(11) Glides

Glides

 

활공은 엔진 출력이 적거나 전혀 없는 상태에서 비행기를 하강시키는 기초 기동이다. 전방으로 향하는 움직임은 경사진 경로를 따라 비행기를 끌어당기는 중력에 의해 유지된다. 그리고 하강률은 조종사가 중력과 양력의 균형을 유지함으로써 제어된다. 1,000fpm의 하강률을 사용하는 partial power descent 도중 level off를 수행하기 위해선 level-off 고도로부터 10%(이 예시의 경우 100ft) 지점에서 기수를 들기 시작해야 한다. 그리고 속도를 유지하기 위하여 출력을 증가해야 한다.

 

활공이 power-off accuracy landings의 연습에 직접적으로 연관된긴 하나 이는 normal landing approaches와 forced landings에서 특정한 운영상 목적을 가진다. 따라서 활공은 다른 기동들보다 무의식적으로 수행되어야 한다. 왜냐하면 활공을 수행하는 대부분의 시간 동안 조종사는 기동을 수행하는 메커니즘이 아닌 기동의 세부사항에 주의를 쏟기 때문이다. 활공은 지면 가까이에서 수행된다. 따라서 활공을 정확히 수행하는 것, 그리고 적절한 기술과 습관을 형성하는 것이 특히나 중요하다.

 

비행기의 활공비는 비행기가 움직이는 거리에 대해 손실되는 고도이다. 예를 들어 비행기가 10,000ft를 이동하는 동안 1,000ft를 하강하였다면 활공비는 10:1이다.

 

최대 활공 속도는 비행 거리를 최대로 만들기 위해 사용된다. 이 속도는 엔진 고장을 맞이한 조종사에게 매우 중요하다. 최대 활공 속도란 특정 고도 손실에 대해 가장 많은 거리를 이동하는 속도이다. 최대 활공 속도는 최대 양항비(L/D)에서 발생한다. [그림 3-23] 최대 활공 속도보다 높거나 낮은 속도로 활공하면 항력이 증가한다. 활공 속도를 벗어나면 그에 비례하여 활공 거리가 변화한다. [그림 3-24] 최대 활공 속도보다 속도가 높거나 낮아짐에 따라 활공비가 줄어든다.

올바른 속도를 사용할 경우 무게의 변화는 활공 각도에 영향을 미치지 않는다. 비행기가 활공할 수 있는 거리를 결정하는 것은 양항비이다. 따라서 무게는 활공 거리에 영향을 미치지 않는다. 대신 무거운 비행기가 동일한 활공비를 얻기 위해서는 더 높은 속도로 비행해야 한다. 예를 들어 무게는 다르지만 양항비는 같은 두 비행기가 같은 고도에서 활공을 시작하였다. 두 비행기가 같은 지점에 도달하였긴 하지만 더 무거운 비행기가 더 높은 속도로 활공하여 먼저 도착하였다. 비록 두 비행기는 같은 거리를 이동하였으나 더 가벼운 비행기가 특정 지점에 도달하는데 더 오래 걸렸다.

 

최대 활공비는 최대 양항비에서 발생하므로 항력 생성 요소들(예를 들어 flaps, landing gear, cowl flaps)을 특히 고려해야 한다. 항력이 증가하면 속도를 유지하기 위해 pitch를 낮춰야 한다. pitch가 낮아지면 활공 경로가 가팔라지며 그 결과 활공 거리가 감소한다. 활공 거리를 최대로 만들기 위해 모든 항력 생성 요소들을 제거해야 한다.

 

바람은 활공 거리에 영향을 미친다. 배풍에서 비행기는 높은 groundspeed로 인해 더 멀리 활공한다. 반대로 정풍에서 비행기는 낮은 groundspeed로 인해 그만큼 멀리 활공하지 못한다. 때문에 엔진 고장으로 인해 forced landing을 수행하는 경우 조종사는 바람을 파악해야 한다.

 

비행기는 출력이 적용되는 동안 p-factor와 propeller slipstream의 영향이 보상되도록 설계된다. 비록 활공 도중 p-factor와 propeller slipstream의 영향은 사라지지만 이를 보상하기 위한 비행기 설계는 여전하다. 활공 도중 삼타일치를 유지하기 위해선 약간의 left rudder가 필요할 수 있다. 또한 조종면을 흐르는 공기 흐름이 비교적 느리기 때문에 조종간을 더 많이 적용해야 한다.

 

minimum sink speed는 비행기가 비행하는 시간을 최대로 유지하는데 사용된다. 이 속도는 비행기의 고도 손실률을 제일 작게 만든다. minimum sink speed는 최대 활공 속도보다 약간 낮은 속도에서 발생한다. minimum sink airspeed로 비행할 경우 최대 활공 속도보다 이동 거리가 줄어든다. minimum sink speed는 이동해야 할 거리보다 비행해야 할 시간이 더 중요할 때 유용하다. ditching이 바로 그 예이다. minimum sink speed는 보통 메뉴얼에 게재되지 않는다. 허나 이 속도는 보통 최대 활공 속도보다 몇 노트 적다.

 

엔진 고장과 같은 비상 상황에서 활공 경로를 늘리기 위해 elevator back pressure를 가하면 착륙 지점에 도달하지 못할 수 있다(비행기가 실속에 진입하였다면 제어 상실로 이어질 수도 있음). 이는 비행기 조종의 기본 규칙으로 이어진다: 조종사는 활공을 늘리기 위해 back-elevator를 가하고 최대 활공 속도 이하로 감속해서는 안 된다. 활공 도중 최대 양항비를 유지하기 위한 pitch 조작만이 수행되어야 한다.

 

활공을 시작하기 위해선 먼저 throttle을 닫아야 한다. 최대 활공 속도로 감속하기 전까지 elevator back pressure를 통해 고도를 유지한다. 대부분의 비행기에서는 출력이 감소하면 horizontal stabilizer를 흐르는 propeller slipstream이 감소하는데, 이는 tail-down force를 감소시키기 때문에 비행기 기수가 바로 낮아지려 한다. 출력 변화로 인한 pitch down으로부터 자세를 일정하게 유지하기 위해선 즉시 elevator back pressure를 가해야 한다. 이는 고속 비행기에 있어 특히 중요하다. 왜냐하면 고속 비행기는 기수가 약간만 아래로 내려가도 속도가 즉시 증가하며 쉽게 감속하지 않기 때문이다. 활공 속도에 도달하면 해당 속도가 유지되도록 pitch attitude를 설정한다. 이는 자연 수평선과 계기를 통해 이루어져야 한다. 속도가 안정되면 조종간 압력을 제거하기 위해 비행기를 trim 한다. 최대 활공 속도의 이점을 실현하기 위해선 이를 정밀하게 유지해야 한다.

 

최대 활공 속도에서의 안정적 무동력 하강을 보통 normal glide라 부른다. 초보 조종사는 자연 수평선에 대한 비행기의 자세와 속도를 기억해야 한다. 그리고 비행기 동체를 흐르는 공기의 소리, 조종간의 압력, 그리고 비행기의 느낌을 유념해야 한다. 초반에는 시각과 감각(조종간 압력)을 통해 airspeed와 bank angle의 미세한 변화를 인지하지 못할 수도 있다. 교관은 소음의 증가가 증속을 나타낸다는 것을, 그리고 소음의 감소가 감속을 나타낸다는 것을 알려주어야 한다. 소음의 변화를 인지한 초보 조종사는 시각과 감각을 확인해야 한다. 초보 조종사는 경험을 쌓는 동안 세 가지 airspeed references(소리, 시각, 그리고 감각)를 의식적으로 사용해야 하며 자세, 느낌, 혹은 소리의 변화에 주의를 기울여야 한다.

 

초보 조종사가 normal glide에 대해 완벽히 이해하였다면 이제 normal glide와 abnormal glide의 차이를 교육받아야 한다. abnormal glides는 최대 활공 속도 이외의 속도에서 수행되는 활공이다. 너무 낮거나 너무 높은 활공 속도는 flat approaches, hard touchdowns, floating, overruns, 그리고 stalls로 이어질 수 있다.

 

Gliding Turns

 

propeller slipstream 및 p-factor의 소멸, 저속에서의 조종면 효율성 감소, 그리고 공기역학적 설계는 삼타일치를 복잡하게 만든다. 교관은 이러한 원리들을 초보 조종사에게 자세히 설명해야 한다.

 

활공 선회 도중 기수가 낮아지고 속도가 높이지려는 세 가지 원인들은 다음과 같다:

 

1. 양력의 방향으로 인하여 양력이 감소함.

2. 조종면에 작용하는 압력이 감소한 결과 과도한 rudder를 가함.

3. 무동력 상태에서는 기수가 낮아지려는 비행기 고유 특성.

 

이 세 가지 요소들은 직진 활공이나 수평 선회에 필요한 elevator back pressure보다 더 많은 back pressure를 필요하게 만들 뿐만 아니라 삼타일치에도 영향을 미친다. 활공 선회로 roll in 할 때, 혹은 활공 선회로부터 roll out 할 때 yawing tendencies를 보상하기 위해 rudder를 가해야 한다. 허나 조종면에 작용하는 압력이 감소하였기 때문에 가해야 할 rudder 압력도 감소한다. 초보 조종사는 일반적인 비행 경험을 기초로 과도한 rudder 압력을 가할 수 있다. 이러한 과조작은 항공기를 slip이나 skid 상태로 만들 수 있으며 그 결과 위험해질 수 있다.

 

이러한 위험의 예시는 다음과 같다:

 

• 비상 착륙 도중 저고도에서 활공 급선회. 고도 유지를 위해 elevator back pressure를 증가시키는 동안 bank 방향으로 rudder를 과도하게 가할 경우 unrecoverable spin이 발생할 수 있다.

 

• 무동력 착륙 접근 도중. 조종사가 과도한 rudder를 가하여 바깥쪽 날개의 양력이 증가하였다. 이는 rudder가 가해진 방향으로 비행기가 bank지게 만든다. 조종사가 bank를 막기 위해 반대쪽 aileron을 가할 경우 완전한 cross-control 상황으로 이어진다. 이러한 상황에서의 실속은 unrecoverable spin을 초래한다.

 

다음은 level-off를 수행하는 방법이다:

 

• 엔진 고장이 발생한 경우에는 착륙을 위한 외장 조절이 수행되기 전까지 최대 활공 속도를 유지한다. 조종사는 평소보다 더 가파른 접근을 계획해야 한다. 착륙 전에 하강을 늦추기 위해 10%의 lead를 사용한다(예를 들어 하강률이 1,000fpm이라면 100ft).

 

• simulated power failure training 도중에는 10%의 lead가 고도계에 표시될 때 출력을 적용해야 한다. 이는 하강을 멈추기 위해 조종사가 기수를 상승시키는 동안 속도가 유지(혹은 증속)되도록 해준다. 필요하다면 비행기를 다시 trim 한다.

 

활공 연습 시 원하는 고도에 도달하기 전에 level-off를 시작해야 한다. 왜냐하면 비행기의 아래로 향하는 관성 때문이다. lead의 양은 하강률, 그리고 원하는 최종 속도에 따라 달라진다. 예를 들어 항공기의 하강률이 500fpm이며 원하는 최종 속도는 활공 속도보다 높다. 그렇다면 특정 고도로부터 대략 100ft 지점에서 level-off가 시작되어야 한다. lead point에서 적절한 순항 세팅으로 출력을 증가한다. 속도와 출력이 증가함에 따라 비행기의 기수가 상승하려는 경향을 나타낸다. 조종사는 원하는 고도와 속도에서 level-off가 이루어지도록 pitch attitude를 부드럽게 조종해야 한다. 활공 선회로부터 normal glide로 되돌아오는 경우에는 선회 도중 적용하였던 elevator control back pressure를 풀어주어야 한다. 그렇지 않으면 비행기의 기수가 높아져서 속도가 낮아질 수 있다.

 

활공 및 활공 선회와 관련된 일반적인 실수들은 다음과 같다:

 

1. 선회 방향이나 하강 방향에 다른 항적이 있는지 충분히 확인하지 않음.

2. 활공 진입 시 elevator back pressure를 충분히 가하지 못하여 강하각이 깊어짐.

3. pitch attitude를 낮추기 전에 대략적인 활공 속도로 감속하지 못함.

4. 계기만을 참조하여 normal glide를 만들려/유지하려 시도함.

5. 소리와 느낌을 통해 속도의 변화를 인지하지 못함.

6. 활공을 안정시키지 못함(속도계를 chase 함).

7. elevator back pressure를 가하여 활공을 늘리려 시도함.

8. 출력 유무에 따른 rudder 압력 차이를 알지 못함. 그 결과 활공 선회 도중 skidding이나 slipping이 발생함.

9. 활공 선회 진입 도중 pitch attitude를 낮추지 못하여 속도가 감소함.

10. 활공 선회로부터 normal glide로 되돌아올 때 rudder를 과도하게 적용함.

11. 직진 활공으로부터 회복 도중 pitch 조작이 부적절함.

12. 지면 근처에서 활공 선회 도중 cross-control이 발생함.

13. 활공 선회 도중 일정한 bank angle을 유지하지 못함.