(3) Effect and Use of the Flight Controls

Effect and Use of the Flight Controls

 

비행기는 상하좌우로 움직일 수 있는 환경에서 비행한다. 상승 또는 하강은 비행 상태에 따라 달라질 수 있다. 만약 비행기가 수평선으로부터 똑바로 위치한다면 조종간을 전방으로 밀었을 때 고도가 떨어질 것이다. 만약 같은 비행기가 수평선에 대해 거꾸로 있다면 조종간을 전방으로 밀었을 때 고도가 상승할 것이다. [그림 3-1] 다음 설명은 비행 조종과 연관된 조종사의 기준틀을 고려한다. [그림 3-2]

 

 

조종사의 손:

 

• elevator pitch control을 조종사 쪽으로 당길 때(aileron and elevator controls, control stick, 혹은 side stick controller를 후방으로 움직일 때. 이를 back pressure를 증가시킨다 부름) 비행기의 nose는 비행기의 pitch(lateral) axis를 중심으로 조종사의 후방으로 회전한다. 조종사의 발에서 머리로 향하는 움직임이라 생각한다.

 

• elevator pitch control을 계기 패널 쪽으로 밀 때(aileron and elevator controls, control stick, 혹은 side stick controller를 전방으로 움직일 때. 이를 forward pressure를 증가시킨다 부름) 비행기의 nose는 비행기의 pitch axis를 중심으로 조종사의 전방으로 회전한다. 조종사의 머리에서 발로 향하는 움직임이라 생각한다.

 

• aileron control이 우측으로 적용되었을 때(control wheel이나 yoke를 시계방향으로 돌렸을 때, 혹은 control stick이나 side stick을 우측으로 움직였을 때) 비행기의 우측 날개가 조종사로부터 낮아지도록 경사진다. 조종사의 머리에서 우측 엉덩이로 향하는 움직임이라 생각한다.

 

• aileron control이 좌측으로 적용되었을 때(control wheel이나 yoke를 반시계방향으로 돌렸을 때, 혹은 control stick이나 side stick을 좌측으로 움직였을 때) 비행기의 좌측 날개가 조종사로부터 낮아지도록 경사진다. 조종사의 머리에서 좌측 엉덩이로 향하는 움직임이라 생각한다.

 

조종사의 발:

 

• right rudder에 압력이 가해지면 비행기의 nose는 조종사로부터 우측으로 움직인다. 조종사의 왼쪽 어깨에서 오른쪽 어깨로 향하는 움직임이라 생각한다.

 

• left rudder에 압력이 가해지면 비행기의 nose는 조종사로부터 좌측으로 움직인다. 조종사의 오른쪽 어깨에서 왼쪽 어깨로 향하는 움직임이라 생각한다.

 

비행 중 조종 표면들에 작용하는 모든 힘들이 균형을 유지하는 한 조종 표면들은 고정된 위치에서 유지된다. 조종 표면들의 움직임에 대한 저항은 공기속도에 비례한다. 이러한 저항은 또한 조종 표면들이 streamlined position에서 멀어질수록 증가한다. 비행기를 기동하는 동안 조종사가 고려해야 할 것은 조종 표면을 얼마나 움직여야 하는가가 아니라 원하는 결과를 제공하는 조종간 압력을 적용하는 것이다.

 

조종사는 pitch and roll flight controls(aileron and elevator controls, yoke, stick, or side-stick control)를 손가락으로 가볍게 쥐어야 한다(손바닥 전체로 움켜쥐어선 안 된다). 조종 표면의 위치를 변화시키기 위해 조종간 압력을 적용할 때 오직 손가락만으로 aileron and elevator controls에 압력이 가해져야 한다. 이는 배워야 할 중요한 개념이자 습관이다. 초보 조종사의 일반적인 실수는 민감한 느낌이 사라질 정도로 aileron and elevator controls를 쥐는 것이다. 조종사는 훈련 초기에 이러한 오류를 고려하는 것이 좋다. 왜냐하면 이는 비행기 조종의 중요한 요소인 “감각”의 발달을 방해하기 때문이다.

 

미세한 rudder의 압력 변화를 느낄 수 있으려면 양 쪽 발꿈치가 조종사의 발 무게를 바닥에서 지탱해야 한다. 그리고 양 쪽 발볼은 각각의 rudder에 닿아있어야 한다. 다리와 발은 편안해야 한다. rudder를 사용할 때 한 쪽 발의 발볼을 이용하여 압력을 부드럽고 고르게 적용해야 한다. rudder는 스프링, 혹은 직접적인 기계적 연결을 통해 상호 연결되어 있기 때문에 한 쪽 rudder에 압력이 가해지면 반대쪽 rudder의 압력이 그에 비례하여 풀어져야 한다.

 

요컨대 비행 중 조종사가 aileron and elevator controls와 rudder pedals에 가하는 압력이 항공기를 roll(세로), pitch(가로), yaw(수직) 축을 중심으로 움직이게 만든다. 조종 표면이 streamlined position에서 벗어나면(심지어 조금이라도) 움직이는 공기는 그 표면에 힘을 가한다. 조종사가 조종간에서 느끼는 힘이 바로 이 힘이다.

 

Feel of the Airplane

 

계기에 의존하지 않고 비행 상태(예를 들어 직진 수평비행, 혹은 하강)를 감지하는 능력을 보통 “feeling the airplane"이라 부른다. 이러한 ”감각“의 예로는 동체를 흐르는 공기 흐름의 소리, 조종간을 통해 느껴지는 진동, 다양한 비행 자세에서의 엔진과 프로펠러 소리 및 진동, 그리고 물리적 가속을 통해 조종사가 느끼는 감각이 될 수 있다.

 

인간은 운동 감각(신체를 통해 움직임을 감지하는 능력)과 자기 수용 감각(움직임과 공간 감각에 대한 무의식적 감각)을 통해 “감각”을 감지한다. 이러한 자극들은 신경, 그리고 내이의 반고리관을 통해 감지된다. 운동 감각이 적절히 발달할 경우 비행기의 방향 및 속도의 변화에 대한 중요한 정보를 제공할 수 있다. 그러나 IMC(instrument meteorological conditions) 상황에서 시각 정보가 없다면 운동 감각만을 사용하는 것에는 한계가 있다. 운동 감각을 전적으로 의존하는 것은 궁극적으로 방향감각 상실과 항공기 제어 상실로 이어진다.

 

이러한 “감각”을 발달시키려면 특정 비행기에 익숙해져야 한다. 비행기에서 발생하는 소리, 진동, 그리고 힘에 의해 조종사의 감각이 훈련될 수 있도록 다양한 비행 조건에서 연습 되어야만 감각이 발달한다. 다음은 몇몇 중요한 예시들이다:

 

• 공기의 움직임은 독특한 소음 패턴을 만들어낸다. 소리의 크기가 높아질수록 비행기의 공기 속도가 증가하고 pitch attitude가 낮아짐을 나타낼 수 있다. 소리가 낮아지면 비행기의 pitch attitude가 증가하고 속도가 감소할 가능성이 있다.

 

• 순항 상태의 엔진 소리는 상승 상태와 다르며 하강 상태와도 다르다. fixed-pitch propeller 비행기의 경우 pitch attitude가 증가하였을 때 엔진 소리가 감소한다. 반면 pitch attitude가 감소하였을 때 엔진 소리가 증가한다.

 

• 선회 도중 조종사는 선회의 결과로 발생한 하중으로 인해 좌석 쪽으로 힘을 받는다. 선회할 때 증가한 G force는 하강에서의 pull up과 동일하게 느껴진다. 그리고 선회로부터 다시 수평으로 돌아올 때 감소한 G force는 상승에서 nose를 낮추는 것과 동일하게 느껴진다.

 

실제 “감각”의 근원은 조종사에게 매우 중요하다. 이러한 실제 느낌은 가속도(단순히 속도가 얼마나 빠르게 변화하는가)의 결과이다. 가속도는 속도의 크기와 방향이 얼마나 빠르게 변화하는가를 나타낸다. 이러한 가속도는 비행 중 비행기와 승객에게 힘을 가한다. 조종사는 좌석에 가해지는 압력 변화를 통해 수직력을, 혹은 비행기가 slip이나 skid 할 경우 좌석에서 좌우로 밀리는 수평력을 감지할 수 있다. 이러한 힘은 조종사가 인지할 수 있어야만 유용해진다. 비행기에 대한 뛰어난 “감각”을 가진 재주 좋은 조종사는 심지어 작은 가속도도 감지할 수 있다.

 

교관은 소리, 진동, 그리고 힘을 인지하고 반응하는 것과 단순히 이것들은 알아차리는 것 사이의 차이를 가르쳐야 한다. 이러한 이해의 증가는 비행기에 대한 “감각”을 발달시키는데 기여한다. 비행 훈련 초기에 비행에 대한 “감각”을 발달시킨 조종사는 더 어려운 훈련 도중 어려움을 덜 겪을 것이다.

 

교관은 초급 조종사에게 이러한 느낌을 인식하도록 지도해야 하고, 이것들의 의미와 다양한 비행 조건과의 관계에 대한 인식을 교육해야 한다. 이를 효율적으로 하기 위해, 교관은 소리, 진동, 힘을 인지하고 반응하는 것과, 단순히 이것들을 알아차리는 것의 차이점을 반드시 확실히 이해하여야 한다. 비행 교육의 초기에 항공기에 대한 “느낌”을 발달시킨 조종사는 비행 교육을 나아가게 하는데 큰 어려움이 없을 것이다.