을 유지하는데 유용하다. 그러나 magnetic compass는 다양한 비행 구간에서 발생하는 몇 가지 오류의 영향을 받는다.

 

Primary Yaw

 

slip/skid indicator는 yaw를 위한 primary instrument이다. 이는 항공기 세로축이 상대풍과 정렬되어 있는지를 표시하는 유일한 계기이다.

 

Primary Power

 

직진수평비행을 위한 primary power instrument는 속도계이다. 출력의 중점은 원하는 속도를 유지하는 것이다. 다른 계기들은 즉각적인 지시를 제공하지 않는다.

 

각 항목들에 대한 primary and supporting instruments를 학습하는 것이 자세 계기 비행을 성공적으로 숙달하는 비결이다. primary and supporting method는 자세계나 출력 계기의 중요성을 평가절하하지 않는다. 반드시 모든 계기들(control, performance, primary, 그리고 supporting)을 통틀어 사용해야 한다.