(7) Speed Margins

Speed Margins

 

제트 비행기의 최대 속도는 두 가지 방법으로 표현되며 항상 비행기의 maximum operating speed를 규정한다(이는 피스톤 비행기의 VNE와 유사함). 제트 비행기의 최대 속도는 다음과 같다:

 

∙VMO – 노트 단위로 표시된 maximum operating speed.

 

∙MMO – 마하수(음속에 대한 진대기속도의 비율)로 표시된 maximum operating speed.

 

마하수는 음속에 대한 진대기속도의 비율을 의미한다. 음속은 온도에 따라 달라진다. 낮은/따뜻한 고도에서는 음속이 너무 높기 때문에 항공기의 속도가 대기 속도로 제한된다. 높은/차가운 고도에서는 음속이 낮기 때문에 항공기의 속도가 마하수로 제한된다. VMO와 MMO를 확인하기 위해 제트 비행기에는 airspeed indicator와 Mach indicator가 둘 다 필요하다. 대부분의 제트 비행기에서는 이들이 하나의 화면에 결합된다.

 

이 화면은 '"barber pole"이 추가되는 것 말고는 기존의 속도계와 매우 유사하다. barber pole은 항상 적절한 속도 한계가 표시되도록 자동으로 움직인다. [그림 16-5]

 

제트 비행기는 속도 한계를 쉽게 초과할 수 있다. 속도 한계가 초과되면 제트 비행기의 조작 특성이 상당히 변할 수 있다.

 

아음속 비행을 위해 설계된 고속 비행기는 음속 미만의 마하수로 제한된다. 비행기 속도가 마하 1.0보다 훨씬 낮을 때에도 충격파(shock waves)가 발생할 수 있다. 날개를 통과하는 공기 흐름 중 일부가 마하 1.0에 도달하였을 때의 마하수를 MCR(critical Mach number)이라 부른다.

 

critical Mach number까지 공기 속도가 가속하는 것과 관련해서는 특별한 문제가 없다. 허나 공기 속도가 다시 아음속으로 되돌아오는 지점에서 충격파가 형성된다. 공기 속도가 증가할수록 충격파가 날개 뒤로 이동하며 더 강해진다. 충격파가 충분히 발달하면 그 뒤에서 흐름 분리가 발생한다. [그림 16-6]

비행기 속도가 MMO를 초과하면 흐름 분리로 인해 심각한 buffeting이 발생할 수 있으며 loss of control이나 “upset”으로 이어질 수 있다. 충격파로 인한 양력 중심의 변화로 인해 비행기 pitch가 변화할 수도 있다.

 

속도가 증가하여 충격파가 뒤로 이동함에 따라 날개의 양력 중심이 뒤로 이동한다. 이는 nose-down tendency나 “tuck”을 발생시킨다. mach tuck은 점진적으로 발달한다. 따라서 항공기의 급강하를 막을 수 없을 만큼 elevator authority가 충분하지 않은 상태로 진행되지 않도록 주의해야 한다. 조종사는 극심한 nose-down forces가 시작되기 전에 과도한 대기속도, buffeting, 혹은 경고 장치에 대응해야 한다.

 

높은 고도/높은 마하수 비행의 중요한 측면으로 인해 마하수 범위를 운영할 수 있는 대부분의 제트 비행기는 일종의 automated Mach tuck compensation을 사용한다. 만약 시스템이 작동하지 않으면 비행기는 보통 reduced maximum Mach number로 제한된다.