(4) Dynamic Pressure Type Instruments

Dynamic Pressure Type Instruments

 

Airspeed Indicator(ASI)

 

속도계는 항공기가 비행하는 공기의 동압을 측정하는 차압계이다. 동압이란 항공기의 움직임을 통해 발생하는 총 압력과 주변 정압의 차이이다. 이 두 가지 압력은 pitot-static system을 통해 얻어진다.

 

속도계는 diaphragm으로 구성되며 이는 pitot tube로부터 압력을 받는다. [그림 -11] 계기의 케이스는 밀봉되어 있으며 static ports와 연결되어 있다. pitot pressure가 증가하거나 static pressure가 감소하면 diaphragm이 팽창한다. 이러한 diaphragm의 변화가 계기판의 지시침을 구동한다. 대부분의 속도계는 knots 단로 눈금 된다(일부 계기는 statute miles per hour를, 혹은 statute miles와 nautical miles를 둘 다 표시한다).

Types of Airspeed

 

고도의 종류가 여러 가지인 것처럼 속도에도 다양한 종류가 있다: indicated airspeed(IAS), calibrated airspeed(CAS), equivalent airspeed(EAS), true airspeed(TAS).

 

Indicated Airspeed(IAS)

 

IAS는 계기판에 나타나는 속도이다. 이는 계기 오차나 시스템 오차를 보정하지 않은 속도이다.

 

Calibrated Airspeed(CAS)

 

CAS는 IAS에서 계기 오차와 위치 오차를 보정한 속도이다. POH/AFM은 IAS에서 이러한 오류들을 보정하는 차트나 그래프를 제공하며 다양한 외장에서의 CAS를 제공한다.

 

Equivalent Airspeed(EAS)

 

EAS는 CAS에서 pitot tube 내부의 공기 압축을 보정한 속도이다. 해수면 상 표준 대기에서는 EAS와 CAS가 같다. 속도와 기압 고도가 증가함에 따라 CAS가 기존 값보다 높아지므로 공기 압축에 대한 보정 값을 빼주어야 한다.

 

True Airspeed(TAS)

 

TAS는 CAS에서 비표준 압력 및 온도를 보정한 값이다. 해수면 상 표준 대기에서는 TAS와 CAS가 같다. 비표준 대기에서는 CAS에 기압 고도와 온도에 대한 보정을 적용해야만 TAS를 얻을 수 있다.

 

일부 항공기의 계기 케이스 내부에는 temperature-compenstaed aneroid belllows가 장착된다. 이 장치는 계기 지시침이 TAS를 지시할 수 있도록 계기 케이스 내부의 요동축 움직임을 수정한다.

 

TAS indicator는 진대기속도와 지시대기속도를 둘 다 지시한다. 이러한 계기에는 기존의 속도계에 subdial이 추가된다. 계기의 knob를 통해 현재 비행중인 기압 고도에 대한 외부 온도를 subdial에 맞출 수 있다. 이를 통해 계기 지시침은 subdial 상에 TAS를 지시한다. [그림 5-12]

Mach Number

 

항공기가 음속에 근접하면 특정 영역을 흐르는 공기가 음속에 도달하기 전까지 빨라진 후에 충격파가 형성된다. 이러한 상황이 발생하는 IAS는 온도에 따라 변화한다. 때문에 대기속도는 다가올 문제들을 조종사에게 경고하기에 적합하지 않다. 대신 마하수가 더 유용하다. 마하수란 음속에 대한 항공기 TAS의 비율이다. 음속으로 비행하는 항공기는 Mach 1.0으로 비행한다. air data computer에 의해 작동하지 않는 일부 오래된 기계식 Machmeters는 계기 내부의 altitude aneroid를 사용하며 이는 pitot-static 압력을 마하수로 변환한다. 이러한 시스템은 모든 고도에서의 온도가 표준 온도라 가정한다. 따라서 실제 온도가 표준 온도와 다르면 마하수 값이 부정확하다. 이러한 시스템을 indicated Machmeters라 부른다. 현대의 전자식 Machmeters는 air data computer를 사용하여 온도 오류를 수정한다. 이러한 시스템은 실제 마하수를 표시한다.

 

대부분의 고속 항공기는 해당 항공기가 비행할 수 있는 최대 마하수로 제한된다. 이 값은 Machmeter에 소수점 단위로 표시된다. [그림 5-13] 예를 들어 Machmeter가 .83을 지시하고 항공기가 30,000ft(표준 조건에서 음속이 589.5knots인 지점)로 비행하고 있다면 항공기 속도는 489.3노트이다. 음속은 기온에 따라 달라진다. 만약 항공기가 Mach .83의 속도로 10,000ft(30,000ft보다 훨씬 따뜻한 고도)를 비행한다면 항공기 속도는 530노트이다.

Maximum Allowable Airspeed

 

높은 아음속을 비행하는 일부 항공기는 그림 5-14와 같은 maximum allowable ASI를 장비한다. 이 계기는 기본적인 속도계와 매우 유사하며 노트 단위로 눈금이 매겨지지만 붉은색 체크무늬 지시침이 있다는 점이 다르다. maximum airspeed pointer는 aneroid나 altimeter mechanism을 통해 작동한다(공기 밀도가 감소하면 더 적은 값으로 움직임). airspeed pointer를 maximum pointer보다 낮게 유지하면 transonic shock wave가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Airspeed Color Codes

 

항공기가 비행중인 속도의 의미를 한눈에 알리기 위해 속도계에 색깔이 칠해져 있다. 이러한 색깔들과 관련된 속도들이 그림 5-15에 나타나있다.