(3) Drift and Ground Track Control

Drift and Ground Track Control

 

풍향과 풍속의 변화로 인해 ground reference maneuvers 도중 비행경로 수정이 필요하다. 바람은 비행기가 지면으로부터 이동하는 경로에 직접적인 영향을 미친다(물살이 배의 진행에 영향을 미치는 것과 같은 방식). 비행기가 비행 중이라면 공기의 움직임은 항상 비행기의 실제 ground track에 직접적으로 영향을 미친다.

 

예를 들어 비행기가 90knots로 이동하고 있고 바람은 우측에서 좌측을 향해 10knots로 불고 있다. 매시간 비행기는 90nm를 전진함과 동시에 좌측으로 10nm씩 움직인다. 비행기의 속도를 두 배로 하여 180knots라 하여도 여전히 매시간 10nm씩 좌측으로 편류한다. 지표면의 한 지점으로 이동하는 것은 공기의 움직임에 대한 보상을 필요로 한다(단, 무풍인 경우 제외).

 

ground reference maneuvers는 일반적으로 600~1,000ft AGL에서 수행된다. 조종사는 기동 고도를 선정할 때 다음 사항들을 고려해야 한다:

 

• 기동 고도가 낮아질수록 지면으로부터 더 빠르게 이동하는 것처럼 보인다.

 

• 비행기의 양 쪽을 통해 편류를 쉽게 인식할 수 있어야 한다.

 

• 수직 500ft 및 수평 2,000ft의 장애물 회피가 제공되는 고도여야 한다.

 

• 엔진 고장이 발생한 경우 고도가 낮기 때문에 비상 착륙 전까지 비행기를 구성할 시간이 더 적고 활공 거리가 감소한다.

 

• 시험 기준에서 요구하는 특정 고도와 고도 범위가 얼마인가.

 

Correcting Drift During Straight-and-Level Flight

 

직선 ground track을 직진 수평비행으로 비행할 때 편류를 수정하는 좋은 방법은 비행기를 바람을 향해 충분히 기울이는 것이다. 바람의 속도, 풍향과 비행기 세로축 사이의 각도, 그리고 비행기의 속도가 wind correction angle을 결정한다. 예를 들어 100knots 속도로 움직이는 비행기의 90도에서 20knots의 바람이 불 경우 편류를 막기 위해 풍상쪽으로 12도를 선회해야 한다. 위의 예시에서 만약 풍속이 10knots라면 편류를 막기 위한 wind correction angle은 6도 이다. 비행기 heading을 풍상쪽으로 향하여 편류가 상쇄되었다면 비행기는 직선 ground track을 따라 비행할 것이다.

 

만약 배가 강을 가로지르고 있는데 물살이 없다면 배는 반대편 해안을 향해 편류 없이 직진할 수 있다. 그러나 강에는 하류로 향하는 흐름을 가지기 쉽다. 선장은 직진 경로를 사용하여 반대쪽 해안에 도달하고 싶다면 이러한 흐름을 고려해야 한다. 하류 흐름은 그 속도로 배를 측면으로 밀어낸다. 이러한 하류 흐름을 상쇄하려면 배는 하류 흐름과 같은 속도로 상류를 향해 움직여야 한다. 이는 배를 상류 쪽으로 기울여서 하류 흐름을 상쇄함으로써 이루어진다. 올바르게 수행될 경우 배는 의도한 목적 지점을 향해 직진 경로로 강을 가로지른다. 배의 속도가 느려지거나, 혹은 흐름의 속도가 빨라지면 편류를 상쇄하기 위해 더 큰 각도가 필요하다. [그림 7-1]

 

지면에서 부양한 이후 날개 수평을 만들었는데 만약 측풍이 존재한다면 비행기는 측면으로 편류한다. 편류하는 속도는 바람의 측풍 성분 속도까지 증가한다. 우측이나 좌측에서 90도로 부는 바람은 그 풍속만큼 비행기를 측면으로 편류시킬 것이다. 비행기의 측면과 nose의 절반(45도 각도)에서 바람이 분다면 이는 풍속의 70% 만큼 비행기를 측면으로 편류시킨다. 조종사는 ground reference maneuvers 도중 편류에 필요한 수정 각도를 계산하지 않는다는 점을 이해해야 한다. 조종사는 편류를 상쇄하기 위해 참조점에 대한 비행기와의 관계를 조절할 뿐이다. 비행기의 groundspeed 또한 바람에 의해 영향을 받는다. 풍향이 비행기의 세로축과 평행해질수록 groundspeed에 미치는 바람의 영향이 커진다. 반면 풍향이 비행기의 세로축으로부터 수직이 될수록 groundspeed에 미치는 바람의 영향이 작아진다. 일반적으로 바람이 비행기의 nose를 향해 직접 불어오면 groundspeed는 대기 속도보다 느려질 것이다. 바람이 비행기기 뒤쪽을 향해 직접 분다면 groundspeed는 대기 속도보다 빨라질 것이다. 다시 말해 비행기가 정풍에 있으면 groundspeed가 감소하고, 배풍에 있으면 groundspeed가 증가한다.

 

Constant Radius During Turning Flight

 

무풍 조건에서는 일정한 bank angle을 사용함으로써 지상으로부터 일정한 반경의 선회를 수행할 수 있다. 그러나 바람이 존재할 때에도 일정한 bank angle을 사용 한다면 선회 반경이 변화할 것이다. [그림 7-2] groundspeed가 증가하면 선회 반경이 증가한다. 반대로 groundspeed가 감소하면 선회 반경이 감소한다. 지상을 참조하여 일정한 선회 반경을 유지하기 위해 조종사는 선회 도중 bank angle을 조절함으로써 groundspeed의 변화를 보상해야 한다. groundspeed가 증가하면 조종사는 일정한 선회 반경을 유지하기 위해 더 깊은 bank를 가한다. 반대로 groundspeed가 감소하면 조종사는 더 얕은 bank를 가한다.

 

특정한 진대기속도에서 선회 반경은 bank angle에 반비례하여 변화한다. 지상으로부터 일정한 반경을 유지하려면 bank angle이 ground speed에 비례해야 한다. 예를 들어 비행기가 배풍 구간에서 groundspeed 100knots라 하자. 이 예시에서 바람은 10knots이다. 즉 비행기의 속도는 90knots이다(여기서 진대기속도, 수정속도, 지시속도가 모두 같다고 가정). 만약 조종사가 45도 bank angle로 선회를 시작하였다면 그 시점에서의 선회 반경은 대략 890ft이다. 비행기가 선회함에 따라 ground speed는 감소한다. 890ft의 선회 반경을 똑같이 유지하려면 bank angle을 감소시켜야 한다. 정풍 구간에서 bank angle은 대략 33도여야 한다. 다른 예시로, 만약 90knots인 비행기가 10knots의 배풍 구간에서 2,000ft의 선회 반경으로 선회하길 원할 경우 bank angle은 대략 24도일 것이다. 정풍 구간에서의 bank angle은 대략 16도일 것이다.

 

달리 말하면, 높은 groundspeed에서 일정한 선회 반경을 유지하는 동안에는 비행기를 선회하는 시간이 줄어든다. 조종사는 선회율을 증가시키기 위해 bank angle을 증가시킨다. 그리고 증가한 선회율은 줄어든 선회 시간을 상쇄한다. 반대로 낮은 groundspeed에서는 늘어난 선회 시간을 보상하기 위해 bank angle과 선회율을 감소시킨다. 몇 번의 경험을 통해 조종사는 풍향이 ground-referenced turns의 다양한 구간에서 필요한 시간에 어떻게 영향을 미치는지 알 수 있다.

 

바람이 선회에 미치는 영향을 시연하기 위해 조종사는 직선 지상 참조물(예를 들어 도로나 철도)을 선택해야 한다. [그림 7-3] 바람에 평행한 직선 지상 참조물을 선택하였다면 비행기는 직선 지상 참조물을 곧장 따를 것이다. 직선 지상 참조물에 도달하였다면 조종사는 medium bank를 사용하여 360도 선회를 수행한다. 비행기가 360도 회전을 완료하였을 때 비행기는 직선 지상 참조물의 상공으로(그러나 시작 지점으로부터 downwind인) 돌아올 것이다. 이번에는 바람에 수직인 직진 지상 참조물을 선택하였고 이 지점에서 medium bank를 사용하여 360도 선회를 수행하였다. 이는 조종사가 일정한 bank angle을 유지하였으나 비행기가 참조점으로부터 어떻게 편류하는지를 보여준다. 두 예시에서 지상으로부터의 경로는 원형이 아니다. 그러나 공중을 기준으로 하였을 때 비행기는 일정한 반경을 비행하였다.

 

편류의 영향을 보상하기 위해 조종사는 선회 도중 ground speed의 변화에 따라 bank angle을 조절한다. groundspeed가 최대일 때(비행기가 배풍에 일직선일 때) bank angle이 가장 깊어야 한다. groundspeed가 최저일 때(비행기가 정풍에 일직선일 때) bank angle이 가장 얕아야 한다. 지상으로부터 일정한 반경의 경로를 유지하려면 bank angle을 증가(선회율 증가)시키거나 감소(선회율 감소)시켜야 한다.

 

ground reference maneuvers는 항상 배풍에서 시작되어야 한다. 이를 통해 조종사는 일정한 반경의 지상 경로를 유지하는데 필요한 가장 깊은 bank angle을 만들어낼 수 있다. 만약 bank가 너무 깊다면 조종사는 즉시 기동을 종료해야 한다. 그리고 지상 참조물로부터 멀리 떨어진 곳으로 위치를 다시 설정한다. 45도를 초과하는 bank angle은 실속 속도를 증가시키므로 피해야 한다.

 

Tracking Over and Parallel to a Straight Line

 

조종사가 ground reference maneuvers를 처음 접할 경우 직선 지상 참조물(예를 들어 도로나 철도) 상공에서 측풍의 영향을 수정하는 것으로 시작해야 한다. 직선 도로나 직선 철도를 사용할 우 없는 경우 조종사는 일렬로 놓인 다수(최소 셋)의 참조물을 선택해야 한다. 이러한 참조물의 직선은 충분히 길어야 한다. 이를 통해 조종사는 바람 수정의 개념을 이해하는데, 그리고 기동을 연습하는데 충분한 시간을 갖는다. 초기에 조종사는 지상 참조물 직선을 따라 똑바로 비행해야 한다. 이를 위해선 편류의 영향을 상쇄하기 위해 비행기의 세로축을 바람을 향하여 충분히 기울여야 한다. 다수의 참조물을 따라 비행하기 위해 조종사는 비행기의 코 앞부터 멀리까지를 스캔해야 한다.

 

지상 참조물 직선의 따라 똑바로 비행하는 것이 능숙해졌다면 이번에는 지상 참조물로부터 떨어진 평행 직선 경로를 비행하는 연습을 해야 한다. 떨어진 평행 경로는 참조물 직선으로부터 3/4마일 이내여야 한다. 평행 경로를 유지하면서, 편류의 영향을 상쇄하기 위해 비행기의 세로축을 바람을 향하여 충분히 기울이면서, 그리고 지상 참조물과 떨어져서 기동을 수행한다.