(2) Straight and Level Flight

Straight-and-Level Flight

 

Pitch Control

 

비행기의 pitch attitude는 비행기의 세로축과 실제 수평선 사이의 각도이다. 수평 비행 도중 pitch attitude는 속도, 그리고 load에 따라 달라진다. small airplanes의 훈련 목적으로는 후자의 요인을 일반적으로 무시할 수 있다. 일정한 속도에서 수평 비행에 대한 특정 pitch attitude는 하나뿐이다. 낮은 순항 속도에서의 수평 비행 자세는 nos high이다. [그림 7-1] 높은 순항 속도에서는 수평 비행 자세가 nose low이다. [그림 7-2] 그림 7-3은 정상적인 순항 속도에서의 자세를 보여준다. 항공기의 pitch attitude를 결정하는데 사용되는 계기에는 attitude indicator, altimeter, vertical speed indicator(VSI), 그리고 airspeed indicator(ASI)가 있다.

 

Attitude Indicator

 

자세계는 pitch attitude를 직접적으로 표시한다. 원하는 pitch attitude는 elevator control을 통해 miniature aircraft를 horizon bar 기준으로 위/아래로 움직인다. 이는 시계 비행에서 자연 수평선에 대해 비행기의 기수를 위/아래로 움직임으로서 pitch attitude를 조절하는 방법에 해당한다. 그러나 속도가 일정하지 않은 경우, 그리고 해당 속도에 대한 수평 비행 자세가 확인 및 설정되기 전까지는 자세계에 설정된 수평 자세가 수평 비행으로 이어질 수 있는지를 알 수 있는 방법이 없다. 이륙 전에 자세계의 miniature aircraft가 지상에서 올바르게 조정되었다면 조종사가 상승으로부터 수평 비행으로 진입한 후 정상 순항 속도에 도달하였을 때 대략 수평 자세를 보여준다. miniature aircraft의 조정이 필요한 경우 조정을 수행하는 동안 수평비행을 유지하기 위해 그 외의 pitch 계기들을 사용해야 한다.

 

자세계만을 사용하여 수평 비행에 대한 pitch control을 연습하려면 다음 방법을 사용한다. horizon bar의 움직임을 1/2 bar width, 1 bar width, 그리고 1-1/2 bar width로 제한한다. 1/2, 1, 1-1/2 bar width nose-high attitude는 그림 7-4, 5, 그리고 6에 나타나있다.

교관은 이러한 pitch 수정을 시연한 다음 자세계와 자연 수평선을 비교할 수 있다.

 

계기를 참조하여 수평 비행을 향해 pitch attitude 수정을 가할 경우 일반적으로 시계 비행에서 사용되는 것보다 훨씬 작다. 비행기가 수평비행에 대해 올바르게 trim된 상태에서 이러한 pitch 변화를 만드는데 필요한 조종간 압력은 보통 매우 적다. 다음은 elevator 조종간 압력을 알아내는데 도움이 되는 몇 가지 유용한 정보들이다.

 

첫 번째로 조종간을 꽉 쥐면 압력 변화를 느끼기 어렵다. 긴장을 풀고 항공기를 조종하는 것을 배우는 것은 계기 훈련의 초기 단계에서 상당히 의식적인 노력을 필요로 한다.

 

두 번째로 부드럽고 작은 pitch 변화를 만든다. 연습을 통해 조종사는 이러한 작은 pitch 수정을 위/아래로 적용함으로써 자세계의 1/2, 1, 그리고 1-1/2 bar width를 일정하게 유지할 수 있다.

 

세 번째로 수평비행에 대해 비행기가 올바르게 trim된 상태에서 긴장감을 감지하였다면 순간적으로 elevator control의 모든 압력을 놔준다. 이는 비행기가 안정적이라는 것을 상기시켜 준다. 비행기를 그대로 둘 경우 이는 수평 비행을 유지한다(단, 난기류 조건 제외). 심지어 조종간 움직임이 필요 없음에도 불구하고 조종간을 움직이려는 충동을 억제하는 것이 어렵다. 이는 계기 비행 도중 가장 어려운 초기 문제 중 하나일 수 있다.

 

Altimeter

 

일정한 출력 상태에서 고도 편차가 발생하였다면 이는 pitch 변화의 결과이다(단, 난기류 제외). 따라서 고도계는 수평 비행 도중 pitch attitude를 간접적으로 나타낸다(일정한 출력상태 가정). 수평 비행 도중에는 고도가 일정하게 유지되어야 하므로 고도 편차가 발생하였다면 pitch 변화가 필요하다. 만약 항공기 고도가 증가하고 있다면 기수를 낮춰야 한다. [그림 7-7, 8]

자세계를 사용하지 않는 상태에서는 고도계 지시침이 움직이는 속도, 그리고 지시침이 움직이는 방향이 중요하다. 수평 비행으로부터 pitch 변화가 과도하게 발생한 경우 상대적으로 빠른 고도 변화를 초래한다. 반면 pitch 변화가 약간 발생한 경우 느린 고도 변화가 발생한다. 따라서 고도계 지시침이 시계 방향으로 빠르게 이동하는 경우 수평 비행 자세로부터 상당한 nose-high 변화가 발생하였다 가정한다. 반대로 지시침이 반시계 방향으로 느리게 이동한다면 약간의 nose-low attitude를 나타내며 이는 고도를 회복하는데 필요한 pitch 수정이 작음을 가정한다. crosscheck에서 고도계가 자세계에 추가될 경우 조종사는 주어진 pitch 변화에 대한 고도계 지시침의 이동 속도를 인지하는 것을 배운다.

 

자세계를 사용하지 않는 상태에서 pitch의 정밀한 조작을 연습하려면 자연 수평선을 시각 참조하여 작은 pitch 변화를 수행한 다음 고도계의 움직임을 확인한다. 고도계상에 가장 느린 변화율을 제공하는 pitch 값을 확인한다. 그런 다음 지시침이 움직이는 속도를 정확하게 판독 및 제어함으로써 미세한 pitch 수정 연습을 한다.

 

교관은 과도한 nose-down 자세(빠르게 움직이는 고도계 지시침으로 확인됨)를 시연한 다음 부적절한 수정 기술을 사용하였을 때의 결과를 보여줄 수 있다. 일반적으로 급하게 많은 pitch 수정을 가하게 되는데 이는 반드시 과조작으로 이어진다. 지시침의 속도가 줄어들다가 방향이 반대로 바뀌고 종래에는 과도한 nose-high 자세가 나타난다. 그 결과 조종간의 긴장, 불규칙한 조종간 응답, 그리고 점점 더 극심해지는 조종간 움직임이 발생한다. 천천히, 그리고 부드러운 수정 기법을 사용하면 비행기가 더 빨리 원하는 자세로 되돌아온다.

 

pitch 오류가 감지되면 즉시 수정 조치를 취해야 한다. 이는 가벼운 조종간 압력을 통해 두 가지 자세 변화로 이루어져야 한다: (1) 지시침 움직임을 막기 위한 자세 변화 (2) 원하는 고도로 돌아가기 위한 자세 변화.

 

고도계가 고도 변화를 나타낼 경우 지시침이 움직이는 속도를 감소시키기에 충분한 양의 elevator pressure를 가한다. 이러한 감속이 급격할 경우 압력을 약간, 그러나 지시침이 계속 움직일 정도로 천천히 완화한다. 지시침이 느리게 움직인다는 것은 비행기의 자세가 수평 비행에 가깝다는 것을 의미한다. 지시침의 움직임을 멈추기 위해 수정 압력을 약간 더 추가한다. 이 시점에서 수평 비행이 달성된다. 지시침의 움직임이 반전되었다면 이는 항공기가 수평 비행을 통과하였음을 의미한다. 조종간 압력을 조심스럽게 완화한 다음 계속하여 cross-check을 수행한다. 왜냐하면 속도의 변화로 인해 주어진 조종간 압력의 효율성이 변화하기 때문이다. 그런 다음 정상적인 pitch 수정과 연관된 고도계 지시침 변화율에 맞춘 elevator pressure로 pitch attitude를 수정하여 원하는 고도로 되돌아간다.

 

100ft 미만의 오차에 대해서는 1/2 bar width로 수정한다. [그림 7-9, 10] 100ft를 초과하는 오차에 대해서는 1 bar width 수정을 적용한다. [그림 7-11, 12] 고도계만을 사용하여 고도 변화를 연습한 다음 이를 자세계와 함께 사용한다.

Vertical Speed Indicator(VSI)

 

VSI는 고도계와 마찬가지로 pitch attitude를 간접적으로 나타낸다. 이는 trend 및 rate 계기이다. trend 계기로서 이는 비행기의 초기 수직 움직임을 즉시 나타내며 이는 pitch가 변화하다고 간주될 수 있다. 수평 비행을 유지하기 위해 VSI를 고도계 및 자세계와 함께 사용한다. 지시침이 0으로부터 양/음의 trend를 나타내는 것을 확인하였다면 매우 가벼운 elevator 수정 압력을 가한다. 지시침이 0으로 되돌아왔다면 수정 압력을 풀어준다. 조종간 압력이 부드럽고 가볍게 가해졌다면 지시침이 천천히, 그리고 즉각적으로 반응하며 고도계의 고도 변화가 거의 나타나지 않는다. VSI는 rate 계기로서 lag 특성을 고려해야 한다.

 

lag는 pitch 변화 후 지시침이 안정으로 지시되기 전까지 나타나는 지연을 나타낸다. lag는 pitch를 변화하는 속도와 그 크기에 비례한다. 만약 부드럽고 천천히 pitch 변화를 수행하였다면 지시침은 최소한의 lag로 움직인다. 그런 다음 상승/하강에서의 공기역학적 힘이 균형을 이룰 때 VSI가 안정된다. 크고 갑작스러운 pitch 변화는 불규칙한 지시침 움직임, 역방향 지시, 그리고 안정화까지의 시간 지연 연장을 만들어낸다. 조종사는 난기류 통과 시 발생하는 불규칙한 지시침 움직임을 chase 하지 않도록 주의해야 한다. pitch 변화에 따른 대기속도 지시 지연은 비행기마다 크게 다르다. 이는 pitch가 변화 시 비행기가 가속/감속하는데 필요한 시간 때문이다. 계기의 구조, 혹은 작동 방식으로 인한 지연은 없다. 조그마한 pitch 변화가 부드럽게 수행될 경우 즉각적인 속도 변화가 발생한다.

 

VSI를 rate instrument로 사용하는 경우, 그리고 수평 비행을 위해 이 계기와 고도계 및 자세계를 같이 사용할 경우 조종사는 고도계의 지시침이 원하는 고도로부터 벗어난 양을 통해 원래의 고도로 되돌아갈 rate를 결정함을 알아야 한다. rule of thumb는 고도의 오차를 약 두 배로 증가한 vertical speed가 발생할 수 있는 자세 변화를 만드는 것이다. 예를 들어 고도가 100ft 벗어난 경우 원하는 고도로 돌아갈 rate는 대략 200 fpm이어야 한다. 만약 100ft 이상으로 벗어난 경우 이에 상응하여 수정을 적용해야 한다. 그러나 주어진 속도 및 외장에 대한 비행기의 최적 상승률/하강률을 초과해서는 안 된다.

 

적절한 상승률/하강률로부터 200fpm 이상의 편차가 발생할 경우 이는 과조작으로 간주된다. 예를 들어 100ft의 고도 변경을 위해 400fpm 이상을 사용할 경우 이는 과조작을 의미한다.

 

원하는 고도로 되돌아갈 때 VSI가 primary pitch 계기가 된다. 간혹 VSI의 보정이 약간 어긋나 있을 경우 비행기가 수평비행을 하는 도중 상승/하강을 지시할 수 있다. 만약 계기를 조정할 수 없다면 pitch control 시 계기의 오차를 고려한다. 예를 들어 수평 비행 도중 지시침이 200 fpm 하강을 지시한다면 이를 0의 값으로 사용한다.

 

Airspeed Indicator(ASI)

 

ASI는 pitch attitude를 간접적으로 나타낸다. 출력 설정과 pitch attitude가 동일한 상태에서 대기 속도는 일정하게 유지된다(단, 난기류가 없는 조건에서). [그림 7-13] pitch attitude가 낮아지면 속도가 증가하므로 기수를 들어야 한다. [그림 7-14] pitch attitude가 높아지면 속도가 감소하므로 기수를 낮춰야 한다. [그림 7-15] 속도의 빠른 변화는 커다란 pitch 변화를 나타낸다. 그리고 속도의 느린 변화는 작은 pitch 변화를 나타낸다.

 

수평 비행 도중 pitch control은 pitch attitude를 시각화 및 조작할 수 있도록 하는 계기들의 cross-check, 그리고 판독의 문제일 뿐이다. 모든 조종사는 특정한 기동 도중 비행기 제어를 위한 최상의 정보를 제공하는 계기를 사용해야 한다(이는 개개인의 cross-check 기법 차이와 상관없음). 또한 조종사는 primary instruments가 적절한 지시를 유지하는데 도움을 얻기 위해 그 외의 계기들도 점검해야 한다.

 

primary instrument는 특정 기동도중 가장 적절한 정보를 제공하는 계기이다. 이는 일반적으로 일정한 지시를 유지해야 한다. 예를 들어 수평 비행 도중 pitch control을 위한 primary instrument는 무엇인가? 이 질문은 특정 비행기, 기상 조건, 조종사 경험, 운영 조건, 그리고 그 외의 요소들의 맥락에서 고려되어야 한다. 고성능 비행기에서는 즉각적인 조작을 위해 자세 변화를 즉시 감지 및 해석해야 한다. 반면 느린 비행기의 조종사는 primary pitch 정보를 위해 고도계를 더 의존할 수 있다(특히 자세계에 너무 많이 의존할 경우 정확한 자세 정보를 제공받지 못한다면). 조종사가 고도계나 자세계 중 하나를 primary instrument로 간주하는 여부는 자세 제어에 가장 도움이 되는 방법에 따라 결정된다. 이 교재에서는 일반적으로 고도계가 수평 비행을 위한 primary pitch 계기로 간주된다.

 

Bank Control

 

비행기의 bank attitude는 비행기의 날개와 자연 수평선 사이의 각도이다. 직진수평비행 경로를 유지하기 위해 비행기의 날개는 수평으로 유지된다(비행기의 삼타일치가 유지되어있다 가정). bank control을 위한 계기들에는 attitude indicator, heading indicator, 그리고 turn coordinator가 있다. 그림 7-16은 삼타일치 비행을 보여준다. attitude indicator와 turn coordinator는 항공기가 좌측으로 bank졌음을 보여준다. heading indicator는 compass card의 시계방향 회전을 통해 좌선회를 나타낸다.

 

Attitude Indicator

 

자세계는 bank attitude의 변화를 직접적으로, 그리고 즉각적으로 나타낸다. 따라서 이는 직접적인 계기이다. bank angle은 miniature aircraft와 artificial horizon bar 사이의 관계, 그리고 계기 상단의 bank scale과 pointer의 정렬을 통해 표시된다. 3인치짜리 표준 계기의 경우 miniature aircraft의 참조를 통해서는 미세한 bank angle을 확인하기 어려울 수 있다(특히 조종사가 한쪽으로 기울어져 있거나, 혹은 좌석 위치를 약간 변경한 경우). scale pointer의 위치는 miniature aircraft의 위치에 대해 명확한 표시를 나타낸다. 직진비행으로부터 작은 편차가 발생할 경우 scale pointer를 통해 쉽게 확인될 수 있다. bank index는 그림 7-17처럼 눈금이 매겨질 수도 있고, 혹은 30도 단위로 눈금이 매겨질 수도 있다.

그림 7-17에 표시된 계기는 miniature aircraft가 표시하는 것과 동일한 bank 방향으로 이동하는 scale pointer를 가지고 있다. 이 경우 항공기는 좌측 15도 bank 상태이다. 이 계기에서 세차 오류는 일반적이다. 그러나 자세계의 분명한 장점은 pitch 및 bank attitude를 한 눈에 볼 수 있다는 것이다. 따라서 자세계와 관련된 세차 오류에도 불구하고 이 계기는 확실한 조작을 위한 시각적 노력/시간을 그 외의 계기들보다 덜 필요로 한다.

 

Heading Indicator

 

항공기의 bank attitude는 heading indicator에 간접적으로 나타난다. 왜냐하면 bank는 선회, 그리고 heading의 변화를 초래하기 때문이다. 속도가 동일하다 가정할 때 heading indicator(directional gyro의 azimuth card)가 빠르게 움직인다면 bank angle이 큼을 의미한다. 반면 움직임이 느리다면 이는 bank angle이 작음을 의미한다. heading indicator가 움직이는 속도를 확인한 다음 이를 자세계의 bank angle과 비교한다. 자세계는 세차 오류를 발생시키므로 직진비행을 유지하려면 heading 정보를 정확하게 확인해야 한다.

 

직진비행으로부터의 변화가 heading indicator에 표시될 경우 선회할 각도보다 작은 bank angle을 사용하여 원하는 heading으로 수정한다. 어떤 경우에도 표준율 선회에서 필요한 bank angle보다 적은 값으로 수정을 제한한다. 더 큰 bank angle을 사용하려면 매우 높은 수준의 숙련도가 필요하다. 또한 이는 보통 과조작, 그리고 불규칙한 bank control로 이어진다.

 

Turn Coordinator

 

turn coordinator의 miniature aircraft는 비행기의 bank attitude를 간접적으로 나타낸다. miniature aircraft가 수평일 경우 비행기는 직진비행을 수행한다. miniature airplane이 하나의 alignment mark와 정렬되어 있고 항공기가 왼쪽, 혹은 오른쪽으로 roll 한 경우 이는 roll rate를 나타낸다(alignment mark는 초 당 3도의 roll을 나타냄). 이는 수평 비행 도중 bank가 왼쪽, 혹은 오른쪽으로 가해졌을 때 나타날 수 있다. turn coordinator는 선회가 이루어지지 않더라도 rolling motion을 나타낸다. 달리 말하자면 왼쪽, 혹은 오른쪽으로 rudder가 가해질 경우 항공기는 수직축을 중심으로 순간 회전하며(rolling motion 없이) turn coordinator는 선회를 지시한다. 선회가 alignment mark(초 당 3도의 선회)에서 안정화 되었다면 turn coordinator는 선회율을 지시한다. turn coordinator는 roll과 turn의 매개변수를 모두 표시할 수 있다. 왜냐하면 전기로 작동하는 자이로스코프가 각을 이루어 비스듬히 놓여있기 때문이다. 그 결과 turn coordinator는 roll과 turn 지시를 둘 다 제공한다. 오늘날 general aviation의 autopilot은 roll과 turn 정보를 결정할 때 이 계기를 사용한다. 선회 완료 후 직진비행으로 돌아올 때 miniature aircraft를 수평으로 만들기 위하여 삼타일치를 적용한다. miniature aircraft를 cross-check에 포함하여 조그마한 편차라도 발견할 경우 수정을 적용한다. 직진비행을 유지하기 위해 이 계기를 사용할 경우 조종간 압력을 매우 가볍고 부드럽게 적용해야 한다.

 

turn coordinator의 ball은 사실상 별도의 계기이지만 두 계기는 함께 사용되므로 편리함을 위해 miniature aircraft의 아래에 위치한다. ball instrument는 선회의 품질을 나타낸다. 만약 ball이 중앙에서 벗어나 있으면 비행기는 slip, 혹은 skid 한다. 즉, 만약 coordinator의 miniature airplane이 왼쪽으로 기울어진 상태에서 ball이 오른쪽으로 움직이면 항공기는 skid 한다. [그림 7-18] miniature airplane이 오른쪽으로 기울어진 상태에서 ball이 오른쪽으로 움직인다면 항공기는 slip 한다. [그림 7-19] 만약 날개 수평 상태에서 비행기가 올바르게 trim 되었다면 ball은 중앙에 놓여있고 비행기는 직진비행을 수행한다. 만약 ball이 중앙에 놓여있지 않다면 비행기는 부적절하게 trim 된 것이다.

올바른 trim 상태에서 직진수평비행을 유지하기 위해서는 ball이 움직이는 방향을 확인해야 한다. 만약 ball이 왼쪽에 있는 상태에서 왼쪽 날개가 낮은 상태라면 왼쪽 rudder를 가해 ball을 중앙으로 맞추어 slip을 수정한다. 이와 동시에 날개 수평을 위해 right aileron을 가한다. ball을 중앙으로 맞추는 동안 heading indicator와 attitude indicator를 cross-check 한다. 만약 날개가 수평인 상태에서 ball이 중앙으로부터 벗어나 있다면 비행기는 skid를 한다. ball이 놓인 방향을 확인한 다음 slip과 동일한 수정 방법을 사용한다. ball을 중앙으로 만든 다음(left ball/left rudder, right ball/right rudder) 필요하다면 bank control을 위해 aileron을 사용한다. 그리고 retrim을 수행한다.

 

turn coordinator만을 사용하여 비행기를 trim 하려면 aileron을 사용하여 miniature aircraft를 수평으로 만들고 rudder를 사용하여 ball의 중앙을 맞춘다. 조종간 압력을 통해 이 지시를 유지한 다음 모든 rudder 압력을 완화하기에 충분한 rudder trim을 적용함과 동시에 rudder 압력을 점차 풀어준다. 만약 이용 가능하다면 aileron trim을 적용하여 aileron 압력을 완화한다. 모든 계기를 사용할 수 있는 상태라면 비행기 trim 도중 모든 계기들을 사용하여 날개 수평 자세를 유지한다.

 

Turn-and-Slip Indicator(Needle and Ball)

 

turn-and-slip indicator는 세 가지 지시(roll, turn, 그리고 trim)를 제공하는 turn coordinator와는 달리 두 가지 지시(turn-rate와 trim)를 제공한다. turn-and-slip indicator의 지시침은 선회율만을 지시하지만 이 계기가 roll indicator(예를 들어 heading indicator, 혹은 magnetic compass)와 함께 사용될 경우 항공기의 자세를 간접적으로 나타낸다. turn-and-slip indicator는 turn coordinator와 마찬가지로 그 지시침이 alignment mark와 정렬되었을 때 항공기가 표준율 선회를 수행함을 나타낸다.

 

turn-and-bank indicator의 ball은 trim 정보를 제공한다. 이는 turn coordinator의 ball과 동일한 방식이다. 그림 7-18과 7-19는 두 계기를 비교한 것이다.

 

Power Control

 

출력은 적절한 날개 받음각 상태에서 추력을 생성한다. 추력은 중력, 항력, 그리고 관성의 힘을 극복하여 비행기 성능을 결정한다.

 

power control은 고도 및 속도에 미치는 영향과 관련되어야 한다. 왜냐하면 출력 설정의 변화는 비행기의 속도, 혹은 고도를 변경하기 때문이다. 특정한 속도에서의 출력 설정은 비행기가 수평 비행 중인지, 상승 중인지, 혹은 하강 중인지를 결정한다. 만약 수평비행상태에서 출력이 증가하되 속도가 일정하게 유지된다면 비행기는 상승한다. 만약 출력이 감소하되 속도가 일정하게 유지된다면 비행기는 하강한다. 반면 고도가 일정하게 유지된다면 출력의 적용이 속도를 결정한다.

 

고도와 속도 사이의 관계는 pitch, 혹은 power의 변화 필요성을 결정한다. 만약 현재의 속도가 원하는 값이 아니라면 항상 출력 변화의 필요성을 결정하기 전에 고도계를 확인한다. 고도와 속도가 서로 교환될 수 있다고 생각한다. 기수를 낮춤으로써 고도를 속도로 변환할 수 있으며, 혹은 기수를 높임으로써 속도를 고도로 변환할 수 있다. 만약 원하는 값보다 고도는 높은데 속도는 낮다면(혹은 그 반대) pitch만을 변화하여도 비행기가 원하는 고도 및 속도로 되돌아올 수 있다. [그림 7-20] 만약 속도/고도가 둘 다 높거나, 혹은 둘 다 낮다면 pitch와 power를 둘 다 변화시켜야 한다. [그림 7-21]

직진수평비행 도중 속도를 변화시킬 때 altitude/heading을 일정하게 유지하기 위해선 pitch, bank, 그리고 power가 조정되어야 한다. 단발 프로펠러 비행기가 직진수평비행 도중 속도 변화를 위해 출력을 변화시킬 경우 모든 축 주위의 자세를 변화시키는 경향이 있다. 따라서 일정한 altitude/heading을 유지하기 위해서는 출력 변화에 비례한 조종간 압력들을 가해야 한다. 증속을 위해 출력이 증가될 경우 pitch instruments는 상승을 지시한다(단, 속도가 변화함에 따라 forward elevator를 적용한 경우 제외). 출력이 증가함에 따라 비행기는 좌측으로 yaw 및 roll 하려는 경향이 있다(단, 이를 상쇄하기 위해 aileron 및 rudder를 적용한 경우 제외). 이러한 변화에 앞서기 위해서는 cross-check 속도를 증가시켜야 한다. 이는 비행기 형식, 비행기의 토크 특성, 출력의 정도, 그리고 연관된 속도 변화에 따라 달라진다.

 

Power Settings

 

다양한 속도에서의 직진수평비행 출력 설정을 미리 알고 있을 경우power control 및 속도 변화가 훨씬 쉬워진다. 그러나 속도를 상당한 양으로 변경하는 경우에는 초기 출력 변경 시 overpower, 혹은 underpower를 수행하여 속도 변화율을 가속화하는 것이 일반적인 절차이다. (작은 속도 변화가 필요한 경우, 혹은 감속이나 감속이 빠른 비행기의 경우에는 overpower/underpower가 필요하지 않다).)

 

정상 순항 속도인 120노트를 유지하기 위해선 23＂Hg가 필요한, 그리고 100노트를 유지하기 위해선 18＂Hg가 필요한 비행기를 예로 들자. 직진수평비행을 유지하면서 속도를 120에서 100으로 감속하는 절차가 아래에 설명되어 있다. [그림 7-22,23, 그리고 24]

출력 감소 이전의 계기 지시가 그림 7-22에 나타나 있다. 기본적인 자세는 자세계를 통해 설정 및 유지된다. 특정한 pitch, bank, 그리고 power control 조건들은 다음의 primary instrument에서 확인된다:

 

Altimeter – Primary Pitch

Heading Indicator – Primary Bank

Airspeed Indicator – Primary Power

 

supporting pitch-and-bank instruments는 그림 7-23에 나타나 있다. supporting power instrument가 manifold pressure gauge(혹은 고정 피치 프로펠러의 경우에는 tachometer)임을 주목한다. 그러나 15＂Hg(underpower)를 향해 부드럽게 출력 감소를 적용할 때 manifold pressure gauge가 primary power instrument가 된다. [그림 7-23] 연습을 통해 power instrument를 잠깐 보기만 하여도, throttle의 움직임을 감지하기만 하여도, 소리의 변화를 감지하기만 하여도, 그리고 조종간 압력의 변화를 감지하기만 하여도 출력 설정을 변화할 수 있다.

 

추력이 감소함에 따라 cross-check의 속도를 높인다. 그리고 pitch-and-bank instruments가 altitude/heading에 대해 변화를 보이는 순간 left rudder, back-elevator, 그리고 aileron control을 가할 준비를 한다. 능숙해짐에 따라 조종사는 altitude/heading의 오차 없이도 변화들을 cross-check, 판독, 그리고 제어하는 방법을 배운다. 고도를 유지하기 위해서는 속도 감소에 따라 pitch attitude를 비례적으로 증가해야 한다. 효율적인 토크 제어는 rudder를 통한 yaw 상쇄로 이루어진다.

 

출력 감소에 따라 고도계가 pitch를 위한 primary가 되고, heading indicator가 bank를 위한 primary가 되며, manifold pressure gauge가 순간적으로 power를 위한 primary가 된다(이 예시에서는 15＂Hg). 비행기가 감속함에 따라 조종간 압력들이 trim 되어야 한다. 100노트에 가까워지면 manifold pressure를 대략 18＂Hg로 조정한다. 이제 manifold pressure gauge는 supporting power instrument가 되며 ASI는 다시 power를 위한 primary가 된다. [그림 7-24]

 

Airspeed Changes in Straight-and-Level Flight

 

직진수평비행 도중 속도를 변화시키는 연습은 세 가지 기본 계기 기술의 숙련도를 개발하는데 훌륭한 수단을 제공한다. 이는 또한 직진수평비행 훈련 도중 예상되는 몇 가지 일반적인 오류를 이해하기 쉽게 만들어준다. clean 외장(최소 항력 조건)에서 비행기를 제어하는 방법을 배운 후에는 flaps/landing gear를 내리거나 올림과 동시에 속도를 변화시킴으로써 crosscheck, 그리고 조종 숙련도를 높인다. 연습 도중 gear/flap 작동을 위해 POH/AFM에서 명시한 속도 제한 사항을 준수해야 한다.

 

일부 비행기에서는 landing gear/flap 연장 도중 직진수평비행 유지 시 갑작스러운, 그리고 엄청난 자세 변화가 필요할 수 있다. gear 연장 시 기수가 아래로 향하는 경향이 있다. flap 연장 시에는 양력이 순간적으로 증가하며(partial flap 설정에서) 최대 연장 지점에 가까워짐에 따라 항력이 현저하게 증가한다.

 

조종 기법은 각 비행기의 양력 및 항력 특성에 따라 달라진다. 따라서 속도, gear, 그리고 flap의 다양한 조합과 관련된 출력 설정 및 trim 변화에 대해 알고 있다면 cross-check와 판독의 문제를 줄여준다.

 

예를 들어 gear/flap을 올린 상태에서 직진수평비행 시 계기가 120노트, 그리고 23＂Hg/2,300 rpm을 지시한다고 가정하자. gear/flap을 완전히 연장한 상태에서 직진수평비행 시에는 계기가 95노트, 그리고 25＂Hg/2,500 rpm을 지시한다. maximum gear extension speed는 115노트이고 maximum flap extension speed는 105노트이다. 95노트로 감속하고 gear/flap을 연장하기 위해서는 다음과 같은 방법을 사용할 수 있다:

 

1. 최대 항력 외장 상태에서는 고출력 설정을 사용하므로 rpm을 2,500으로 유지한다.

 

2. manifold pressure를 10＂Hg로 줄인다. 속도 감소에 따라 cross-check 속도를 증가한다.

 

3. 받음각의 증가, 그리고 토크의 감소에 따른 trim 조정을 수행한다.

 

4. 115노트에서 gear를 연장한다. 기수가 pitch down하려는 경향이 발생할 수 있으며 감속률이 증가한다. 고도 유지를 위해 pitch attitude를 증가한 다음 back-elevator 압력을 trim 한다. 만약 105노트에서 full flaps로 연장한다면 cross-check, interpretation, 그리고 control이 매우 빨라져야 한다. 더 간단한 기법은 flaps를 연장하기 전에 먼저 gear down 자세를 안정시키는 것이다.

 

5. gear down 상태에서 100노트 수평 비행 시 18＂Hg manifold pressure가 필요하다. 따라서 ASI가 약 105노트를 나타내기 전까지 그 값으로 출력을 부드럽게 증가시킨다. 자세계는 이제 수평비행 상태에서 약 2.5 bar width nose-high를 나타낸다.

 

6. flap control을 작동시킴과 동시에 원하는 속도에 대한 설정(25＂Hg)으로 출력을 증가한다. 그리고 일정한 altitude/heading을 유지하는데 필요한 압력을 trim한다. 이제 자세계는 95노트 직진수평비행 상태에서 1bar width nose-low를 나타낸다.

 

직진수평비행의 숙련도는 항공기 자세의 현저한 변화가 발생하는 동안 부드러운 pitch, bank, power, 그리고 trim control을 가하여 일정한 altitude/heading을 유지할 수 있을 때 이루어진다.

 

Trim Technique

 

모든 비행 도중 부드럽고 정밀한 항공기 제어를 수행하기 위해서는 올바른 trim 기법이 필수적이다. 모든 조종간 압력을 완화함으로써 특정한 자세를 일정하게 유지하는 것이 훨씬 쉬워진다. 또한 이 외의 조종간 업무에 더 많은 주의를 기울이기 쉬워진다.

 

원하는 자세 설정을 위해 조종간 압력을 가한 다음 trim을 적용함으로써 항공기는 trim 된다. 이를 통해 조종간을 놓아도 항공기는 그 자세를 유지한다. turn-and-slip indicator의 ball이 놓인 방향으로 rudder trim을 적용함으로써 삼타일치를 만든다. 다발 항공기 엔진의 서로 다른 출력은 삼타일치 비행에 영향을 미치는 추가적인 요소이다. 가능하다면 출력/추력을 균등하게 사용하여 사타일치 비행을 유지한다.

 

자세, 출력, 혹은 외장의 변화는 대부분 trim 조정을 필요로 한다. trim만을 사용하여 항공기 자세를 변화할 경우 불규칙한 항공기 제어로 이어진다. 조종간 압력과 trim 조정을 조합하여 수행해야만 부드럽고 정확한 자세 변화가 이루어진다. 따라서 trim 조정이 올바르게 수행될 경우 부드러운 항공기 제어에 도움이 된다.

 

Common Errors in Straight-and Level Flight

 

Pitch

 

pitch 오류는 일반적으로 다음과 같은 실수들로 인해 발생한다:

 

1. 자세계 miniature aircraft를 wing-level attitude에 대해 부적절하게 조정함. 상승으로부터 level off를 한 이후 자세계를 점검한다. 필요한 경우 정상 순항 속도에서 수평 비행 지시에 대해 miniature aircraft를 조정한다.

 

2. pitch 계기에 대한 cross-check 및 판독 불충분. 예를 들어 속도 지시가 낮을 때 조종사는 nose-high attitude 상태라 믿고 forward pressure를 가하였다. 사실 속도 부족의 원인은 낮은 출력 설정 때문이었다. 조종간 입력을 수행하기 전에 cross-check 속도를 높여서 모든 연관 계기들의 지시를 확인한다.

 

3. 수평비행 상태가 아닐 때 자세계를 uncage 함(단, caging 기능이 존재하는 경우). 정상 순항 속도에서 직진수평비행 시 정확한 지시를 얻으려면 caging knob를 pull out 하기 전에 altimeter/heading indicator가 안정화 되어야 한다.

 

4. 현재의 대기 속도 측면에서 자세계 지시를 해석하지 못함.

 

5. 늦은 pitch 수정. 조종사는 일반적으로 있는 그대로 두려한다. 고도계가 20ft의 오차를 지시할 때 과조작에 대한 두려움 때문인지 수정을 꺼린다. 만약 과조작이 우려 사항이라면 미세 수정을 연습해야 하며 과조작의 원인을 찾아야 한다. 어떠한 오차라도 허용하게 된다면 오류가 증가한다.

 

6. vertical speed의 지시 chase. 이러한 경향은 그 외 pitch 계기들의 올바른 cross-check, 그리고 계기 특성에 대한 전반적 이해를 높임으로써 수정될 수 있다.

 

7. 과도한 pitch 수정을 사용. pitch를 크게 변경함으로써 pitch 수정을 서두르는 것은 일반적으로 기존의 오류들을 악화시킨다.

 

8. 설정된 pitch 수정을 유지하지 못함. 이는 cross-check, 그리고 trim 오류와 관련된 일반적 실수이다. 예를 들어 고도 오차를 수정하기 위해 pitch 변화를 설정한 경우 비행기가 새로운 pitch 자세에서 안정될 때까지 기다리는 동안 cross-check 속도가 느려지는 경향이 있다. 자세 유지를 위해선 계속하여 cross-check을 수행해야 하며 압력을 trim해야 한다.

 

9. cross-check 도중 fixation. 예를 들어 heading 수정을 적용한 이후 bank control에 몰두하여 pitch attitude 오류를 놓치는 경향이 있다. 마찬가지로 속도 변화 도중 출력 계기를 응시하는 것이 일반적이다. 출력 설정의 작은 오류는 엄청난 altitude/heading 오차보다 덜 중요하다. manifold pressure gauge를 응시한다 해서 비행기가 더 빠르게 감속하지는 않는다.

 

Heading

 

heading 오류는 일반적으로 다음과 같은 실수들로 인해 발생한다:

 

1. heading indicator를 cross-check 하지 못함(특히 출력, 혹은 pitch attitude 변화 도중).

 

2. heading 변화를 잘못 판독하여 잘못된 방향으로 수정을 적용함.

 

3. 미리 선정해둔 heading을 확인 및 기억하지 못함.

 

4. heading 변화율, 그리고 이와 관련된 bank attitude를 확인하지 못함.

 

5. heading 변화에 대해 과조작을 적용(특히 출력 설정 변경 도중).

 

6. rudder를 조기에 적용함으로써 heading 변화를 예상함.

 

7. 작은 heading 변화를 수정하지 못함. heading 오차를 0으로 만드는 것이 목적이 아니라면 조종사는 점점 더 큰 오차를 허용할 것이다. 1도의 오차를 수정하는 것은 20도의 오차를 수정하는 것보다 훨씬 적은 시간과 집중력을 필요로 한다.

 

8. 부적절한 bank attitude로 수정. 10도의 heading 오차를 20도의 bank로 수정할 경우 비행기는 bank가 설정되기도 전에 이미 원하던 heading을 지나친다. 이는 반대 방향을 향한 추가 수정으로 이어진다. 잘못된 수정 기법을 통해 현재의 오차들을 증가시키지 않는다.

 

9. 이전에 발생하였던 heading 오차의 원인을 확인하지 못하여 같은 실수를 반복한다. 예를 들어 비행기의 trim이 맞지 않아서 왼쪽 날개가 낮아지려는 경향이 있다. 좌선회에 대해 반복적으로 수정을 적용하지만 trim은 계속 무시된다.

 

10. heading indicator를 올바르게 설정하지 못하거나, 혹은 uncage를 하지 못함.

 

Power

 

power 오류는 일반적으로 다음과 같은 실수들로 인해 발생한다:

 

1. 다양한 속도 및 비행기 외장에 적합한 power 설정, 그리고 pitch attitude를 알지 못함.

 

2. throttle의 갑작스러운 사용.

 

3. 출력 변화 시 속도의 lead를 잡지 못함. 예를 들어 수평비행 상태에서 감속 도중 원하는 속도에 도달아기 전에 throttle을 조정해야 한다(특히 gear/flaps가 연장된 상태인 경우). 그렇지 않으면 비행기는 원하는 속도보다 낮은 속도로 감소하여 추가적인 출력 조정이 필요해진다. lead의 양은 비행기가 출력 변화에 얼마나 빠르게 반응하느냐에 따라 달라진다.

 

4. 속도 변화 도중 속도, 혹은 manifold pressure 계기에 fixation 됨. 이는 속도 및 출력의 불규칙한 제어로 이어진다.

 

Trim

 

trim 오류는 일반적으로 다음과 같은 실수들로 인해 발생한다:

 

1. 좌석, 혹은 rudder pedal의 부적절한 조정으로 인해 다리와 발이 불편함. 발목의 긴장은 rudder 압력을 완화시키기 어렵게 만든다.

 

2. 비행기 형식에 따른 trim 장치 작동에 대해 혼동함. 일부 trim wheel은 비행기의 축과 적절히 정렬되어 있다(그러나 그 외의 trim wheel은 그렇지 않음). 일부는 예상하였던 방향의 반대쪽으로 회전한다.

 

3. 부적절한 trim 순서. trim은 조종간과 rudder 제어를 대체하기 위해 사용되지 않아야 한다. 이는 자세 안정을 위해 이미 유지하고 있던 압력을 완화하기 위해 사용되어야 한다. 숙련도가 높아짐에 따라 압력 완화를 위한 의식적 노력이 거의 사라지게 된다.

 

4. 과도한 trim 제어. 이는 비행기가 올바르게 trim되기 전까지 유지해야 할 조종간 압력을 유도한다. trim을 자주, 그러나 작은 양으로 사용한다.

 

5. trim 변화의 원인을 이해하지 못함. 기본 계기 기술과 관련된 기본적인 공기 역학에 대해 이해하지 못할 경우 조종사는 계속하여 뒤처지게 된다.