(12) Faulty Approaches and Landings

Faulty Approaches and Landings

 

착륙은 정교하고 순차적인 조종 입력을 수반한다. 작은 오류들이 초기에 수정되면 이는 보통 사라지게 된다. 허나 수정되지 않은 오류들은 비행기와 탑승객을 좋지 않은 상태로 만들 수 있다. 여기에서는 몇 가지 일반적인 착륙 실수들을 다룬다.

 

Low Final Approach

 

base leg가 너무 낮거나, 출력이 불충분하거나, flaps가 너무 일찌감치 사용되었거나, 혹은 풍속을 잘못 판단하였다면 비행기가 적절한 최종 접근 경로보다 훨씬 아래에 있을 것이다. 이 경우 조종사는 극도로 낮은 고도에서 시단(threshold)까지 비행하기 위해 상당한 출력을 가해야 한다. 적절한 조처를 하지 않는 한 활주로에 도달할 수 없다는 것을 깨달았다면 출력을 즉시 적용함과 동시에 pitch를 들어야 한다. 이는 속도를 유지하면서 양력을 증가시키고 하강을 멈추게 만들기 위함이다. 적절한 접근 경로를 교차하였다면 올바른 접근 자세를 다시 설정하고, 출력을 감소시키고, stabilized approach를 유지한다. [그림 9-30] 조종사는 power 증가 없이 pitch를 들어서는 안 된다. 왜냐하면 비행기가 빠르게 감속하여 임계 받음각에 도달하면 실속에 빠질 수 있기 때문이다. 또한 flaps를 올려서는 안 된다. 이는 갑작스러운 양력 감소를 발생시켜서 비행기를 더욱 빠르게 침하시키기 때문이다. 안전한 접근에 대해 의심이 가는 경우에는 즉시 복행을 수행하는 것이 바람직하다.

High Final Approach

 

final approach가 너무 높다면 조종사는 필요에 따라 flaps를 사용할 수 있다. 접근 속도를 유지함과 동시에 접근 경로를 가파르게 만들기 위해 기수를 낮추면서 출력을 감소시켜야 할 수 있다. [그림 9-31] 이 대신에 forward slip을 통해 적절한 접근 속도를 유지하면서 하강 각도와 하강률을 높일 수도 있다. aiming point를 향하여 급강하할 경우 800 ~ 1,000fpm을 초과하는 과도한 침하율이 발생할 수 있다. 허나 앞서 설명한 기술들을 통해 이러한 과도한 침하율을 피할 수 있다. 지면 근처까지 높은 침하율이 계속되면 착륙 전에 적절한 속도로 감속하기 어려우므로 aiming point를 향해 급강하하는 것은 좋은 생각이 아니다. 따라서 높은 고도에서 적절한 접근 경로를 교차할 때 조종사는 출력을 조절하여 stabilized approach를 유지해야 한다. 하강률이 너무 과도하면 복행을 수행해야 한다.

Slow Final Approach

 

final approach 도중 비행기가 낮은 속도로 비행하면 침하율과 round out 높이를 판단하는 것이 어렵다. 과도하게 낮은 속도로 접근할 때 날개는 임계 받음각 근처에 있다. pitch 자세의 변화와 조종간 입력에 따라 비행기가 실속에 빠지거나 급격하게 강하하여 지면에 강하게 착륙할 수 있다.

 

낮은 속도로 접근하는 것을 확인하였다면 조종사는 출력을 가하여 비행기를 가속하고 양력을 증가시켜 침하율을 줄이고 실속을 방지해야 한다. 이는 정확한 접근 속도와 자세가 다시 설정될 수 있을 만큼 충분히 높은 고도에 있을 때 수행되어야 한다. 만약 속도와 고도가 너무 적다면 복행을 수행하는 것이 좋다.

 

Use of Power

 

판단 오류들을 보상하기 위해 approach and round out 도중 출력이 효과적으로 사용될 수 있다. 비행기를 가속하기 위해, 받음각의 증가 없이 양력을 증가시키기 위해, 그리고 하강률을 감소시키기 위해 출력이 더해질 수 있다. 또한 프로펠러 뒤쪽 날개를 흐르는 propwash가 증가하면 즉각적인 상승효과가 발생하며 이는 하강률을 감소시키는데 도움을 준다. 적절한 착륙 자세가 만들어졌으나 비행기가 약간 높다면 착륙 자세를 일정하게 유지한 상태에서 충분한 출력을 적용하여 비행기가 쉽게 착륙하게 만든다. 비행기가 착륙한 후에 throttle을 닫으면 부가적인 추력과 양력이 없어지며 비행기는 지상에 남게 된다.

 

High Round Out

 

비행기가 일시적으로 하강하지 않는 것처럼 보일 경우 이는 round out이 너무 빠르게 수행된 것이다. 이때 비행기는 활주로로부터 꽤나 높은 지점에서 수평 비행을 수행한다. round out을 계속하면 속도는 더욱 줄어들고 받음각은 임계 받음각까지 증가한다. 이는 비행기를 실속에 빠트려 활주로에 강하게 떨어지는 결과를 만든다. 이를 방지하기 위해 먼저 비행기가 다시 하강을 시작할 정도로 감속할 때까지 pitch를 일정하게 유지한다. 그런 다음에 round out을 계속하여 적절한 착륙 자세를 설정한다. 단, 이러한 절차는 충분한 속도가 있을 때만 사용한다. 과도한 감속을 방지하기 위해, 그리고 급격한 양력 손실을 방지하기 위해 출력을 약간 가해야 할 수도 있다.

 

적절한 착륙 자세가 만들어졌다면 비행기는 점점 실속에 가까워진다. 왜냐하면 비록 pitch가 더는 증가하지 않지만 속도가 줄어들고 임계 받음각이 가까워지기 때문이다. [그림 9-32]

back-elevator pressure를 약간 풀어줄 수도 있다. 허나 활주로와 상당히 가까운 경우에는 순간적으로 출력을 가하지 않는 한 기수를 낮춰선 안 된다. 기수를 낮추고 받음각을 감소시킴으로써 발생하는 순간적인 양력 감소로 nose-wheel이 지면에 먼저 접촉할 수 있으며 그 결과 nose gear 손상이 발생할 수 있다.

 

기수를 상당히 낮춰야 할 것 같거나 착륙이 불확실한 경우에는 언제든지 복행을 수행하는 것이 좋다.

 

Late or Rapid Round Out

 

round out을 너무 늦게 시작한 경우, 혹은 비행기가 일찌감치 착륙하는 것을 막기 위해 elevator control을 너무 빠르게 뒤로 당긴 경우 날개에 상당한 하중이 발생할 수 있으며 이는 accelerated stall로 이어질 수 있다.

 

round out 도중 받음각을 갑자기 증가시켜서 비행기를 실속에 빠뜨리는 것은 위험하다. 왜냐하면 이로 인해 비행기가 main landing gear로 강하게 착륙한 다음 다시 공중으로 튀어 오를 수 있기 때문이다. 비행기가 지상에 착륙하였을 때 꼬리는 back-elevator pressure에 의해, 그리고 꼬리의 아래로 작용하는 관성에 의해 매우 빠르게 떨어진다.

 

이러한 상황을 수하려면 실속이 발생하기 전에 빠르고 확실하게 출력을 공급해야 한다. 만약 활주로가 충분하다면 정상 착륙이 이어질 수 있다. 허나 그렇지 않다면 즉시 복행을 수행해야 한다.

 

round out이 너무 늦었는데 이를 수정하지 못한 경우 nose-wheel이 활주로에 먼저 닿아서 기수가 위로 튀어 오를 수 있다. 이 경우 비행기를 다시 지상으로 되돌리려 시도하지 말고 즉시 복행을 수행하라.

 

Floating During Round Out

 

final approach 도중 속도가 과도할 경우 이는 보통 비행기를 floating 하게 만든다. [그림 9-33] 착륙이 이루어지기 전에 비행기가 원하는 착륙 지점으로부터 훨씬 멀리 나아갈 수 있으며 이용 가능한 활주로가 불충분할 수 있다. 적절한 지점에 착륙하기 위해 final approach 도중 급강하를 수행하면 속도가 상당히 증가한다. 이 경우 과도한 받음각과 양력이 발생하지 않는 한 적절한 착륙 자세가 만들어질 수 없다. 그 결과 고도가 증가하거나 비행기가 붕 떠오른다.

floating이 발생하였다면 속도, 고도, 그리고 침하율을 더 정확하게 판단해야 한다. 비행기가 착륙 속도로 감속하는 동안 조종사는 부드럽고 점진적으로 pitch 자세를 조절함으로써 적절한 착륙 자세를 만들어야 한다. 판단과 타이밍이 조금만 잘못되어도 ballooning이나 bouncing이 발생한다.

 

floating으로부터의 회복은 floating의 양, 측풍의 영향, 그리고 남은 활주로에 달려있다. 오래 지속되는 floating은 상당한 활주로를 사용한다. 따라서 짧은 활주로나 강한 측풍 조건에서는 이를 피해야 한다. 만약 활주로 1/3지점에서 착륙이 이루어지지 못하거나 비행기가 측면으로 편류하면 복행을 실시한다.

 

Ballooning During Round Out

 

착륙 도중 비행기가 평소보다 빠르게 하강하고 있다고 잘못 판단한 조종사는 pitch 자세와 받음각을 빠르게 증가시키는 경향을 보인다. 이는 하강을 멈추게 할 뿐만 아니라 비행기를 상승하게 만든다. round out 도중 이렇게 상승하는 것을 ballooning이라 부른다. [그림 9-34] ballooning은 상당히 위험하다. 왜냐하면 지상으로부터의 높이가 증가함과 동시에 비행기가 실속 조건으로 빠르게 접근하기 때문이다. 고도 증가량은 비행기의 속도, 혹은 pitch 자세를 증가시켰을 때의 속도에 따라 달라진다.

ballooning의 심각도에 따라 throttle이 착륙을 완충하는데 도움을 제공한다. 출력을 증가시킴으로써 속도가 너무 급격히 줄어드는 것을 방지하고 날개가 급격히 양력을 잃지 않도록 만든다. 이때 throttle은 착륙 후에 즉시 닫혀야 한다. 활주로에 착륙할 때 rudder를 통해 비행기를 똑바로 유지해야 한다.

 

측풍이 존재하는 경우에는 ballooning에 매우 주의해야 한다. 왜냐하면 실수로 측풍 수정을 풀어버리거나 측풍 수정량이 불충분해질 수 있기 때문이다. ballooning 후에 속도는 더 낮으므로 비행기에 미치는 측풍의 영향이 더 커진다. 따라서 편류를 보상하기 위해선 풍상쪽 날개를 더 낮춰야 한다. 조종사는 올바른 날개가 풍상쪽으로 향하고 있는지를, 그리고 반대쪽 rudder를 통해 방향 제어가 유지되는지를 확인해야 한다. 만약 착륙이 확실하지 않거나 비행기가 편류하기 시작한다면 복행을 수행한다.

 

ballooning이 너무 심한 경우에는 복행을 즉시 수행하는 것이 제일 좋다. 비행기가 실속에 빠지기 전에 출력을 적용해야 한다.

 

Bouncing During Touchdown

 

부적절한 자세나 과도한 침하율로 인해 비행기가 급격하게 착륙할 경우 비행기가 다시 공중으로 튀어 오르는 경향이 있다. 이때 비행기가 공중으로 다시 튀어 오르는 이유는 갑작스러운 받음각 증가로 인한 추가 양력 때문이다. tire와 shock struts가 약간의 탄성을 제공하기는 하지만 고무공처럼 튀어 오르게 만들지는 않는다. [그림 9-35]

main wheels가 지면에 급격히 닿을 때 비행기 꼬리를 아래로 향하게 만드는 관성이 받음각의 갑작스러운 변화를 발생시킨다. bouncing의 심각도는 main wheels가 지면에 닿는 순간의 속도, 그리고 받음각이나 pitch 자세가 증가한 정도에 따라 달라진다.

 

bouncing은 적절한 착륙 자세가 만들어지기 전에 지면과 접촉할 때 발생하기 때문에 대부분 과도한 back-elevator pressure를 동반한다. 이는 보통 비행기가 적절한 자세이지 않다는 것을 너무 늦게 깨달아서 두 번째 착륙이 수행될 때 즉시 자세를 설정하려 시도한 결과이다.

 

bouncing을 수정하는 방법은 ballooning과 동일하며 그 심각도에 따라 달라진다. bouncing이 매우 경미하며 비행기의 pitch 자세가 크게 변화하지 않았다면 착륙을 다시 수행할 수 있다. 이때 두 번째 착륙을 완충하기 위해 충분한 출력을 적용함과 동시에 적절한 착륙 자세로 pitch를 조절한다.

 

측풍 착륙 도중 경미한 bouncing이 발생하였다면 두 번째 착륙을 수행하는 동안 측풍 수정을 유지해야 한다. 두 번째 착륙은 더 낮은 속도에서 수행되기 때문에 편류를 보상하기 위해선 풍상쪽 날개를 더 낮춰야 한다.

 

언제든 bouncing이 발생하였다면 각별한 주의와 경각심을 가져야 한다(특히 측풍이 존재한다면 더더욱). 조종사는 측풍 수정을 풀어서는 안 된다. 비행기의 한쪽 main wheel이 활주로에 급격히 닿으면 다른 쪽 바퀴가 곧바로 지면에 닿아서 날개가 수평을 이루게 된다. 이때 측풍 수정이 유지되지 않으면 비행기는 bouncing 후에 편류하기 시작한다.

 

bouncing이 심하다면 즉시 복행을 수행하는 것이 좋다. 최대 출력을 적용함과 동시에 방향 제어를 유지하고 안전한 상승 자세로 기수를 낮춘다. 설령 비행기가 하강하여 또 다른 bouncing이 발생하더라도 복행 절차를 계속해야 한다. 심한 bouncing 이후에는 착륙을 시도하지 않는다. 왜냐하면 nose-high attitude에서 속도가 매우 빠르게 감소하여 두 번째 착륙이 수행되기 전에 실속이 발생할 수 있기 때문이다.

 

Porpoising

 

bounced landing이 부적절하게 회복되어서 비행기의 기수가 지면에 먼저 닿으면 돌고래의 점프와 다이빙을 닮은 일련의 동작이 시작된다. [그림 9-36] 주의를 기울이지 않은 경우, 지면의 위치를 파악하지 못한 경우, trim이 올바르지 못한 경우, 혹은 비행기를 활주로에 강제로 내리려 시도하는 경우에 부적절한 착륙 자세가 만들어질 수 있다.

지면효과는 elevator control의 효율성을 감소시키므로 기수를 들기 위한 노력이 증가된다. elevator trim이나 stabiliator trim이 충분하지 않으면 활주로와 기수가 접촉하여 porpoising이 발생할 수 있다.

 

부적절한 속도 제어에 의해서도 porpoising이 발생할 수 있다. 접근이 너무 빠르면 비행기는 floating을 하게 되는데 이때 조종사는 보통 비행기를 활주로에 강제로 내리려 시도한다. 활주로에 부딪힌 경우, 조종간을 살짝 당긴 경우, 혹은 돌풍이 발생한 경우 비행기는 다시 부양한다.

 

porpoising을 수정하는 방법은 bouncing과 동일하며 그 심각도에 따라 달라진다. porpoising이 매우 경미하며 비행기의 pitch 자세가 크게 변화하지 않았다면 착륙을 다시 수행할 수 있다. 이때 두 번째 착륙을 완충하기 위해 충분한 출력을 적용함과 동시에 적절한 착륙 자세로 pitch를 조절한다.

 

심각한 porpoising을 수정할 때 조종간 입력과 출력이 적시에 이루어지지 않으면 잇따른 착륙마다 심각도가 커질 수 있다. 이러한 의도치 않은 pilot-induced ocsillations로 인해 nose gear가 손상되거나 붕괴될 수 있다. porpoising이 심하거나 심해질 것으로 보인다면 즉시 복행을 수행하는 것이 안전하다. 복행 수행 시 최대 출력을 적용함과 동시에 방향 제어를 유지하면서 안전한 상승 자세로 기수를 낮춘다.

 

Wheel Barrowing

 

이륙 활주나 착륙 활주 도중 비행기의 무게가 nose-wheel에 집중되도록 만들면 wheelbarrowing이 발생한다. 착륙 활주 도중 wheelbarrowing은 방향 제어를 상실하게 만들 수 있다. 왜냐하면 제동이 비효율적이게 되며 비행기가 nose-wheel을 중심으로 회전하려는 경향을 나타내기 때문이다(특히 측풍 조건인 경우). wheelbarrowing은 보통 높은 속도에서 main wheel과 nose-wheel이 동시에 착지한 후에 elevator control에 forward pressure를 가할 때 발생한다. 보통 이러한 상황은 back elevator pressure를 부드럽게 적용함으로써 수정될 수 있다.

 

정확한 착륙 자세를 유지하고, 적절한 속도로 착륙하고, 착륙 활주 도중 nose-wheel을 부드럽게 내려주면 wheelbarowing이 발생하지 않는다. 허나 wheelbarrowing이 발생하였으며 이때 활주로와 그 외 조건들이 허용한다면 즉시 복행을 수행하는 것이 권장된다. 방향 제어가 상실되었을 때 복행을 수행하기보다는 지상에 남아있는 것이 안전하다고 판단하였다면 throttle을 닫고 pitch를 적절한 착륙 자세로 부드럽고 확실하게 조절한다.

 

Hard Landing

 

착륙 도중 지면에 비행기가 닿았을 때 수직 속도는 즉시 0으로 감소한다. 이러한 수직 속도를 줄이기 위한 조치와 착륙 충격을 완화하기 위한 조치가 없다면 지면과의 착륙 충격으로 인해 비행기에 구조적 손상이 발생할 수 있다.

 

공기압 타이어, landing gear, 그리고 그 외 장치들은 착륙 충격을 완화하며 비행기의 수직 하강이 멈추는 시간을 증가시킨다. 6인치 높이에서 이루어지는 자유낙하는 대략 340fpm의 하강과 동일하다는 계산을 통해 이러한 완충의 중요성을 이해할 수 있다. 이러한 수직 하강률로부터 비행기는 손상 없이 0으로 느려진다.

 

이때 landing gear는 날개의 양력으로부터 약간의 도움을 받는다. 그러나 비행기 속도가 감소함에 따라 양력은 급격히 감소하며 착륙 시 landing gear에 가해지는 힘은 증가한다. 하강이 멈추면 양력은 사실상 0이므로 landing gear가 비행기의 무게와 관성을 모두 짊어지게 된다. 착륙 순간 가해지는 하중은 그 심각도에 따라 비행기 실제 무게의 서너 배에 달할 수 있다.

 

Touchdown in a Drift or Crab

 

final approach 도중 편류 수정을 위해 crabbing이 필요한 경우도 있다. 비행기가 편류하고 있을 때, 혹은 crab 상태일 때 round out and touchdown이 이루어지면 비행기는 비스듬하게 착륙하게 된다. 이는 landing gear에 엄청난 가로 하중(side loads)을 가하며 심한 경우에는 구조적 손상이 발생할 수 있다.

 

편류를 막는 가장 효과적인 방법은 wing-low이다. 이 기법은 접근 및 착륙 도중 비행기의 세로축을 활주로, 그리고 이동 방향과 정렬시킨다. 착륙 도중 비행기의 세로축이 이동 방향과 정렬되지 않도록 만드는 세 가지 요인이 있다: drifting, crabbing, 혹은 이 두 가지의 조합.

 

측풍 착륙 도중 편류를 막기 위한 적절한 수정을 하지 않으면 main wheel의 타이어 접지면이 비행기의 측면 움직임을 막는다. 그 결과 측면으로 움직이는 비행기의 속도가 갑자기 감소한다 [그림 9-37]. 이는 비행기를 뒤집어지게 하려는 모멘트를 만들어낸다. 이러한 모멘트에 의해 풍상 쪽 날개 끝이 올라가면 모든 무게와 착륙 충격이 한쪽 main wheel에 의해 지탱된다. 이렇게 힘이 집중되면 타이어 고장이나 구조적 손상이 발생할 수 있다.

측풍은 날개를 들어올릴 뿐만 아니라 비행기가 바람을 향하여 yaw(weathervane) 하게 만든다. 이는 때때로 ground loop으로 이어진다.

 

Ground Loop

 

ground loop은 지상 활주나 이륙 도중 발생할 수 있는 통제 불가능한 선회를 말한다. 비행기는 특히 착륙 활주 도중에 ground loop에 취약하다. 조종사가 방향이 휙 틀어지는 것을 제어하지 못하면 ground loop가 발생할 수 있다. 방향이 휙 틀어지는 원인은 drift나 weathervane이 될 수 있다. 부주의한 rudder 사용, 고르지 않은 지면, 혹은 한 쪽 main wheel을 지연시키는 부드러운 지점 또한 방향이 휙 틀어지는 원인이 될 수 있다. 어떠한 경우이든 방향이 휙 틀어지면 ground loop가 발생할 수 있다. [그림 9-38]

nose-wheel type 비행기는 tailwheel-type 비행기에 비해 ground loop가 발생하는 경향이 다소 적다. nose-wheel type 비행기의 경우 CG가 main landing gear보다 앞에 위치하기 때문에 방향이 휙 틀어질 때마다 CG에 작용하는 원심력이 이를 멈추게 만들기 때문이다.

(출처: boldmethod)

비행기가 편류하고 있을 때, 혹은 crab 상태일 때 착륙하였다면 풍상쪽을 향하여 aileron을 가하고 rudder를 통해 방향이 틀어지는 것을 막아야 한다. rudder가 충분하지 못한 경우에만 브레이크를 통해 방향이 틀어지는 것을 막는다. 브레이크를 사용하면 과조작으로 인해 상황이 악화될 수 있으므로 특히 주의해야 한다.

 

브레이크를 사용해야 한다면 방향이 틀어지는 것을 멈추기 위해 풍하쪽 브레이크를 충분히 적용한다. 날개가 대략 수평이 되었다면 비행기가 taxi speed로 감속하기 전까지는 새로운 방향을 유지해야 한다.

 

nose-wheel type 비행기의 경우 ground loop은 거의 항상 wheelbarrowing으로 인해 발생한다. nosewheel-type이 tailwheel-type보다 ground loop에 덜 취약한 것은 사실이다. 허나 어떠한 유형의 비행기이든 조심성 없이 다루어지면 ground loop가 발생할 수 있다.

 

Wing Rising After Touchdown

 

측풍 조건에서 after-landing roll을 수행하고 있을 때 날개가 올라가는 경우도 있다. 이는 측풍의 양과 수정 조치의 정도에 따라 방향 제어 상실의 여부와 관계없이 발생할 수 있다.

 

측풍 조건에서 비행기가 지상을 달리고 있다면 풍상 쪽 날개는 풍하 쪽 날개보다 바람으로부터 더 많은 힘을 받는다. 이는 양력 차이를 만들어낸다. 또한 풍상 쪽 날개가 상승함에 따라 받음각이 증가하여 양력이 증가하며 그 결과 비행기는 풍하 쪽으로 roll 한다.

 

이 두 요인의 영향이 충분히 크면 설령 방향 제어가 유지되고 있더라도 풍상 쪽 날개가 올라갈 수 있다. 이때 aileron 수정이 적용되지 않으면 풍상 쪽 날개가 상당히 올라가서 풍하 쪽 날개가 지상에 닿을 수 있다.

 

착륙 활주 도중 날개가 올라가기 시작하였다면 풍상쪽으로 aileron 압력을 더 가해야 하며 방향을 계속 유지해야 한다. aileron 수정은  빨리 적용될수록 더 효과적이다. 왜냐하면 날개가 더 높이 올라가서 더 많은 비행기 표면이 측풍에 노출되면 aileron 효율성이 떨어지기 때문이다.