(3) Normal Takeoff

Normal Takeoff

 

정상 이륙은 바람을 향하여 나아가는 이륙을 의미한다. 때로는 배풍을 동반한 이륙이 필요한 경우도 있다. 조종사는 항공기가 배풍에서의 이륙이 승인되어 있는지, 그리고 이륙을 위한 충분한 성능과 활주로 길이가 존재하는지를 확인하기 위해 POH/AFM을 참조해야 한다. 조종사는 또한 이륙 표면이 단단한지, 그리고 정상적인 이륙 및 상승 속도로 비행기가 가속될 수 있을 만큼 활주로 길이가 충분한지, 그리고 이륙 경로를 따라 장애물이 없는지를 확인해야 한다.

 

최대한 바람을 향하여 이륙이 이루어져야 하는 두 가지 이유가 있다. 첫째, 비행기는 대기속도(airspeed)에 의존하는데 정풍은 비행기가 바람을 향하여 가속을 시작하기 전에 대기속도의 일부를 제공한다. 둘째, 정풍은 이륙 속도를 달성하는데 필요한 ground speed를 감소시킨다. ground speed가 느려질수록 이륙 활주 거리가 짧아지며 그 결과 landing gear의 마모와 응력이 줄어든다.

 

Takeoff Roll

 

대부분의 범용 항공 비행기에서는 비행기와 nose-wheel을 활주로에 정렬시키기 위해 rudder pedals가 사용된다. 브레이크를 놓은 후에는 throttle을 이륙 출력까지 부드럽고 연속적으로 증가시킨다. 갑작스럽게 출력을 적용하면 비행기가 왼쪽으로 급격히 yaw 할 수 있다. 왜냐하면 엔진과 프로펠러의 torque effect 때문이다. 이는 마력이 높은 엔진에서 가장 극명하게 나타난다. 비행기가 전방으로 움직이기 시작하면 양쪽 발이 rudder pedals에 있는지 확인해야 한다. 발끝이나 발볼은 브레이크가 아니라 rudder에 있어야 한다. takeoff roll 도중 엔진 계기들의 고장 지시를 확인해야 한다.

 

nose-wheel type 비행기에서는 elevator를 안정시키는데 필요한 압력 이상으로 elevator control에 압력을 가하지 않아도 된다. 불필요한 압력을 적용하면 오히려 이륙이 더 어려워지며 조종사가 이륙 자세를 만들기 위해 elevator 압력을 적용해야하는 시점을 인지하지 못하게 만든다.

 

비행기 속도가 증가하면 elevator는 neutral position을 취하는 경향이 있다(단, 항공기가 올바르게 trim 된 경우). 이때 비행기의 기수가 활주로를 향하고 중심선에 평행하도록 rudder pedals를 사용해야 한다. 이륙 초기에 엔진 torque effect와 P-factor effect는 기수를 좌측으로 잡아당긴다. 조종사는 이러한 영향이나 바람을 수정하기 위해 rudder 압력을 가해야 한다. 조종사는 방향 제어를 위해 브레이크를 사용하는 것을 피해야 한다. 이는 가속을 늦추고, 이륙 거리를 증가시키며, 심하게 방향이 틀어지는 결과로 이어지기 때문이다.

 

이륙 활주 속도가 증가함에 따라 조종간에서 점점 더 많은 압력이 느껴질 것이다(특히 elevator와 rudder에서). 만약 꼬리 표면이 propeller slipstream의 영향을 받는다면 이 부분이 먼저 효율적이게 된다. 속도가 계속하여 증가함에 따라 모든 조종면들이 세 가지 축에 대해 항공기를 기동할 수 있을 정도로 효율적이게 된다. 이때부터는 방향 유지를 위해 점점 더 적은 rudder가 필요하다.

 

조종간 움직임에 대한 저항과 비행기 반응은 조종성을 나타내는 유일한 지표이다. 조종간 움직임에 대한 저항은 비행기의 속도가 아닌 비행기의 조종성을 측정한다. 조종성을 결정하기 위해선 조종간 압력에 대한 비행기의 반응을 의식해야 하며 비행기를 조종하는데 필요한 수준으로 압력을 즉시 조정해야 한다. 조종사는 현재 적용 중인 조종간 압력에 대한 비행기의 반응을 기다려야 하며 조종 압력에 대한 조종간 저항을 감지해야 한다.

 

학생들은 보통 비행기 속도에 따른 조종간 압력 변화를 완전히 이해하지 못한다. 학생들은 익숙한, 그리고 예상되는 압력을 찾아 조종간을 광범위하게 움직이려는 경향이 있다. 이는 결과적으로 비행기를 과조작하게 만든다.

 

이러한 조작에 대해 비행기가 느리게 반응할 경우 상황이 악화될 수 있다. 교관은 학생이 조종간 조작과 비행기 반응에 대해 적절하게 대응할 수 있도록 도와야 한다. 비행기의 움직임을 판단하기 위해선 적절한 바깥 참조물을 사용해야 한다는 것을 교관은 강조해야 한다. 이륙 시 학생은 활주로와 정렬된 두 지점을 멀리 바라보아야 한다. 교관은 학생들로 하여금 조종간을 가볍게 쥐도록, 그리고 저항을 느끼도록 해야 한다. 또한 교관은 조종간 조작량에 대한 단서를 제공하는 외부 참조물을, 그리고 대기속도가 증가함에 따라 압력과 반응이 어떻게 변화하는지를 지적해야 한다. 연습을 통해 학생들은 lift-off speed까지의 가속에 대한 비행기 반응에, 필요한 수정 조작에, 그리고 이륙을 위해 필요한 바깥 참조물에 익숙해져야 한다.

 

Lift-off

 

올바른 이륙은 올바른 이륙 자세에 달려있으므로 이러한 자세가 어떻게 보이는지와 어떻게 만들어지는지를 아는 것이 매우 중요하다. 이상적인 이륙 자세가 만들어지면 비행기가 부양한 직후 약간의 pitch 조절만으로도 VY 속도에 도달할 수 있다. [그림 6-3] 교관은 VY 속도로 가속하는데 필요한 pitch 자세를 시연해야 하며 학생은 이를 기억해야 한다. 교관은 학생들이 lift-off 직후에 과도한 back-elevator pressure를 유지하여 갑작스러운 pitch-up이 발생할 수도 있음을 유의해야 한다.

비행기 형식마다 정상 이륙을 위한 최적의 pitch 자세가 존재한다. 허나 상황에 따라 이륙 기술이 달라질 수 있다. 거친 지역, 매끄러운 지역, 단단한 활주로, 혹은 짧거나 부드러운 진흙 지역은 모두 약간씩 다른 기술을 필요로 한다. 강한 돌풍 또한 다른 기술을 필요로 한다. 정상 상황 이외의 조건들에 대한 다양한 기술들은 이 장의 뒷부분에서 설명된다.

 

이륙 활주 도중 모든 조종면이 효율적이게 되면 조종사는 활주로로부터 nose-wheel을 약간 들어 올리기 위해 점진적으로 back-elevator 압력을 적용하여 takeoff attitude나 lift-off attitude를 설정해야 한다. 이것이 이륙 및 상승을 위한 “rotation”이다. 비행기가 지면으로부터 부양하였다면 상승 속도를 유지하기 위한 pitch 자세를 elevator control로 유지해야 한다. 그리고 과도한 조종간 압력 없이도 해당 pitch 자세를 유지하기 위해 trim을 수행해야 한다. 부양 후에 날개를 수평으로 만들어야 하며 삼타일치를 위해 rudder를 사용해야 한다.

 

(ATP: rotation이 충분하지 않으면 구름 저항[rolling resistance]이 증가하거나, 혹은 이륙하기 전에 과도한 속도로 가속해야 할 수 있다.)

(출처: 네이버 지식백과)

rotation 이후 비행기가 부양하기 전까지는 약간 높은 pitch 자세가 유지되어야 한다. 활주로 중심선을 따라 비행기의 경로를 유지하기 위해 rudder를 사용해야 한다. 과도한 back-elevator 압력을 적용하면 pitch 자세가 지나치게 높아져서 이륙이 지연될 수 있다. 과도하고 급격한 pitch 자세 변화는 그에 비례한 torque effect 변화로 이어지며 그 결과 비행기 조작이 더 어려워진다.

 

비행기를 강제로 부양시킬 수 있긴 하지만 이는 안전하지 않은 방법으로 여겨지므로 일반적인 상황에서는 피해야 한다. 만약 충분한 속도를 얻기 전에 과한 back-elevator 압력을 가하여 비행기를 강제로 부양시켰다면 과도한 날개 받음각으로 인해 비행기가 다시 활주로에 안착할 수 있다(혹은 심지어 실속이 발생할 수도 있음). 부양 이후에 back-elevator pressure를 유지하지 못하거나 기수를 과도하게 내려도 비행기가 활주로에 다시 안착할 수 있다. 따라서 rotation이나 lift-off 후에 정확한 자세를 일정하게 유지하는 것이 중요하다.

 

비행기가 지면을 벗어나면 날개를 수평 자세로 만들고 적절한 pitch 자세를 유지해야 한다. 이때 올바른 pitch 자세와 bank 자세를 유지하기 위해 바깥을 더욱 집중해서 살펴야 한다. 낮은 속도로 인해 조종간 반응성이 떨어지므로 예상되는 반응을 얻기 위해선 큰 조종간 조작이 필요하다. 초보 조종사는 종종 항공기의 pitch attitude 및/혹은 airspeed indicator에 고착되어 bank 조작을 소홀히 하는 경향이 있다. 엔진의 torque는 rolling force를 가하는 경향이 있는데 이는 landing gear가 지면을 떠나는 순간 가장 극명하다.

 

강한 돌풍 조건에서 이륙하는 경우에는 비행기가 지면을 벗어나기 전에 여유 속도를 확보하는 것이 좋다. 정상 이륙 속도로 이륙한 비행기가 강한 돌풍이나 기타 난기류 속에서 갑자기 소강상태에 진입할 경우 비행기가 제대로 제어되지 못하거나 실속에 빠질 수 있다. 이 경우 조종사는 비행기가 지상에 더 오래 머무르도록 하여 속도를 높인 다음 부드럽고 확실하게 rotation을 적용하여 지면으로부터 벗어나야 한다.

 

Initial Climb

 

이륙 후에는 비행기가 VY로 가속될 수 있는 대략적인 pitch 자세가 설정되어야 한다. VY는 단위 시간당 항공기가 가장 많은 고도를 얻을 수 있는 속도이다.

 

적절한 상승 속도가 설정되기 전까지는 이 자세를 유지하는데 있어 약간의 back-elevator 압력이 필요할 수 있다. 적절한 상승 속도가 설정되기 전에 back-elevator 압력을 풀어버리면 항공기가 가라앉을 수 있다.

 

이륙 후에는 비행기의 속도가 급격하게 증가할 것이다. positive rate of climb가 만들어지면 조종사는 flaps와 landing gear(만약 장착된 경우)를 올려야 한다. 주변 지형이나 장애물로부터 최소 500ft의 고도에 도달하기 전까지는 이륙 출력을 유지하는 것이 권장된다. VY 속도와 이륙 출력이 합쳐지면 단위 시간당 최대 고도가 보장된다. 이렇게 하면 엔진 고장이나 기타 비상 상황이 발생하였을 때 비행기를 안전하게 조종할 수 있는 고도가 더 높아진다. 허나 조종사는 cruise climb를 위해 좀 더 낮은 pitch로 비행하는 것도 고려해야 한다. 왜냐하면 VY 속도로 비행하다가 엔진 고장이 발생하면 조종사가 실속을 방지하기 위해 더 빠르게 대응해야하기 때문이다.

 

initial climb 도중에는 이륙 출력이 사용되므로 미세한 pitch 조정을 통해 속도를 조절해야 한다. 그러나 이러한 pitch 조정을 수행할 때 속도계에 고착되면 안 된다. 대신 수평선에 대한 비행기 자세를 조정하기 위해 계속하여 바깥을 확인해야 한다. attitude flying의 원칙에 따라 조종사는 먼저 자연 수평선을 통해 pitch 조정을 수행하고, 새로운 자세를 잠시 유지하고, 새로운 자세가 올바른지 확인하기 위해 속도계를 확인해야 한다. 관성으로 인해 비행기는 pitch 변화에 따라 즉시 가속하거나 감속하지는 않는다. 속도가 변화하는 데에는 약간의 시간이 걸린다. pitch 자세가 과하게 수정되거나 불충분하게 수정되면 속도는 원하는 값보다 더 높거나 낮을 것이다. 이 경우 원하는 상승 자세가 만들어지기 전까지 cross-check와 적절한 pitch 조정을 반복해야 한다. 비행기에 짐이 많이 실린 경우, 혹은 밀도 고도로 인해 출력이 제한된 경우에는 climb pitch가 더 낮다는 것을 조종사는 기억해야 한다.

 

정확한 pitch 자세를 만들었다면 그 자세를 수평선, 그리고 바깥 시각 참조물과 교차 확인함과 동시에 일정하게 유지해야 한다. 속도계는 자세가 정확한지를 확인하는 용도로 사용되어야 한다.

 

권장 상승 속도가 만들어졌고 safe maneuvering altitude에 도달하였다면 권장 상승 출력으로 출력을 조정한다. 그리고 조종간 압력을 완화하기 위해 비행기를 trim 한다. 이는 일정한 자세와 속도를 유지하기 쉽게 만들어준다.

 

initial climb 도중 이륙 경로가 활주로에 정렬되도록 만드는 것이 중요하다. 이는 장애물로 편류하는 것을, 혹은 평행 활주로에서 이륙하는 다른 항공기의 경로로 편류하는 것을 방지하기 위함이다. 교관은 시각 참조물로 사용될 활주로 전방의 두 지점을 학생이 식별할 수 있도록 도와야 한다. 두 지점이 일직선으로 있는 한 비행기는 적절한 경로에 머무른다. 자세 와 방향을 유지하기 위해선, 그리고 공항 근처에서의 충돌을 피하기 위해선 이륙 및 상승 도중 적절한 scanning 기법을 사용해야 한다.

 

학생 조종사의 solo stage에 가까워지면 교관은 본인이 비행기에 타지 않을 때 비행기 이륙 성능이 달라진다는 것을 설명해야 한다. 무게 감소로 인해 비행기는 일찌감치 이륙하며 빠르게 상승한다. initial climb와 관련하여 학생이 배운 pitch 자세도 무게 감소로 인해 달라질 수 있으며 조종간도 더 민감하게 느껴질 수 있다. 이러한 상황을 예상하지 못하면 긴장이 커질 수 있다. 종종 이러한 긴장, 그리고 "비정상" 이륙이라는 인식 때문에 발생한 불확실성으로 인해 차후의 착륙 수행 능력이 저하된다.

 

Common Errors

 

정상 이륙 및 상승과 관련된 일반적인 실수들은 다음과 같다:

 

• 이륙 전에 AFM/POH와 성능 차트를 살펴보지 않음.

• 활주로로 이동하기 전에 주변을 충분히 확인하지 않음.

• throttle을 급격하게 사용함.

• 이륙 출력을 적용한 후에 엔진 계기들의 고장 지시를 확인하지 못함.

• 초기 가속 시 비행기의 좌선회경향을 예상하지 못함.

• 좌선회경향을 과하게 수정함.

• 가속 및 부양 도중 시각 참조물에 대한 이해를 개발하고 항공기 속도 및 조종성에 대한 단서를 쫓지 않고 속도계만을 의존함.

• 적절한 이륙 자세를 설정하지 못함.

• initial climb 도중 torque/P-factor를 적절히 보상하지 못하여 sideslip으로 이어짐.

• initial climb 도중 elevator를 과하게 조작하며 elevator trim이 부족함.

• 비행기의 전방만을 확인하다가 이륙 후에 한쪽 날개가 떨어짐(보통 좌측 날개가 떨어짐).

• VY 속도나 원하는 상승 속도를 유지하지 못함.

• 상승 도중 attitude flying의 원칙을 이용하지 못하여 속도계를 “chase” 함.