(4) Turns

Turns

 

Standard Rate Turns(표준율 선회)

 

표준율 선회는 조종사가 2분 동안, 혹은 초 당 3도로 360도 원을 선회하는 것이다. 표준율 선회는 항상 초 당 3도이지만 속도가 증가함에 따라 더 높은 bank angle이 필요해진다. 표준율 선회에 진입하기 위해 원하는 선회 방향으로 삼타일치를 적용한다. 조종사는 일반적으로 너무 빠른 속도로 선회에 진입한다. 선회 훈련의 초기 단계에서는 cross-check 및 판독 속도에 기반을 두어 조종간 압력을 가한다. 계기 지시의 변화를 따라잡을 수 있는 능력보다 비행기를 더 빠르게 조종할 경우 이는 단지 수정의 필요성을 만들어낼 뿐이다.

 

표준율 선회에 필요한 대략적인 bank angle은 진대기속도의 15%를 사용하는 것이다. 이를 결정하는 간단한 방법은 속도를 10으로 나눈 다음 그 결과의 1/2를 더하는 것이다. 예를 들어 100노트에서는 약 15도의 bank가 필요하다(100/10 = 10 + 5 = 15). 120노트에서는 약 18도의 bank가 필요하다.

 

roll-in 도중 자세계를 사용하여 대략적인 bank angle을 설정한다. 그런 다음 turn coordinator의 miniature aircraft, 혹은 turn-and-bank indicator를 통해 표준율 선회를 확인한다. turn coordinator의 miniature aircraft를 primary bank로 사용하고 attitude indicator를 supporting bank로 사용함으로써 선회율에 대한 bank를 유지한다. [그림 7-33] turn coordinator가 표준율 선회를 나타낼 때 자세계의 bank scale에 나타난 정확한 bank angle을 확인한다.

roll-in 도중 bank 증가에 따라 수직 양력 성분이 감소하므로 고도계, VSI, 그리고 자세계를 참조하여 pitch 조정을 수행한다. 일정한 속도를 유지하려면 ASI가 power를 위한 primary가 된다. 항력이 증가함에 따라 throttle을 조정해야 한다. bank가 설정되었다면 pitch/power 변경으로 인한 압력을 trim한다.

 

직진수평비행으로 되돌아오기 위해 선회 반대방향으로 삼타일치를 적용한다. roll-in에 사용하였던 속도와 동일한 속도로 roll-out을 수행하기 위해 노력하라. 이는 정확한 heading에서 roll-out을 하는데 필요한 lead를 추정할 때 발생하는 문제를 적게 해준다(특히 partial panel 기동 도중). 선회 회복이 시작되면 자세계는 primary bank 계기가 된다. 비행기가 대략 수평으로 되돌아가면 heading indicator는 primary bank 계기가 된다. 수직 양력 성분, 그리고 속도의 변화가 발생함에 따라 pitch, power 그리고 trim 조정이 이루어진다. 선회 도중 ball이 점검되어야 한다(특히 조종간 압력을 trim하지 않고 유지할 경우).

 

일부 비행기는 선회 도중 매우 안정적이여서 약간의 trim 조정만을 필요로 한다. 그 외의 비행기들은 선회 도중 overbanking tendency를 수정하기 위해 지속적인, 그리고 빠른 cross-check 및 제어를 필요로 한다. 선회 도중 pitch, bank, 그리고 속도 편차의 상호 관계로 인해 오차들이 누적되지 않기 위해선 cross-check을 빠르게 수행해야 한다.

 

Turns to predetermind Headings

 

삼타일치 bank가 유지되는 한 비행기는 계속하여 선회한다. 따라서 원하는 heading에 도달하기 전에 roll-out이 시작되어야 한다. lead의 양은 선회율, bank angle, 그리고 roll-out rate 사이의 관계에 따라 달라진다. 작은 heading 변화를 위해서는 선회하려는 각도보다 적은 양의 bank angle을 사용한다. 사용하는 bank의 절반을 사용함으로써 원하는 heading으로부터 lead를 잡는다. 예를 들어 heading 변화를 위해 10도의 bank를 사용하였다면 원하는 heading으로부터 5도 이전에 도달하였을 때 roll-out을 시작한다. 많은 양의 heading을 수정해야 할 경우에는 lead의 양이 저마다 달라진다. 왜냐하면 표준율 선회에 대한 bank angle은 진대기속도에 따라 변화하기 때문이다.

 

특정한 기법에 필요한 lead가 정해지기 전까지는 bank angle의 1/2로 lead를 연습한다. roll-in과 roll-out 속도가 일정할 경우 특정 roll-out 기법에 적합한 lead 양을 결정할 수 있다.

 

Timed Turns

 

timed turn은 시계, 그리고 turn coordinator를 사용하여 주어진 시간 동안 특정 각도의 heading을 변화하는 선회이다. 예를 들어 15초의 표준율 선회(초 당 3도)는 45도를 선회한다. 반표준율 선회에는 30초 동안 45도를 선회한다.

 

timed turn을 수행하기 전에 turn coordinator를 보정하여 그 지시 값의 정확도를 결정해야 한다. [그림 7-34] turn coordinator를 통해 표준율 선회를 설정한 다음 시계의 초침이 cardinal point(12, 3, 6, 9)를 통과할 때 heading indicator의 heading을 확인한다. 표시된 선회율을 일정하게 유지하는 동안 heading의 변화를 10초 간격으로 확인한다. 이 간격 동안 비행기가 30도 미만으로/초과하여 선회하였다면 turn coordinator miniature aircraft의 편향이 필요하다. 각 방향으로 선회하여 turn coordinator를 보정하였다면 수정된 편향 값을 확인한 다음 이를 모든 timed turns 도중 적용한다.

미리 지정해둔 heading으로 선회를 수행하기 위해선 앞서 설명한 cross-check 및 control 기법이 사용된다(단, heading indicator 대신 시계가 사용됨). turn coordinator의 miniature aircraft는 bank control을 위한 primary이고, altimeter는 pitch control을 위한 primary이며, ASI는 power control을 위한 primary이다. 시계의 초침이 cardinal point를 통과할 때 roll-in을 시작한다. 그리고 보정된 표준율 선회 지시를 통해 선회를 유지한다(작은 heading 변화의 경우에는 반표준율 선회). 그 다음 계산된 초가 경과하였을 때 roll-out을 시작한다. roll-in과 roll-out 속도가 동일하다면 선회 진입/회복 도중 소요되는 시간을 계산에 고려할 필요가 없다.

 

모든 계기들을 사용하여 timed turn을 연습한 다음 선회의 정확도 확인을 위해 heading indicator를 점검한다. gyro heading indicator 없이 선회가 수행되는 경우에는 magnetic compass를 사용한다. magnetic compass 사용 시 deviation error를 고려한다.

 

Compass Turns

 

대부분의 소형 비행기에서 나침반은 그 외의 비행기 계기들, 그리고 동력원으로부터 독립된 유일한 방향 지시 계기이다. 나침반은 compass errors라 불리는 작동 특성을 가진다. 따라서 조종사들은 나침반을 heading indicators를 설정하기 위한 기준으로만 사용하는 경향이 있다. 그러나 나침반 특성에 대한 지식을 알면 나침반을 사용하여 정확한 heading으로 선회할 수 있다.

 

나침반으로 선회를 수행할 때, 혹은 heading indicator를 설정하기 위한 기준으로 나침반을 사용할 때 다음 사항을 기억하라:

 

1. 북쪽 heading에서 동쪽, 혹은 서쪽으로 선회할 때 나침반은 지연, 혹은 반대 방향으로의 선회를 지시한다.

 

2. 남쪽 heading에서 동쪽, 혹은 서쪽으로 선회할 때 나침반은 선도를 지시하여 실제 선회량보다 더 많은 선회량을 나타낸다.

 

3. 동쪽, 혹은 서쪽 heading에서 어느 방향으로 선회를 시작하든 나침반은 정확한 지시를 나타낸다.

 

4. 동쪽, 혹은 서쪽 heading에서 가속 시 북쪽으로 선회함을 지시한다. 감속 시에는 남쪽으로 선회함을 지시한다.

 

5. 북쪽, 혹은 남쪽 heading을 유지한 상태에서 하강, 상승, 혹은 속도 변화가 발생하여도 오류가 발생하지 않는다.

 

북쪽, 혹은 남쪽 방향으로 선회할 때 사용되는 lead, 혹은 lag의 양은 선회가 수행되는 지역의 위도에 따라 달라진다. 북쪽 방향으로 선회할 경우 roll-out lead에는 위도 값, 그리고 선회로부터 회복하는데 사용되는 lead 값을 더한다. 남쪽 방향으로 선회할 경우 <남쪽(180) + 위도 값 – 선회로부터 회복하는데 사용되는 lead>를 지나기 전까지 선회를 유지한다. [그림 7-35]

예를 들어 위도가 30도인 곳에서 동쪽 방향으로부터 북쪽으로 선회할 경우 나침반이 37도를 가리킬 때 roll-out을 시작한다(30도, 그리고 15도 bank angle의 절반을 더한 값). 동쪽 방향에서 남쪽으로 선회할 경우 나침반이 203을 가리킬 때 roll-out을 시작한다(180도에 30을 더하고 bank angle의 절반을 뺀 값). 서쪽 방향에서 선회를 수행할 경우 roll-out을 시작할 적절한 지점은 323도(북쪽으로 선회 시), 그리고 157도(남쪽으로 선회 시)이다.

 

북쪽 방향에서 동쪽, 혹은 서쪽으로 선회할 경우 동쪽, 혹은 서쪽이 지시되기 대략 10에서 12도 전에 roll-out을 시작한다. 남쪽 방향에서 동쪽, 혹은 서쪽으로 선회할 경우 동쪽, 혹은 서쪽이 지시되기 대략 5도 전에 rollout을 시작한다. 그 외의 heading으로 선회하는 경우에는 선도나 지연을 보간해야 한다.

 

자세나 속도가 급격히 변화하여 나침반이 불규칙하게 움직일 경우 계기의 정확한 해석이 매우 어려워진다. compass turn의 숙련도는 나침반 특성에 대한 지식, 부드러운 조작 기법, 그리고 정확한 bank-and-pitch 조작에 달려있다.

 

Steep Turns

 

기존 비행기의 계기 비행 훈련 목적상 표준율 선회를 초과하는 선회는 steep이라 간주된다. [그림 7-36] 정상 선회가 steep이 되는 정확한 bank angle은 중요하지 않다. 중요한 것은 계기 비행 도중 일반적으로 사용되는 bank attitude를 초과한 상태에서 비행기를 제어하는 방법을 배우는 것이다. steep turn을 연습하는 것은 기본 계기 비행 기술에 대한 숙련도를 높인다. 또한 계기 비행 조건 하에서 예상치 못한 비정상 자세에 빠졌을 때 부드럽고, 빠르고, 확고한 반응을 가능하게 해준다.

점진적으로 bank attitudes가 증가함에 따라 항공기 조작에 대한 공기역학적 힘의 영향에 뚜렷한 변화가 발생한다. 이러한 변화량에 비례하여 cross-check, interpretation, 그리고 control을 위한 기술이 점점 더 필요하다. 그러나 선회에 진입, 유지, 그리고 회복하는 기술은 정상 선회와 동일하다.

 

정상 선회와 같은 방법으로 steep turn에 진입한다. 선회가 깊어짐에 따라 cross-check을 빠르게 수행할 준비를 한다. 양력의 수직 성분이 크게 감소하기 때문에 pitch control이 이 기동에서 가장 어려운 측면이다. pitch 증가를 통해 이를 즉시 수정하지 않을 경우 수직 양력의 손실로 인해 고도계, 수직 속도계, 그리고 속도계의 지시가 빠르게 움직인다. bank 변화율이 빠를수록 양력의 변화가 더 갑작스럽게 발생한다. pitch 변화의 즉각적인 필요성을 알아차릴 수 있을 정도로 cross-check이 빠르다면 부드러운 back elevator pressure를 통해 일정한 고도를 유지할 수 있다. 그러나 bank 변화 시 pitch를 조정하지 않는 상태에서 과도하게 깊은 각도로 overbank를 가하려면 더욱 강한 elevator 압력이 필요하다. 수직 양력의 손실, 그리고 날개 하중의 증가로 인해 결국 back-elevator를 추가하여도 기수가 상승하지 못하고 선회가 조여지는 시점에 도달한다.

 

조종사는 overbank와 low pitch attitude를 어떻게 인지할까? 조종사는 이러한 문제를 해결하기 위해 어떻게 해야 할까? back elevator 압력을 가했음에도 불구하고 고도계/수직 속도계가 빠르게 아래로 이동하고 속도계는 빠르게 증가할 경우 비행기는 diving spiral 상태이다. [그림 7-37] 즉시 삼타일치를 적용하여 bank를 풀어주고, elevator pressure를 유지(혹은 약간 풀어줌)해주고, 계기들(자세계, 고도계, 그리고 VSI)의 crosscheck을 빠르게 수행한다. 증속이 빠를 경우 출력을 줄여준다. 수직 양력이 증가함에 따라 VSI가 위로 올라가기 시작하고 고도계는 천천히 움직인다. 기수를 상승시키기에 elevator가 유효해지면 자세계의 bank attitude를 유지한 다음 해당 bank에 적절한 nose-high attitude로 elevator pressure를 부드럽게 조정한다. steep turn 진입 시 pitch control이 계속하여 지연되는 경우 직진수평비행으로 즉시 rollout 한 다음 가능한 오류들을 분석한다. 처음에는 얕은 선회를 수행함으로써 필요한 자세 변화와 조종간 반응을 학습한다. 그런 다음 보다 빠르고 정확한 cross-check 및 control 기법이 발달함에 따라 bank를 증가한다.

일정한 속도를 유지하는데 필요한 출력은 bank와 항력의 증가에 비례한다. 연습을 통해 특정 bank attitude에 적절한 출력 설정을 학습한다. 또한 속도 및 출력계기에 지나친 주의를 기울이지 않고도 조정을 수행할 수 있다. 기동 도중 먼저 가장 중요한 업무를 수행해야 한다. pitch attitude를 비교적 일정하게 유지함으로써 cross-check 및 계기 판독에 더 많은 시간을 할애할 수 있다.

 

steep turn으로부터 직진수평비행으로 회복하는 도중 공기역학적 힘의 변화량에 비례하여 elevator 및 power control을 bank control과 함께 수행해야 한다. back elevator pressure를 풀어주고 출력을 줄여줘야 한다. steep turn과 관련된 일반적인 오류는 이 장의 뒷부분에서 설명하는 것과 동일하다. steep turn에 진입하는 속도, 그리고 steep turn으로부터 회복하는 속도가 세 가지 기본 계기 비행 기술의 숙련도와 일치하지 않는다면 오류가 더 커지고, 수정하기 더욱 어려워지며, 더욱 분석하기 어려워진다.

 

Climbing and Descending Turns

 

상승/하강 선회를 수행하려면 직진 상승/하강에 사용되는 기술과 다양한 선회 기술을 결합해야 한다. 출력 설정을 결정하기 위해서는 양력, 그리고 power control에 영향을 미치는 공기역학적 요인을 고려해야 한다. 또한 bank와 pitch의 변화를 제어하기 위하여 cross-check 및 판독 속도를 높여야 한다.

 

Change of Airspeed During Turns

 

선회 도중 속도를 변화하는 것은 세 가지 기본 계기 기술의 숙련도를 높이는데 효과적인 기동이다. 이는 모든 조종간 변화를 동시에 수반하므로 올바른 수행을 위해서는 부드러운 조작, 그리고 신속한 cross-check 및 판독이 필요하다. 기동에 능숙해질 경우 보다 복잡한 기동과 연관된 자세 및 출력 변화 도중에도 계기를 신뢰하게 된다. pitch 및 power control 기법은 직진수평비행에서 속도 변화 도중 사용하는 기술과 동일하다.

 

주어진 선회율에 대해 필요한 bank angle은 진대기속도에 비례한다. 선회는 표준율로 수행되므로 일정한 선회율을 유지하기 위해서는 속도 변화에 따라 bank angle을 바꿔주어야 한다. 감속 도중 고도와 표준율 선회를 유지하기 위해서는 bank angle을 줄여주고 pitch attitude를 증가해야 한다.

 

고도계와 turn coordinator의 지시는 선회 내내 일정하게 유지되어야 한다. 고도계는 pitch control을 위한 primary이며 turn coordinator의 miniature aircraft는 bank control을 위한 primary이다. 속도를 변화하는 도중에는 manifold pressure gauge(혹은 tachometer)가 power control을 위한 primary이다. 속도가 새로운 값에 도달함에 따라 ASI가 power control을 위한 primary가 된다.

 

선회 도중 속도를 변화하는 방법으로 두 가지를 사용할 수 있다. 첫 번째 방법으로는 선회가 설정된 이후 속도 변화를 수행하는 것이다. [그림 7-38] 두 번째 방법으로는 선회 진입과 동시에 속도 변화를 수행하는 것이다. 첫 번째 방법이 더 쉽긴 하나 출력 감소에 따라 crosscheck 속도를 반드시 증가시켜야 한다. 비행기 감속 도중 고도계/VSI를 통해 pitch 변화를 확인하고 bank instruments를 통해 bank 변화를 확인한다.

turn coordinator의 miniature aircraft가 원하는 지점으로부터 벗어난 경우 bank를 조정한다. 고도 유지를 위해 pitch attitude를 조정한다. 원하는 속도에 도달하였다면 pitch attitude가 power control을 위한 primary가 된다. 원하는 속도를 유지하기 위해 manifold pressure gauge(혹은 tachometer)를 조정한다. 조종간 압력을 완화하기 위해 기동 도중 trim을 사용하는 것이 중요하다.

 

조작 기법이 매우 원활해지기 전까지는 자세계를 자주 cross-check 해주는 것이 필수적이다. 이는 과조작을 방지하기 위해, 그리고 변화하는 속도에 적절한 대략적인 bank angle을 준비하기 위함이다.

 

Common Errors in Turns

 

Pitch

 

다음과 같은 실수로 인해 pitch 오류가 발생한다:

 

1. 선회 진입 및 회복 도중 bank control에만 몰두한 경우. 선회에 진입하는데 5초가 필요하다면 bank 압력을 가하기 시작하였을 때 pitch 계기를 확인한다. 만약 bank control 압력과 bank 변화율이 일정하다면 자세 변화에 필요한 시간과 관련된 감각이 발달한다. 이 시간 도중 pitch, power, trim, 그리고 bank를 확인한다. 이때 한 번에 하나씩 확인하기보다는 전체 자세를 제어한다.

 

2. 수직 양력 성분이 변화하면 pitch attitude를 변경해야 하는 필요성을 이해하지 못하거나, 혹은 기억하지 못한 경우. 이는 선회 진입 도중 고도 손실로 이어진다.

 

3. 필요 이전에 pitch attitude를 바꾸는 경우. 이는 cross-check이 느리거나, 혹은 선회 진입 속도가 너무 빠른 경우 발생할 가능성이 높다. 이러한 실수는 선회 진입 도중 back-elevator pressure가 기계적으로, 그리고 이르게 적용되어 발생한다.

 

4. 과도한 pitch 변화. 이러한 실수는 일반적으로 이전의 실수들로 인해 발생한다.

 

5. roll-out 도중 양력의 수직 성분이 증가함에 따라 pitch attitude를 적절하게 조정하지 못한 경우. 이는 선회 회복 도중 고도 증가로 이어진다.

 

6. 선회 진입 도중, 그리고 선회 회복 이후 trim을 수행하지 못함.

 

7. roll-out 이후 직진수평비행 cross-check을 유지하지 못함. 이러한 실수는 일반적으로 완벽하게 수행된 선회 이후에 발생한다.

 

8. 선회 진입 및 회복 도중 bank 변화율이 불규칙함. 이는 양력 변화에 따른 일관된 기법을 통해 pitch 계기를 cross-check 하지 못하였기 때문에 발생한다.

 

Bank

 

다음과 같은 실수로 인해 bank 및 heading 오류가 발생한다:

 

1. 과조작으로 인해 선회 진입 시 overbanking, heading overshoot/undershoot, 그리고 pitch∙airspeed∙trim 오류 악화.

 

2. 하나의 bank 계기에 fixation. 예를 들어 90도의 heading 변화 시 표준율 선회를 설정한 히후 약 20초 동안 heading indicator를 cross-check에서 제외하라. 초당 3도의 선회로는 20초의 시간이 경과하여도 lead point에 도달하지 않는다. cross-check을 선택적으로 수행하여 때에 따라 점검해야 할 사항만을 점검한다.

 

3. 선회로부터 회복한 후 horizon bar의 세차를 확인하지 못함. 자세계가 수평을 나타낼 때 heading indicator가 heading 변화를 나타내는 경우 비행기는 선회하고 있는 것이다. 만약 ball이 중앙에 있다면 attitude gyro는 세차가 가해진 상태인 것이다. 만약 ball이 중앙에 있지 않다면 비행기는 slip/skid turn 상태인 것이다. rudder를 사용하여 ball을 중앙에 두고, 자세계와 heading indicator를 점검하고, heading의 변화를 멈추고, retrim을 수행한다.

 

4. 원하는 heading 변화량에 대해 적절한 bank angle을 사용하지 못함. 10도의 heading 변화를 위해 20도 bank로 roll 할 경우 일반적으로 overshoot으로 이어진다. 원하는 heading 변화량에 적절한 bank attitude를 사용한다.

 

5. 항공기가 선회할 heading을 기억하지 못함. 이는 기동을 서두를 경우 발생할 수 있다.

 

6. heading indicator를 잘못 읽거나(혹은 잘못 판독), 혹은 나침반에 대한 혼동으로 인하여 잘못된 방향으로 선회함. 먼 길로 선회해야할 특별한 이유가 없다면 특정 heading에 도달하는데 있어 가장 짧은 방향으로 선회한다. compass rose를 연구하여 최소한 8방위의 위치를 시각화한다. 몇몇 방법을 통해 heading 변화를 위한 계산을 빠르게 수행할 수 있다. 예를 들어 heading 305에서 110으로 선회하는 경우 가장 짧은 방향을 위해선 좌선회를 해야 하는가 우선회를 해야 하는가? 305에서 200을 뺀 다음 20을 더하면 305도의 역수인 125도가 된다. 따라서 우선회를 수행한다. 180도 미만의 heading으로부터 역수를 구하려면 200을 더한 다음 20을 뺀다. 이 방법을 사용할 경우 실제 heading으로부터 180을 더하거나 빼는 것보다 더 빠르게 계산이 수행된다. 따라서 위에서 제시한 방법이 시간과 혼란을 줄여줄 수 있다.

 

7. bank 정보를 위해 계기를 판독할 때 turn coordinator의 ball은 확인하지 못함. roll rate가 0으로 감소할 경우 turn coordinator의 miniature aircraft는 선회율과 선회 방향만을 지시한다. ball이 중앙에 오지 않는다면 bank attitude에 대한 선회가 이루어지지 않는다.

 

Power

 

다음과 같은 실수로 인해 출력 및 속도 오류가 발생한다:

 

1. pitch 변화 시 속도계를 cross-check 하지 못함.

 

2. power control의 불규칙한 사용. 이는 부적절한 throttle friction, 부정확한 throttle 설정, 속도계 chase, pitch-and-bank의 급격한(혹은 과도한) 조작, 혹은 출력 조정의 영향 확인을 위해 속도를 다시 점검하지 않은 경우가 원인이 될 수 있다.

 

3. 느린 cross-check, 혹은 선회와 연관된 공기역학적 요인을 이해하지 못하여 throttle control과 pitch-and-bank 변화가 동시에 조작되지 못함.

 

Trim

 

다음과 같은 실수로 인해 trim 오류가 발생한다:

 

1. 느린 cross-check 및 판독으로 인해 trim 변화의 필요성을 인지하지 못함. 예를 들어 cross-check에 비해 너무 빠른 속도로 선회에 진입할 경우 cross-check 및 판독에 혼란이 발생한다. 이는 조종간 긴장으로 이어진다.

 

2. trim과 자세/출력 변화의 관계를 이해하지 못함.

 

3. vertical speed 지시침을 chase 함. 과조작은 긴장으로 이어지며 이는 trim 되어야 할 압력을 감지하지 못하게 만든다.

 

4. 출력 변화 이후 trim을 하지 못함.

 

Errors During Compass Turns

 

compass turn과 관련된 다음 오류들을 주의해야 한다:

 

1. lead/lag에 대한 잘못된 이해, 혹은 계산.

 

2. roll-out 도중 compass에 fixation 됨. 비행기가 비가속 직진수평비행 상태가 되기 전까지는 heading을 읽을 필요가 없다. 따라서 roll-out 이후 선회의 정확도를 확인하기 전에 먼저 직진수평비행에 대해 cross-check을 수행한다.