(4) Retractable Landing Gear

Retractable Landing Gear

 

landing gear를 올리면 항력이 감소해서 상승 성능이 향상되고 순항 속도가 빨라진다. retractable landing gear systems는 유압이나 전기로(혹은 두 시스템이 조합되어서) 작동할 수 있다. 조종실에는 warning indicators가 배치되며 이는 바퀴가 하강 및 고정되었을 때와 상승 및 고정되었을 때를, 혹은 중간 위치에 있을 때를 조종사에게 나타낸다. 비상 작동을 위한 시스템 또한 제공된다. retractable landing gear system은 복잡하므로 조종사는 구체적인 작동 절차를 준수해야 하며 작동 제한 사항을 초과해서는 안 된다.

 

Landing Gear Systems

 

electrical landing gear retraction system은 기어의 작동을 위해 electrically-driven motor를 사용한다. 이 시스템은 기본적으로 기어를 올리고 내리기 위한 electrically-driven jack이다. 조종실의 스위치가 UP position으로 이동하면 전기 모터가 작동한다. shafts, gears, adapters, actuator screw, 그리고 torque tube로 구성된 시스템을 통해 힘이 drag strut linkages로 전달되며 이를 통해 기어가 상승 및 고정된다. gear doors를 열고 닫는 struts 또한 작동한다. 스위치가 DOWN position으로 이동하면 모터가 역전되어서 기어가 하강 및 고정된다. gear motor는 motor's gearbox의 up/down limit switch가 작동하기 전까지 계속하여 움직인다.

 

hydraulic landing gear retraction system은 기어를 올리고 내리는 연결 장치를 작동시키기 위해 유압유를 사용한다. 조종실의 스위치가 UP position으로 이동하면 유압유가 gear up line으로 향한다. 유압유는 sequenced valves와 downlocks를 통해 gear actuating cylinders로 흐른다. 기어가 하강할 때에도 유사한 과정이 발생한다. 시스템 내의 유압유를 가압하는 펌프는 engine-driven pump이거나 electrically-powered pump일 수 있다. 유압유를 가압하기 위해 electrically-powered pump가 사용되는 경우에는 이 시스템을 electrohydraulic system이라 부른다. 또한 이 시스템은 여분의 유압유를 저장하기 위해, 그리고 유압유의 양을 결정할 수단을 제공하기 위해 hydraulic reservoir를 내장한다.

 

hydraulic pump는 그 동력원에 관계없이 특정 범위 내에서 작동하도록 설계되었다. 센서가 과도한 압력을 감지하면 펌프 내의 relief valve가 열리고 유압이 다시 reservoir로 되돌아온다. 또 다른 유형의 relief valve는 열팽창으로 인해 발생할 수 있는 과도한 압력을 방지한다. 유압은 limit switches에 의해서도 조절된다. 각 gear는 두 개의 limit switches를 가진다: 하나는 extension 전용, 그리고 다른 하나는 retraction 전용. landing gear가 gear cycle을 완료하면 limit switch들이 hydraulic pump의 전원을 끊는다. limit switch가 고장난 경우에는 backup pressure relief valve가 작동해서 과도한 압력을 완화한다.

 

Controls and Position Indicators

 

landing gear position은 조종실의 스위치에 의해 제어된다. 대부분의 비행기에서 gear switch는 바퀴 모양이며 이는 식별을 용이하게 만들고 조종실의 다른 제어 장치들과 구별되게 만든다.

 

landing gear position indicators는 비행기마다 다르다. 한 가지 유형은 하나의 녹색 표시등(landing gear가 내려진 상태를 지시)과 하나의 노란색 표시등(landing gear가 올려진 상태를 지시)으로 구성된다. [그림 12-10] 세 개의 녹색 표시등으로 구성된 유형도 있으며 이는 landing gear가 하강 및 고정되었을 때 켜진다. [그림 12-10] 기어가 변경 중이거나 착륙에 안전하지 않다는 것을 나타내기 위해 붉은색이나 노란색 표시등을 갖춘 시스템도 있다. [그림 12-11] 표시등이 “press to test” 기능을 사용하는 경우에는 보통 전구가 교체될 수 있다. integrated electronic displays에서는 별도의 표시등이 없는 대신 화면에 gear position이 표시될 수도 있다.

tab-type indicators로 구성된 landing gear position indicators도 있으며 이는 “UP” 표시(기어가 상승 및 고정되었음을 나타냄), 빨간색/흰색 대각선 줄무늬 표시(기어가 잠금 해제됨을 나타냄), 그리고 기어의 실루엣 표시(기어가 하강 및 고정되었음을 나타냄)로 이루어져있다.

(출처: TPUB)

Landing Gear Safety Devices

 

retractable landing gear를 갖춘 대부분의 비행기는 gear warning horn을 가지고 있으며 이는 비행기가 착륙 외장 상태에 있으나 landing gear가 내려져있지 않을 때 작동한다. 보통 gear warning horn은 throttle이나 flap position 및/혹은 속도계와 연결되어 있다. 때문에 gear가 올려진 상태에서 비행기가 특정 대기속도, 외장, 혹은 출력 설정보다 낮아지면 경고음이 발생한다.

 

mechanical downlocks, safety switches, 그리고 ground lock과 같은 장치 덕분에 landing gear가 우발적으로 올라가는 것이 방지될 수 있다. mechanical downlocks는 gear retraction system에 내장된 구성 요소로 이는 gear retraction system에 의해 자동으로 작동한다. 비행기가 지상에 있을 때 downlocks가 우발적으로 작동해서 landing gear가 올라가는 것을 방지하기 위해 electrically-operated safety switches가 설치된다.

 

landing gear safety switch(때때로 squat switch라 불림)는 보통 main gear shock strut의 브라켓에 장착된다. [그림 12-12] strut이 비행기의 무게에 의해 압축되면 gear를 올리는 모터나 메커니즘의 전기 회로가 landing gear safety switch에 의해 개방된다. 이 덕분에 gear에 무게가 걸린 상태에서는 조종실의 landing gear switch를 RETRACT position에 놓아도 gear가 연장 상태를 유지하며 안전하지 않은 상태를 알리기 위해 warning horn이 울릴 수 있다. 허나 gear에 무게가 걸리지 않게 되면(예를 들어 이륙 시) safety switch가 해제되고 gear가 올라간다.

비행기가 지상에 있을 때 기어가 쓰러지는 것을 방지하기 위해 비행기들은 보통 착탈식 안전장치를 가지고 있다. 이러한 장치를 ground locks라 부른다. 일반적인 유형 중 하나는 pin으로 이는 두 개 이상의 landing gear support structure에 뚫린 구멍들이 정렬된 지점에 장착된다. 또 다른 유형은 spring-loaded clip으로 이는 두 개 이상의 support structure를 단단히 고정하도록 설계되었다. 모든 유형의 ground locks에는 보통 빨간색 테이프가 영구적으로 부착되어 있으며 이는 ground locks의 설치 여부를 쉽게 나타낸다.

(출처: aerospecialties)

Emergency Gear Extension Systems

 

main power system에 고장이 발생하면 emergency gear extension system이 landing gear를 내린다. 일부 비행기의 조종실에는 emergency release handle이 있으며 이는 기계적 연결 장치를 통해 gear uplocks와 연결되어 있다. handle을 작동하면 uplocks가 해제되며 그 덕분에 gear는 자체 무게로 인해 자유 낙하한다. [그림 12-13]

그 외의 비행기에서는 압축 기체(compressed gas)가 uplock release cylinders로 향해서 uplock이 해제될 수 있다. 일부 비행기에서는 설계로 인해 중력과 공기 부하만으로 landing gear를 연장하는 것이 불가능하다. 이러한 비행기는 비상 상황 시 강제로 gear를 내리기 위한 대비책을 갖추고 있다. emergency gear extension을 위해 몇몇 장치는 유압유나 압축 기체가 압력을 제공하도록 설계되며 그 외의 시스템은 수동 시스템(예를 들어 hand crank)을 사용한다. [그림 12-13] landing gear의 비상 작동을 위한 유압은 비행기 설계에 따라 auxiliary hand pump, accumulator, 혹은 electrically-powered hydraulic pump에서 제공될 수 있다.

 

Operational Procedures

 

Preflight

 

retractable landing gear는 매우 복잡하므로 매 비행 전에 정밀 점검을 해야 한다. 점검은 조종실 내부에서 시작되어야 한다. 먼저 landing gear selector switch가 GEAR DOWN position에 있는지 확인한다. 그런 다음 battery master switch를 키고 landing gear position indicators가 gear down/lock을 표시하는지 확인한다.

 

landing gear의 외부 점검은 각 시스템 요소들을 확인하는 것으로 구성된다. [그림 12-14] landing gear, wheel well, 그리고 주변부가 깨끗해야 한다. switches와 valves가 더러우면 safe light가 잘못 표시되거나 landing gear가 완전히 하강하기 전에 extension cycle이 중단될 수 있다. wheel wells에는 이물질이 없어야 한다. 왜냐하면 이물질이 gear를 손상시키거나 gear의 작동을 방해할 수 있기 때문이다. gear doors가 구부러져 있다면 정상적인 gear 작동에 문제가 있다는 것을 나타낼 수 있다.

shock strut이 적절하게 팽창해 있고 피스톤이 깨끗한지 확인한다. landing gear uplock/downlock 메커니즘의 전반적인 상태를 점검한다. power sources와 retracting mechanisms의 전반적인 상태, 결함, 그리고 고정 상태를 점검한다. 유압라인이 부착된 지점에서 마모와 누유의 흔적을 점검한다. squat switches의 청결 상태와 고정 상태를 점검한다. actuating cylinders, sprockets, universal joints, drive gears, linkages, 그리고 기타 확인 가능한 모든 구성 요소들의 상태와 결함을 점검한다. landing gear가 부착된 비행기 구조물의 변형, 균열, 그리고 전반적인 상태를 점검한다. 모든 bolts/rivets는 손상되지 않은 상태로 단단히 고정되어 있어야 한다.

 

Takeoff and Climb

 

이륙 후 landing gear는 보통 다음 고도에 도달한 후에 올려진다: aborted takeoff를 필요로 하는 엔진 고장이나 비상 상황이 발생하였을 때 비행기가 더 이상 활주로에 착륙할 수 없는 고도. 하나 이 절차가 모든 상황에 적용되는 것은 아니다. 다음 사항을 고려해서 landing gear retraction을 계획한다:

 

∙ 활주로의 길이

∙ climb gradient

∙ 장애물 회피 조건

∙ departure end of the runway 너머의 지형 특징

∙ 해당 비행기의 상승 특성

 

예를 들어 엔진 고장이 발생하였을 때 어떤 상황에서는 지형의 에너지 흡수 특성을 활용하기 위해 landing gear를 연장한 상태로 off airport forced landing을 수행하는 것이 바람직할 수 있다(Chapter 18, “Emergency Procedures” 참조). 이 경우에는 짧은 활주로에서 이륙한 후 landing gear를 늦게 올리는 것이 타당할 수 있다. 다른 상황에서는 상승 경로의 장애물 때문에 이륙 후 적시에 gear를 올려야 할 수 있다. 또한 일부 비행기의 초기 상승 자세는 남은 활주에 대한 시야를 차단하며 이는 남은 활주로에서의 착륙 가능성을 판단하기 어렵게 만든다.

 

landing gear를 너무 일찌감치 올리지 않는다. 그리고 계기에 positive rate of climb이 표시되기 전까지는 landing gear를 올리지 않는다. 비행기가 positive rate of climb에 도달하지 못하였다면 gear를 올렸을 때 비행기가 활주로에 다시 안착할 가능성이 존재한다. 이는 lift-off가 일찌감치 발생하였을 때 특히나 그러하다. landing gear selector를 조작하기 위해 몸을 앞으로 기울이면 조종간에 의도치 않게 forward pressure를 가할 수 있으며 이는 비행기를 하강하게 만든다.

 

landing gear가 올라가면 대기속도가 증가하며 pitch attitude가 변화할 수 있다. gear가 올라가는데 몇 초가 걸릴 수 있다. gear의 상승 및 고정(그리고 gear의 하강 및 고정)은 비행기 모델마다 서로 다른 특유의 소리와 느낌을 동반한다. gear가 정상적으로 상승하는 소리와 느낌에 익숙해지면 gear가 비정상적으로 작동하는 것을 쉽게 인지할 수 있다. gear가 비정상적으로 상승한다는 것은 보통 gear의 하강 또한 비정상적일 것이라는 명백한 신호이다.

 

Approach and Landing

 

높은 대기속도가 landing gear에 가하는 하중이 구조적 손상을 일으킬 수도 있다. 따라서 비행 도중 landing gear를 과도한 응력으로부터 보호하기 위하여 landing gear가 작동하기 위한 제한 속도가 설정되었다. 해당 속도는 속도계에 표시되지 않는다. 대신 이는 해당 비행기의 AFM/POH에 게재되며 보통 조종실의 placards에 표시된다. [그림 12-15] VLE(maximum landing extended speed)란 landing gear가 연장된 상태에서 비행할 수 있는 최대 속도이다. VLO(maximum landing gear operating speed)란 landing gear가 UP/DOWN cycle을 통해 작동할 수 있는 최대 속도이다.

gear selector switch를 GEAR DOWN position에 놓으면 landing gear가 연장된다. landing gear가 연장되면 대기 속도가 감소하며 pitch attitude가 변화할 수 있다. landing gear가 연장되는 몇 초 동안 비정상적인 소리나 느낌에 주의를 기울인다. 정상적인 소리와 느낌을 통해, 그리고 조종실의 gear position indicators를 통해 landing gear가 연장되었는지 확인한다. 착륙 예정 지점의 반대편 downwind 지점에 도달하기 전에 landing gear를 연장해야 한다(단, traffic pattern altitude로 하강하는데 도움을 얻기 위해 landing gear를 이미 연장해둔 경우 제외). landing gear를 연장할 downwind 내 특정 지점을 포함하는 표준 절차를 수립한다. 해당 절차를 엄격하게 준수하면 의도치 않은 gear up landings이 방지될 수 있다.

 

retractable landing gear를 갖춘 비행기를 운영하기 위해선 checklist를 신중하고 주의 깊게 사용해야 한다. downwind leg에 있을 때 해당 비행기의 before-landing checklist를 수행하는 습관을 들인다. 이는 두 가지 목적을 달성한다: gear를 연장하기 위한 조치가 취해지며 착륙 전에 gear down indicators를 다시 확인하도록 경각심을 심어준다.

 

착륙 활주를 완료하고 활주로를 개방하기 전까지는 어떤 제어 장치도 건드리지 않는다(단, good operating practices가 달리 명시하는 경우 제외). 이러한 기법은 지상에서 landing gear를 실수로 올릴 가능성을 크게 줄여준다. 활주로를 개방하고 나면 after-landing checklist에 집중한다. 이는 올바른 제어 장치를 확실하게 식별할 수 있게 해준다.

 

retractable gear airplanes로 전환하는 조종사는 몇 가지 실수들을 고려해야 한다. 여기에는 다음을 포함한다:

 

∙ landing gear를 연장하지 않음.

 

∙ 의도치 않게 landing gear를 올림.

 

∙ gear를 작동하였으나 gear position은 점검하지 않음.

 

∙ emergency gear system을 잘못 사용함.

 

∙ 이륙 도중 gear를 너무 일찌감치 올림.

 

∙ gear를 너무 늦게 연장함.

 

이러한 실수들은 complex aircraft로 막 전환한 조종사들과 무사 안일한 조종사들에 의해 발생한다. landing gear와 연관된 사고 가능성을 최소화하기 위해서는:

 

∙ 적절한 checklist를 사용한다.

 

∙ 특정 비행기에 대한 landing gear emergency extension procedures를 숙지하고 정기적으로 검토한다.

 

∙ 특정 비행기에 대한 landing gear warning horn과 warning light systems를 숙지한다. 안전하지 않은 상태가 감지되면 horn system과 warning light system을 대조 확인한다.

 

∙ 해당하는 경우에는 landing gear warning light displays의 전구 교체 절차를 검토한다. 그래야 전구 상태가 양호한지 확인해서 전구를 올바르게 교체할 수 있다. 만약 전구가 교체 가능하다면 비행 전 점검 도중 비행기의 spare bulb supply에 예비 전구가 있는지 확인한다.

 

∙ 올바르게 작동하는 landing gear system의 소리와 느낌을 인지 및 숙지해야 한다.