(2) Straight-and-Level Flight

Straight-and-Level Flight

 

Pitch Control

 

pitch attitude는 비행기의 세로축과 실제 수평선 사이의 각도이다. 수평 비행의 경우 pitch attitude는 속도와 하중에 따라 달라진다. small airplanes의 경우 하중은 일반적으로 무시될 수 있다. 일정한 속도에서는 수평 비행을 위한 특정한 pitch attitude가 하나뿐이다. 느린 순항 속도에서는 수평 비행 자세가 그림 7-47과 같이 nose-high를 나타낸다. 빠른 순항 속도에서는 수평 비행 자세가 nose-low이다. [그림 7-48] 그림 7-49는 정상 순항 속도에서의 자세 지시를 나타낸다.

 

PFD에서 pitch를 직접적으로, 혹은 간접적으로 표시하는 계기는 자세계, 고도계, 승강계, 속도계, 그리고 airspeed trend indicators와 altitude trend indicators이다.

 

Attitude Indicator

 

자세계는 조종사에게 직접적인 pitch attitude를 제공한다. EFD system의 자세계 화면이 커짐에 따라 조종사의 상황 인식이 크게 향상되었다. 대부분의 자세계는 PFD 화면의 전체 폭에 걸쳐 있다.

 

항공기의 pitch attitude는 elevator의 편향을 변화시킴으로써 제어된다. 조종사가 조종간을 당겨서 elevator를 상승시키면 yellow chevron이 인공 수평선으로부터 위로 움직이기 시작한다. 이는 AHRS가 지구의 평면과 항공기 세로축 사이의 각도 변화를 감지함으로써 이루어진다.

 

PFD 화면에 표시되는 자세계는 외부의 시각적 단서들을 대신한다. 조종사는 자연 지평선에 의존하기보다는 PFD 화면의 인공 수평선에 의존해야 한다.

 

정상 순항 속도에서는 yellow chevron(aircraft symbol)이 인공 수평선에 위치한다. EFD는 종례의 자세계와는 달리 인공 수평선으로부터의 chevron 위치를 조작할 수 없다. chevron의 위치는 고정되어 있으며 항상 AHRS에 의해 계산된 pitch 각도를 표시한다.

 

자세계는 항상 pitch attitude만을 표시한다(고도는 표시하지 않음). 조종사는 자세계만을 사용하여 수평 비행을 유지하려 시도해서는 안 된다. pitch를 위아래로 조금만 움직여도 항공기 고도에 얼마나 영향을 미칠 수 있는지를 이해해야 한다. pitch가 1도 변화할 때마다 고도가 어떻게 변화하는지를 알려면 pitch attitude를 점진적으로 높이는 연습을 해야 한다. [그림 7-50과 7-51] 그림 7-50과 7-51에서 항공기는 감속하고 고도는 증가한다.

 

chevron의 길이는 대략 5도이며 pitch 조절을 위한 정확한 기준을 제공한다. 자세계를 참조하여 pitch 변화를 만든 다음 과도한 조종간 압력을 trim 하는 것이 중요하다. 이러한 압력을 완화하면 비행이 더 안정화되고 조종사의 작업 부하가 줄어든다. 항공기가 수평 비행에 대해 trim 되었다면 조종사는 pitch attitude를 변화하기 위해 elevator 압력을 부드럽고 정확하게 조작해야 한다.

 

elevator를 부드럽게 제어할 수 있는 능력을 익히기 위해서는 조종간을 매우 가볍게 쥐는 법을 터득해야 한다. 일반적으로 엄지와 두 개의 손가락만으로도 조종간을 움직이기에 충분하다. 조종사는 조종간을 꽉 움켜쥐는 것을 피해야 한다. 조종사가 조종간을 꽉 쥘 경우 과도한 압력을 가하는 경향이 있으며 이는 항공기의 자세를 변화시킨다.

 

정확한 수정이 이루어질 때까지 부드럽고 작은 pitch 변화를 만드는 연습을 한다. 연습을 통해 조종사는 1도 단위로 pitch를 변경하여 항공기 자세를 원활하게 조작할 수 있다.

 

elevator 조작을 마스터하는 마지막 단계는 trim이다. 부드러운 자세 계기 비행을 위해서는 항공기를 trim하여 조종간 압력을 완화하는 것이 필수적이다. 이를 위해서는 조종간을 잠시 놓아준다. 항공기 pitch attitude가 움직이려는 방향을 주목한다. 조종간을 다시 쥔 다음 압력을 가하여 원래의 자세로 되돌린다. 조종간 압력 방향으로 trim을 적용한다. trim을 약간만 적용하여도 pitch attitude의 큰 변화를 만든다. 조급하게 굴지 말고 trim을 여러 번 변경한다.

 

항공기 trim이 완료되었으면 조종간을 가능한 한 풀어준다. 조종간에 압력이 가해질 경우 무의식적인 압력이 elevator와 ailerons에 가해진다. 이는 원하는 비행경로로부터 항공기를 이탈시킨다. 잔잔하고 난기류가 없는 상태에서 항공기가 trim 되어있다면 조종사는 조종간을 놓고도 수평비행을 장시간 유지할 수 있다. 이는 IMC(instrument meteorological conditions)에서 비행하기 전에 배우는 어려운 기술들 중 하나이다.

 

Altimeter

 

출력이 일정할 경우 수평비행으로부터의 편차는 pitch 변화의 결과이다(단, 난기류 조건 제외). 출력이 일정할 경우 고도계는 수평 비행에 대한 pitch attitude를 간접적으로 나타낸다. 비행기가 수평 비행을 하고 있다면 고도가 일정하게 유지되어야 한다. 따라서 원하는 고도로부터 벗어난 경우 pitch 변화가 필요함을 알 수 있다. 예를 들어 항공기 고도가 증가하고 있다면 기수를 낮추어야 한다.

 

PFD의 pitch가 변화하기 시작하면 altitude tape의 altitude trend indicator가 변화의 방향을 나타내기 시작한다. trend indicator가 증가하는 속도, 그리고 고도계 값의 변화는 얼마나 많은 pitch 변화가 필요한지를 결정하는데 도움을 준다.

 

조종사가 특정 항공기의 계기에 익숙해지면 pitch 변화, altimeter tapes, 그리고 altitude trend indicators의 상관관계를 파악하는 방법을 배운다. 자세계와 함께 altitude tape와 altitude trend indicator를 scan에 추가함으로써 조종사의 계기 cross-check이 발달한다.

 

Partial Panel Flight

 

연습해야 할 한 가지 중요한 기술은 고도계를 primary pitch indicator로 참조하는 partial panel flight이다. 자세계를 사용하지 않고 altitude tape와 trend indicator만을 참조하여 pitch를 제어하는 연습을 한다. 조종사는 altitude tape와 trend indicator의 변화율을 참조하여 고도 편차를 수정하는 방법을 배워야 한다. IMC에서 비행할 때, 그리고 partial panel로 비행할 때는 갑작스러운 조종간 변화를 피해야 한다. 고도 변화에 갑작스럽게 반응할 경우 커다한 pitch 변화로 이어질 수 있으며 이는 초기 고도로부터 훨씬 벗어나게 만들 수 있다.

 

조종사가 altitude tape와 altitude trend indicators만을 사용하여 pitch를 제어할 경우 필요 이상의 pitch 수정을 가하여 항공기를 과조작할 수 있다. 과조작으로 인하여 비행기는 nose-high attitude에서 nose-low attitude(그 반대 또한 마찬가지)로 변화될 수 있다. 우왕좌왕 하지 않으면서 원래의 고도로 돌아가려면 미세한 pitch 변화가 이루어져야 한다.

 

고도의 변화가 발생하면 두 가지 행동을 수행해야 한다. 먼저 지시계의 움직임을 멈추기 위하여 부드러운 조종간 압력을 가한다. altitude tape의 움직임이 멈추었다면 원래의 고도로 돌아가기 위하여 pitch attitude를 변화한다.

 

한정된 계기로 계기 비행을 수행하는 도중에는 정교한 조종간 입력만이 수행되어야 한다. 고도의 변화를 나타내는 계기 움직임이 나타났다면 조종사는 그 변화를 멈추기 위해 미세한 조종간 입력을 가해야 한다. 급격한 조종간 움직임은 진동 효과를 발생하여 고도 변화를 악화시킬 뿐이다. 이러한 형식의 진동은 조종사의 방향감각을 잃게 만들어 고도에 fixate되게 만들 수 있다. 고도계에 fixation 되면 방향 제어와 속도 제어가 상실될 수 있다.

 

일반적으로 100ft 미만의 고도 변화에 대해서는 1도의 pitch 변화를 사용한다(이는 chevron 두께의 1/5에 해당). pitch의 작은 변화를 통해 성능을 평가할 수 있을 뿐만 아니라 항공기의 과조작을 막는다.

 

계기는 포괄적으로 사용되어야 한다. 허나 고장으로 인해 조종사가 한정된 계기만을 사용할 수 있는 경우가 발생할 것이다. 이는 partial panel 비행 훈련이 중요한 이유이다. 조종사가 각 계기를 개별적으로 사용하는 방법을 이해한다면 그 외의 계기들이 고장 났다 하더라도 비행을 수행하는데 큰 변화가 발생하지 않는다.

 

VSI Tape

 

VSI tape은 pitch attitude의 간접적인 지시를 제공하며 곧 발생할 고도 변화를 보다 즉각적으로 표시한다. vertical speed는 trend 정보뿐만 아니라 rate 정보도 제공한다. VSI tape을 altitude trend tape와 함께 사용할 경우 조종사는 어느 정도의 수정이 필요한지를 더 제대로 이해할 수 있다. 연습을 통해 조종사는 특정 항공기의 성능을 익히고 특정한 rate 지시를 수정하기 위해 얼마나 많은 pitch 변화가 필요한지를 알게 된다.

 

현대의 glass panel displays는 과거의 아날로그 VSI와는 달리 즉각적인 VSI를 가진다. 과거의 VSI 시스템은 rate 정보를 지시하는데 지연이 있었다. 현대의 glass panel displays는 digital air data computer를 사용하기 때문에 지연을 나타내지 않는다. 고도 변화가 즉각적으로 표시되며 빠르게 수정될 수 있다.

 

VSI tape를 사용하여 원하는 고도로 돌아가기 위해 필요한 pitch 변화를 결정해야 한다. 좋은 rule of thumb로는 고도 변화의 두 배가 되는 vertical speed 변화율을 사용하는 것이 좋다. 그러나 이 변화율이 특정 항공기의 최적 상승률/하강률 이상이어서는 안 된다. 예를 들어 원하는 고도로부터 고도가 200ft 떨어진 경우 400fpm의 변화율이 충분할 것이다. 만약 고도가 700ft 변화한 경우 이를 두 배로 하였을 때 1,400fpm의 변화율이 필요하다. 대부분의 항공기는 이를 수행할 수 없으므로 최적의 상승률/하강률로 제한한다. 최적의 변화율은 500에서 1,000fpm 사이로 다양할 것이다.

 

계기 조종사가 마주하는 한 가지 오류는 과조작이다. 최적의 변화율로부터 200fpm 이상의 편차가 지시될 경우 과조작이 발생한다. 예를 들어 고도계에 200ft의 고도 변화가 지시될 경우 400fpm이 계기에 지시되어야 한다. 만약 계기가 600fpm(최적보다 200 많음)을 나타낸다면 조종사는 항공기를 과조작 하는 것이다.

 

원하는 고도로 되돌아갈 때의 primary pitch 계기는 VSI tape이다. 원하는 수직속도로부터 편차가 발생할 경우 자세계를 사용하여 적절한 pitch 변화를 만든다.

 

항공기가 target altitude에 도달함에 따라 수직속도를 낮출 수 있다. 이는 보다 안정된 방법으로 고도를 잡기 위함이다. target altitude에서 level off를 만들어내기 위해선 일반적으로 target altitude로부터 상승률/하강률의 10% 이내일 때 수직속도를 낮추기 시작한다. 이는 급격한 조종간 입력 없이, 혹은 G-load로 인한 불편함 없이 level off를 수행하게 만들어준다.

 

Airspeed Indicator(ASI)

 

ASI는 pitch attitude의 간접적인 지시를 제공한다. 일정한 출력 및 pitch attitude에서는 속도가 일정하게 유지된다. pitch attitude가 낮아질 경우 속도가 증가하므로 기수를 들어야 한다.

 

pitch attitude를 높이면 항공기의 기수가 상승한다. 이는 받음각, 그리고 유도 항력의 증가를 발생시킨다. 항력의 증가는 항공기의 가속도를 감소시킨다(이는 ASI에 표시됨). airspeed trend indicator는 6초 후의 속도에 대한 trend를 나타낸다. 반대로 항공기의 기수가 내려가면 유도항력과 받음각이 감소한다.

 

ASI를 pitch 계기로 사용할 경우 이와 연관된 지연이 있다. 이는 ASI의 설계 방법과 연관된 지연이 아니라 가속도 변화와 연관된 지연이다. 가속도의 변화가 어느 정도인지에 따라서 ASI는 pitch 변화를 적시에 나타내지 않을 수 있다. pitch 변화를 위하여 ASI만을 참조할 경우 신속한 수정이 이루어지지 못할 수 있다. 그러나 부드러운 pitch 변화가 수행되었다면 현대의 glass panel displays는 1노트의 속도 변화도 나타낼 수 있으며 또한 airspeed trends도 나타낼 수 있다.

 

계기만을 참조하여 비행할 경우 pitch 제어를 위해선 모든 계기들을 cross-check 해야 한다. pitch와 관련된 계기들을 모두 cross-check 함으로서 조종사는 항공기 자세를 더욱 제대로 시각화할 수 있다.

 

pitch를 위한 primary instrument는 특정 매개변수에 대해 가장 적합한 정보를 제공하는 계기이다. 수평비행에서 일정한 고도를 유지하고 있다면 고도를 직접적으로 표시하는 계기는 무엇인가? 고도를 표시할 수 있는 유일한 계기는 고도계이다. 다른 계기들은 supporting instruments로서 고도가 변화하는 trend를 나타낼 수는 있으나 직접적으로 고도를 나타내지는 않는다.

 

supporting instruments는 고도의 변화가 다가오고 있음을 경고해 준다. 숙련된 조종사는 효율적인 cross-check을 통해 고도 유지를 더욱 제대로 수행할 수 있다.

 

Bank Control

 

이 내용은 항공기 삼타일치가 유지된 상태를 가정한다(즉, 항공기의 세로축이 상대풍과 정렬됨). PFD의 자세계는 날개가 수평인지를 나타낸다. turn rate indicator, slip/skid indicator, 그리고 heading indicator 또한 항공기가 직진 비행경로(zero bank)를 유지하는지를 나타낸다.

 

Attitude Indicator

 

PFD에서 자세계는 항공기의 정확한 bank angle을 표시할 수 있는 유일한 계기이다. 이는 자세계에 표시된 roll scale 덕분이다.

 

그림 7-52는 자세계 화면을 구성하고 있는 요소들을 식별한다. 화면의 상단은 파란색(하늘을 나타냄)이고 하단은 갈색(지면을 나타냄)이며 이 둘을 구분하는 흰색 선(수평선)이 있음을 주목한다. 수평선과 평행한 선들은 pitch scale이다(이는 5도마다 표시되며 10도마다 라벨이 표시됨). pitch scale은 항상 수평선과 평행을 유지한다.

 

파란색 영역의 곡선은 roll scale이다. scale의 맨 위에 있는 삼각형은 zero index이다. scale의 해시 마크는 bank angle을 나타낸다. [그림 7-53] roll scale은 수평선을 기준으로 항상 동일한 위치에 있다.

 

roll pointer는 bank의 각도와 방향을 나타낸다. [그림 7-53] roll pointer는 aircraft symbol과 정렬된다. roll pointer는 자연 수평선과 비교한 항공기 가로축의 각도를 나타낸다. slip/skid indicator는 항공기의 세로축이 상대풍과 정렬되어 있는지를 나타낸다(즉, 삼타일치). roll index와 slip/skid indicator가 정렬된 상태에서 roll index의 왼쪽이나 오른쪽으로 움직일 경우 항공기가 그쪽 방향으로 선회하게 된다. roll scale의 눈금이 잘게 만들어진 덕분에 약 1도 이내로 bank angle을 결정하는 것이 쉽다. 삼타일치가 유지된 상태에서 roll index와 roll pointer가 정렬되어 있다면 항공기는 직진 비행을 수행하고 있다.

 

EFD의 장점은 세차 오류가 제거된 것이다. 아날로그 계기에서는 회전하는 자이로에 가해지는 힘에 의해 세차 오류가 발생하였다. 새로운 반도체 계기를 통해 세차 오류가 제거되었다.

 

자세계는 정확한 pitch 및 bank angles를 나타낼 수 있다. 따라서 자세계가 primary instrument가 되는 순간은 특정한 bank angle이나 pitch angle로 비행을 수행하려 할 때이다. 그 외의 경우에는 자세계를 control instrument로 생각할 수 있다.

 

Horizontal Situation Indicator(HSI)

 

HSI는 360도로 회전하는 compass card이며 이는 magnetic heading을 나타낸다. HSI는 정확한 headings를 나타낼 수 있는 유일한 계기이다. HSI 고장 시 나침반이 예비 계기로 사용될 수 있다. 그러나 나침반은 불규칙하고 불안정한 움직임을 나타내기 때문에 supporting instrument로 사용될 가능성이 더 높다.

 

원하는 변화율을 달성하기 위해서는 HSI의 heading 변화율과 그 변화율을 만족하기 위해 필요한 bank angle 양 사이의 관계를 이해하는 것이 중요하다. heading 변화율이 느리다는 것은 bank angle이 작음을 의미한다. 이는 원하는 직진 비행경로에서 벗어나는데 더 많은 시간을 소요한다. heading 변화율이 빠르다는 것은 bank angle이 큼을 의미한다.

 

Heading Indicator

 

heading indicator는 흰색 숫자가 있는 검정색 박스이다. 이는 항공기의 magnetic heading을 지시한다. [그림 7-54] 항공기 heading은 가강 가까운 도(°)로 표시된다. 이 숫자가 변화하기 시작하면 조종사는 더 이상 직진 비행이 이루어지지 않음을 인지해야 한다.

 

 

Turn Rate Indicator

 

turn rate indicator는 bank를 간접적으로 나타낸다. 이것은 반표준율 선회와 표준율 선회를 양 방향으로 표시할 수 있는 자홍색 trend indicator이다. [그림 7-54] turn indicator는 자홍색 선을 표준율 선회 마킹 바깥으로 연장하여 초당 최대 4도의 선회를 지시할 수 있다. 선회율이 초당 4도를 초과하였다면 자홍색 선은 6초 이후의 heading을 정확하게 표시할 수 없다(자홍색 선이 멈추고 화살표가 표시될 것임). 이는 정상 운영 범위를 초과하였음을 조종사에게 알려준다.

 

Slip/Skid Indicator

 

slip/skid indicator는 자세계에 표시된 삼각형의 아래 부분이다. 이 계기는 항공기의 세로축이 상대풍과 정렬되어 있는지를 나타낸다. [그림 7-54]

 

조종사는 직진비행을 유지할 때 항상 roll pointer와 roll index를 cross-check 해야 한다. heading은 일정하게 유지되지만 roll pointer와 roll index가 정렬되어 있지 않다면 항공기는 uncoodinated flight 상태이다. 항공기를 삼타일치 상태로 되돌리기 위해서는 rudder를 가해야 한다.

 

Power Control

 

출력은 중력, 항력, 그리고 관성력을 극복하는 추력을 만들어낸다.

 

출력의 제어는 고도와 속도에 연관되어야 한다. 왜냐하면 출력의 변화는 비행기의 속도, 혹은 고도를 변화시키기 때문이다. 특정한 속도에서의 출력 설정은 비행기가 수평 비행중인지, 상승 중인지, 혹은 하강 중인지를 결정한다. 수평비행 도중 출력이 증가하되 속도가 일정하게 유지된다면 비행기는 상승한다. 반면 출력이 감소하되 속도가 일정하게 유지된다면 비행기는 하강한다. 만약 출력 적용 시 고도를 일정하게 유지한다면 속도가 달라진다.

 

고도와 속도의 관계는 pitch나 출력의 변화 필요성을 결정한다. 원하는 값으로부터 속도가 벗어날 경우 먼저 고도계를 확인한 다음 출력 변화가 필요한지를 결정한다. 고도와 속도는 서로 교환할 수 있다고 생각해보라. 기수를 낮춤으로써 고도를 속도와 바꿀 수 있으며, 혹은 기수를 올림으로써 속도를 고도로 바꿀 수 있다. 만약 원하는 값보다 고도는 높고 속도는 낮다면(혹은 그 반대) pitch만을 변경하여도 원하는 고도 및 속도로 되돌아갈 수 있다. [그림 7-55] 속도와 고도가 둘 다 높거나 낮을 경우에 원하는 속도 및 고도로 되돌아가기 위해선 pitch와 출력을 둘 다 변화시켜야 한다. [그림 7-56]

 

직진수평비행 상태에서 고도와 heading은 유지하면서 속도를 변화시키려면 pitch, bank, 그리고 출력이 조정되어야 한다. single-engine 프로펠러 비행기가 직진수평비행 상태에서 속도 변화를 위해 출력이 변경되었다면 모든 축들을 중심으로 자세가 변화하려는 경향이 있다. 따라서 일정한 고도와 heading을 유지하려면 출력 변화에 비례한 다양한 조종간 압력을 가해야 한다. 증속을 위해 출력을 추가할 때 속도 변화에 따라 forward-elevator pressure를 가하지 않는다면 pitch가 상승한다. 출력의 증가로 인해 비행기는 좌측으로 yaw 및 roll 하려는 경향을 나타낸다. 이는 aileron과 rudder 압력으로 상쇄되어야 한다. 이러한 변화에 앞서기 위해서는 cross-check의 속도가 증가해야 하며 이는 비행기의 형식, 토크 특성, 그리고 출력과 속도의 변화 정도에 따라 달라진다.

 

Power Settings

 

다양한 속도에서 직진수평비행을 유지하는데 필요한 대략적인 출력 설정을 사전에 알고 있을 경우 출력 제어 및 속도 변화가 훨씬 쉬워진다. 그러나 속도를 크게 변화하는 경우에는 초기 출력 변경 시 underpower, 혹은 overpower를 하는 것이 일반적인 절차이다. 이는 속도의 변화율을 높이기 위함이다. (작은 속도 변화가 필요한 경우, 혹은 감속이나 가속이 빠르게 이루어지는 비행기의 경우에는 이러한 절차가 필요하지 않음).

 

정상 순항 속도를 120노트로 유지하기 위해선 23″Hg가 필요하고 100노트를 유지하기 위해선 18″Hg가 필요한 비행기를 예시로 고려해보자. 직진수평비행을 유지하면서 속도를 120노트에서 100노트로 감속하는 것이 아래에서 설명되며 그림 7-57, 7-58, 그리고 7-59에 설명되어 있다.

 

출력 감소 이전의 계기 지시는 그림 7-57에 나와 있다. 기본적인 자세가 자세계상에 나타나 있다. 특정한 pitch, bank, 그리고 출력 제어 요구 사항들은 다음의 primary instruments에서 확인된다:

 

Altimeter – Primary Pitch

Heading Indicator – Primary Bank

Airspeed Indicator – Primary Power

 

pitch와 bank의 supporting instruments는 그림 7-57에 나타나 있다. supporting power instrument가 manifold pressure gauge(혹은 고정 피치 프로펠러의 경우에는 tachometer)임을 주목한다. 그러나 대략 15″Hg(underpower)로 출력 감소가 이루어질 경우에는 manifold pressure gauge가 primary power instrument가 된다. [그림 7-58] 연습을 통해 조종사는 throttle의 움직임, 소리의 변화, 그리고 조종간 압력의 변화를 감지하여 power instrument를 잠깐 보는 것만으로도 출력 설정을 변경할 수 있다.

 

추력이 감소함에 따라 cross-check 속도를 높인다. 또한 pitch와 bank 계기가 고도 및 heading의 변화를 나타내는 순간 left rudder, back-elevator, 그리고 aileron 압력을 가할 준비를 한다. 여기에 익숙해지면 조종사는 heading과 고도의 변화 없이 이러한 변화들을 cross-check, 해석, 및 제어하는 방법을 배우게 된다. 속도가 감소하는 도중 고도를 유지하기 위해선 그에 비례하여 pitch attitude를 증가시켜야 한다. 마찬가지로 토크를 제어하는 효과적인 방법은 rudder를 사용하여 yaw를 상쇄하는 것이다.

 

출력 감소 시 고도계는 primary pitch가 되고, heading indicator는 primary bank가 되며, manifold pressure gauge는 순간적으로(그림 7-58에서 15″Hg일 때) primary power가 된다. 비행기가 감속하는 도중 조종간 압력을 trim 해야 한다. 속도가 100노트에 가까워지면 manifold pressure를 대략 18″Hg로 조절한다. 이때 manifold pressure는 다시 supporting power instrument가 된다. 그리고 ASI가 다시 primary power가 된다. [그림 7-59]

 

Airspeed Changes in Straight-and-Level Flight

 

직진수평비행 도중 속도를 변화시키는 연습을 하면 three basic instrument skills에 대한 숙련도를 향상시킬 수 있다. 또한 직진수평비행 도중 예상되는 몇 가지 일반적인 오류들을 이해하기 쉽게 만들어준다. clean configuration(최소 항력 상태)에서 비행기를 제어하는 법을 배운 이후에는 flaps와 landing gear를 올리거나 내리는 도중에 속도를 변화하는 연습을 한다. 이는 cross check과 control 숙련도를 높인다. 훈련 도중 gear와 flap의 작동에 대해 POH/AFM이 지정한 속도 제한을 준수해야 한다.

 

일부 비행기의 경우 landing gear와 flaps를 내림과 동시에 직진수평비행을 유지하려면 갑작스럽고 지나친 자세 변화가 필요할 수 있다. gear가 연장되면 기수는 아래로 향하려는 경향이 있다. 그리고 flaps를 낮추었을 때 일시적으로 양력이 증가한다(partial flap일 경우). 이때 flaps가 최대 연장 지점에 가까워질수록 항력이 현저하게 증가한다.

 

조종 기법은 비행하는 비행기의 양력 및 항력 특성에 따라 다양하다. 따라서 속도, gear, 그리고 flap의 다양한 조합과 관련된 출력 설정 및 trim에 대한 지식을 통해 계기 cross-check과 판독에 대한 문제를 줄일 수 있다. [그림 7-60]

 

예를 들어 직진수평비행 중인 비행기의 속도가 120노트이고, 출력은 23″Hg manifold pressure/2,300 rpm이며, gear와 flaps는 올려진 상태이다. 감속 이후 gear와 flaps가 완전히 연장된 상태에서 직진수평비행을 유지하려면 25″Hg manifold pressure/2,500 rpm이 요구된다. maximum gear extension speed는 115노트이고 maximum flap extension speed는 105노트이다. gear와 flaps의 연장, 그리고 95노트로의 감속은 다음 절차를 통해 이루어질 수 있다:

 

1. rpm을 2,500으로 유지한다. 왜냐하면 full drag configuration에서는 높은 출력 설정이 사용되기 때문이다.

 

2. manifold pressure를 10″Hg로 감소시킨다. 속도가 감소함에 따라 cross-check 속도를 증가시킨다.

 

3. 받음각의 증가, 그리고 토크의 감소에 대해 trim을 조절한다.

 

4. 115노트에서 gear를 내린다. 기수가 내려가려는 경향이 발생할 것이며 감속률이 증가한다. 일정한 고도 유지를 위해 pitch attitude를 증가한다. back-elevator pressures를 trim한다. (만약 105노트에서 full flaps를 사용하였다면 cross-check, interpretation, 그리고 control이 매우 빨라져야 한다. 간단한 방법으로 flaps를 내리기 전에 gear를 내려서 자세를 안정화한다.)

 

5. gear를 낮춘 상태에서 18″Hg manifold pressure는 100노트의 수평비행을 유지한다. 속도계가 대략 105노트를 나타내면 18″Hg manifold pressure를 향해 출력을 부드럽게 증가한 다음 retrim을 한다. 자세계는 이제 직진수평비행으로부터 약 2.5 bar width nose-high를 나타낸다.

 

6. flap을 작동시킴과 동시에 미리 설정해둔 값(25″Hg)으로 출력을 증가시킨다. 일정한 고도 및 heading을 유지하기 위해 필요한 압력을 trim한다. 95노트에서 자세계는 직진수평비행으로부터 bar width nose-low를 나타낸다.

 

Trim Technique

 

trim control은 조종사가 길러야할 가장 중요한 비행 습관 중 하나이다. trimming은 원하는 비행 자세를 유지하기 위해 조종면에 적용해야 하는 조종 압력을 완화하는 것을 의미한다. 그 결과 조종사가 조종면에서 손을 떼고도 항공기가 현재 자세를 유지하도록 하는 것이 목표이다. 손을 떼고도 비행이 가능할 정도로 항공기가 trim 되었다면 조종사는 비행계기와 그 외의 시스템을 모니터링 하는데 더 많은 시간을 할애할 수 있다.

 

항공기를 trim 하려면 먼저 trim이 필요한 조종면에 압력을 가한다. 그 다음 압력을 가하는 방향으로 trim wheel을 돌린다. 조종면에 가해지는 압력을 완화한 다음 그 자세를 위한 primary instrument를 모니터링 한다. 원하는 성능이 만들어졌다면 손을 뗀다. 추가적인 trimming이 필요하다면 trimming steps를 다시 수행한다.

 

항공기는 pitch attitude나 고도가 아닌 특정 속도에 대하여 trim된다. 항공기 속도가 바뀌었다면 re-trim이 필요하다. 예를 들어 항공기가 100노트로 직진수평비행을 하고 있다. 이때 50rpm의 증가는 속도의 증가를 발생시킨다. 속도가 증가함에 따라 양력이 더욱 발생하여 항공기가 상승한다. 이러한 부가적인 추력이 어느 정도 높은 고도에서 안정화되면 속도는 다시 100노트에서 안정화될 것이다.

 

이는 trim이 속도와 어떻게 연관되어 있는지를 보여준다. 초기 고도를 유지하려면 조종간에 forward pressure를 가함과 동시에 trim wheel을 앞으로 돌려서 조종간 압력을 없애야 한다. trim wheel을 앞으로 돌리는 것은 trim 된 속도를 증가시키는 것과 같다. 속도가 변화할 때마다 re-trimming이 필요하다. 모든 전환 구간 도중 trimming을 수행할 수 있다. 그러나 최종적으로 trim을 수행하기 전에는 속도를 일정하게 유지해야만 한다. 만약 속도가 변화할 경우 항공기가 trim된 속도가 만들어지기 전까지 고도가 변화한다.

 

Common Errors in Straight-and-Level Flight

 

Pitch

 

pitch 오류는 일반적으로 다음과 같은 실수들로 인해 발생한다:

 

1. 자세계 yellow chevron(aircraft symbol)의 부적절한 조정.

 

수정 조치: 항공기가 수평을 유지하고 속도가 안정되었다면 원하는 성능 달성을 위해 pitch attitude를 미세하게 조정한다. 이를 확인하기 위해 supporting instruments를 cross-check 한다.

 

2. pitch instruments의 cross-check 및 interpretation이 불충분하다. [그림 7-61]

 

 

예시: 속도 지시가 낮다. 조종사는 nose-high pitch attitude 상태라 생각하고 forward pressure를 가한다. 사실 감속의 이유는 낮은 출력 설정이었다.

 

수정 조치: 모든 supporting flight instruments의 cross-check 속도를 증가한다. 조종간 입력을 가하기 전에 속도와 고도를 안정화해야 한다.

 

3. 편차의 허용

 

예시: 직진수평비행에 대한 PTS에 따라 조종사의 고도 범위는 ±100ft이다. 조종사는 고도가 60ft 벗어난 것을 감지하였지만 기준치 이내에 있기 때문에 수정을 하지 않았다.

 

수정 조치: 이러한 편차가 발견될 경우 조종사는 항공기를 원래의 고도로 되돌리기 위해 즉시 수정 조작을 수행해야 한다. 고도가 벗어나는 경우가 예상될 수는 있지만 허용되어서는 안 된다.

 

4. 과조작 – 과도한 pitch 변화

 

예시: 고도가 벗어난 것을 조종사가 확인하였다. 원래의 고도로 빠르게 돌아가기 위하여 과한 pitch 변화를 만들었다. 과한 pitch 변화는 자세를 불안정하게 만들어 이러한 오류를 악화시킨다.

 

수정 조치: 원하는 고도로 되돌아가기 위해서는 미세하고 부드러운 수정(고도가 벗어난 정도에 따라 0.5도에서 2도까지)이 이루어져야 한다. 계기비행은 항공기 자세 유지를 위한 작은 수정들로 이루어진다. IMC에서 비행할 때 항공기 제어 상실, 그리고 공간정위상실을 피하기 위해선 과한 자세 변화를 피해야 한다.

 

5. 수정된 pitch를 유지하지 못함

 

pitch의 변화는 지체 없이 수행되어야 하며 이를 유지해야 한다. 수정을 만든 이후 조종사가 항공기를 trimming하지 않을 경우 pitch attitude가 변화한다. pitch가 변화될 때마다 trim을 다시 조정하는 것이 중요하다. 이는 유지해야 할 조종간 압력을 없애준다. 신속한 cross-check은 원하는 pitch attitude에서 벗어나는 것을 방지하는데 도움을 준다.

 

예시: 조종사가 고도 변화를 확인하였다. pitch attitude를 변화하였지만 trim은 조정하지 않았다. 주의 산만으로 인해 조종사의 cross-check이 느려지고 조종간에 가한 압력이 줄어들기 시작한다. 이로 인해 pitch attitude가 변화하였고 결국 원하는 고도로의 회복이 복잡해진다.

 

수정 조치: pitch를 변화한 후 조종간 압력을 완화하기 위해 즉시 항공기를 trim한다. 원하는 성능이 만들어지는지를 확인하기 위해 신속한 cross-check을 수행해야 한다.

 

6. cross-check 도중 fixation

 

interpretation을 위해 하나의 계기에 너무 많은 시간을 할애하거나, 혹은 하나의 계기에만 너무 많은 중요함을 부여하는 것이다. 항공기 자세들 중 하나에서 편차가 발생하는 것을 방지하기 위해선 cross-check 도중 동일한 시간을 소비해야 한다.

 

예시: 조종사가 pitch attitude를 수정한 다음 pitch 수정이 적절한지를 확인하기 위해 고도계에만 모든 주의를 집중하였다. 이때 heading indicator에는 주의를 기울이지 않았다(heading indicator는 좌선회를 나타내고 있음). [그림 7-62]

 

수정 조치: 조종사는 cross-check 도중 모든 계기를 모니터링 해야 한다. 수정이 적절한지를 확인하기 위해 하나의 계기에만 fixate 되선 안 된다. 항공기가 또 다른 자세로 벗어나는 것을 방지하기 위해 모든 계기를 계속하여 스캔한다.

 

Heading

 

heading 오류는 일반적으로 다음과 같은 실수들로 인해 발생한다(허나 이에 국한되지는 않음):

 

1. heading indicator를 cross-check 하지 못함(특히 출력이나 pitch attitude의 변경 도중).

 

2. heading의 변화를 제대로 판독하지 못하여 잘못된 방향으로 수정을 만듦.

 

3. 미리 선정해둔 heading을 기억하지 못함.

 

4. heading 변화율, 그리고 이와 연관된 bank attitude의 관계를 알지 못함.

 

5. heading 변화 시 과조작을 함(특히 출력 변화 도중).

 

6. heading 변화 시 rudder를 너무 이르게 적용함.

 

7. 작은 heading 편차를 수정하지 못함. heading 오차를 0으로 만들려는 목표가 있지 않는 한 조종사는 점점 더 큰 편차를 허용할 것이다. 1도 오차의 수정은 20도 오차의 수정보다 훨씬 적은 시간과 집중력을 소모한다.

 

8. 부적절한 bank attitude로 수정. 10도의 heading 오차를 20도의 bank로 수정하려는 경우 20도 bank angle이 만들어지기 전에 이미 원하는 heading을 지나갈 것이다. 이는 반대 방향을 향하여 다시 수정을 하게 만들 것이다. 잘못된 수정 조치를 사용하여 기존의 오류들을 가중하지 않는다.

 

9. 이전에 발생한 오류의 원인에 주목하지 않아서 같은 오류를 반복한다. 예를 들어 비행기의 trim이 맞지 않아서 왼쪽 날개가 낮아지려는 경향이 있다. 좌선회가 만들어질 때마다 반복적으로 수정은 하지만 trim은 무시된다.

 

Power

 

출력 오류는 일반적으로 다음과 같은 실수들로 인해 발생한다(허나 이에 국한되지는 않음):

 

1. 항공기의 특정 출력 설정 및 pitch attitudes를 알지 못함.

 

2. 갑작스러운 throttle 적용.

 

3. 출력 변화, 상승, 혹은 하강 도중 속도의 lead를 잡지 못함.

 

예시: 하강으로부터 level off를 할 때 출력을 증가시킨다. 이는 항공기 가속도 감소로 인한 속도 감소를 방지하기 위함이다. 항공기가 level pitch attitude를 만들어낼 때까지 출력을 가하지 않을 경우 항공기는 이미 원하는 속도 이하로 감속하였을 것이다. 이는 출력의 추가적 조정을 필요로 할 것이다.

 

4. 속도 변화 도중 airspeed tape, 혹은 manifold pressure indications에 fixation 됨. 이로 인해 속도, 출력, 그리고 pitch와 bank를 불규칙하게 제어할 수 있다.

 

Trim

 

trim 오류는 일반적으로 다음 실수들로부터 발생한다:

 

1. 좌석, 혹은 rudder pedals가 부적절하게 조정됨. 다리와 발이 편하게 놓이지 못하여 발목이 긴장될 경우 rudder 압력의 완화를 어렵게 만든다.

 

2. trim 장치의 작동 방법에 대하여 혼동함(trim은 다양한 비행기 형식에 따라 다름). 일부 trim wheels는 비행기의 축과 정렬되어 있으나 일부는 그렇지 않다. 일부는 예상과 반대 방향으로 회전한다.

 

3. 항공기는 pitch attitude가 아닌 속도에 trim 된다는 원리를 이해하지 못함.

 

4. trim을 하는 순서가 잘못됨. trim은 pitch attitudes를 변화시키기 위해 사용되는 것이 아니라 조종간 압력을 완화하기 위함이다. 올바른 trim 기법은 먼저 조종사가 조종간을 잡은 다음 trim을 통해 조종간 압력을 완화하는 것이다. 출력이 변경될 때마다 trim을 계속하여 변화해야 한다. trim을 지속적으로 사용하되 적은 양만을 사용한다.