이 장은 비행 중 발생할 수 있는 특정 비정상 및 비상 상황에 대해 설명한다. 비상 상황의 성공적인 관리를 위한 핵심, 그리고/혹은 비정상 상황이 실제 비상 상황으로 진행되는 것을 방지하기 위한 핵심은 항공기 제조업체가 개발한 절차를 철저히 숙지 및 준수하는 것이다. 다음 지침들은 일반적인 것으로 AFM/POH에 포함된 항공기 제조업체의 권장 절차를 대체하기 위한 것이 아니다. 이 지침들은 비정상 및 비상 운영 분야에 대한 조종사의 일반적인 지식을 향상시키기 위한 것이다. 이 장의 지침들 중 어느 하나라도 특정 비행기에 대한 제조업체의 권장 절차와 다를 경우 제조업체의 권장 절차가 우선된다.
이 장은 small fixed- wing airplanes의 비상 착륙 기술에 대한 정보가 포함되어 있다. 제시된 지침들은 실제 훈련이 불가능한 보다 불리한 지형 조건에 적용된다. 이 목적은 조종사가 자신의 보호, 그리고 승객의 보호를 위해 비행기 구조물을 사용하는 방법을 알고 있다면 거의 모든 지형이 “적합한” 비상 착륙 지점으로 간주될 수 있다는 지식을 조종사에게 주입하는 것이다.
Types of Emergency Landings
비상 착륙의 종류들은 다음과 같이 정의된다:
∙ Forced landing – 계속적인 비행이 불가능한 경우 공항, 혹은 공항 외의 지역에 즉시 착륙한다. 대표적인 예로 엔진 고장으로 인한 비행기 추락을 들 수 있다.
∙ Precautionary landing – 계속적인 비행이 가능하나 권장되지는 않는 경우 공항, 혹은 공항 외의 지역에 계획적으로 착륙한다. precautionary landing이 필요할 수 있는 조건의 예로는 기상이 악화되거나, 길을 잃거나, 연료가 부족하거나, 혹은 점진적으로 엔진이 고장나거나가 될 수 있다.
∙ Ditching – 수면에서의 forced landing, 혹은 precautionary landing.
precautionary landing은 일반적으로 forced landing보다 덜 위험하다. 왜냐하면 조종사가 지형 선택, 그리고 접근 계획에 더 많은 시간을 할애할 수 있기 때문이다. 또한 조종사는 판단, 혹은 기술의 오류를 보상하기 위해 출력을 사용할 수 있다. 또한 조종사가 이성 대신 희망적인 사고를 가질 경우(특히 본인이 자초한 곤경을 다룰 경우) precautionary landing을 요구했던 많은 상황들이 즉각적인 forced landing으로 발전함을 알아야 한다. 기상에 의해 갇힌 non-instrument-rated pilot, 혹은 연료 고갈이 임박하였으나 precautionary landing의 가능성을 고려하지 않는 조종사는 매우 위험한 선택지를 받아들이게 된다.
Psychological Hazards
비상 상황을 직면하였을 때 신속하고 적절하게 행동하는 조종사의 능력을 방해할 수 있는 몇 가지 요인이 있다. 이러한 요인들 중 일부가 아래에 나열되어 있다.
∙ 비상 상황을 마지못해 함 - 조종사의 행동이나 희망과 상관없이 비행기가 곧 지면에 충돌할 것이라는 생각에 정신이 마비된 조종사는 비상 상황을 다루는데 상당히 불리해진다. 무서운 순간을 지연시키려는 무의식적인 욕구는 다음과 같은 오류로 이어질 수 있다: 비행 속도를 유지하기 위해 기수를 낮추지 못함, 도달할 수 있는 가장 적절한 착륙 지역을 선택하는데 지연됨, 그리고 망설임. 비행기 제어를 희생하면서 오류를 수정하려는 필사적인 시도 또한 같은 범주에 속한다.
∙ 다칠 것에 대한 과도한 걱정 – 공포는 자기보호 메커니즘의 중요한 부분이다. 그러나 공포가 공황으로 이어지면 우리는 가장 피하고 싶던 것을 초래한다. 침착함을 유지하는 것, 그리고 수년간 개발된 일반적인 개념과 절차를 적용할 줄 아는 것이 조종사들에게 유리하다. 비상 착륙의 성공은 기술만큼이나 정신의 문제이다.
∙ 비행기를 구하고자 하는 욕구 – 교관이 simulated forced landing을 위해 throttle을 닫았을 때 비교적 안전한 착륙 구역을 찾도록 훈련받은 조종사는 비행기 손상이 발생하지 않을 지형에서 착륙하기 위해 비행술의 모든 기본 규칙을 무시할 수 있다. 일반적인 결과는 다음과 같다: 이용 가능한 고도가 충분하지 않음에도 활주로로 돌아가기 위해 180도 선회를 수행하는 것, 더욱 적절한 지형에 도달하기 위해 minimum control speed를 고려하지 않고 활공을 연장하는 것, 그리고 실수에 대한 여유를 남기지 않는 접근 및 착륙을 받아들이는 것. 관련된 risk에 관계없이 비행기를 구하려는 욕구는 두 가지 요인에 의해 영향을 받을 수 있다: 비행기에 대한 조종사의 재정 지분, 그리고 비행기가 손상되지 않는 것이 곧 신체적 피해가 없음을 의미한다는 확신. 그러나 탑승자들이 안전하게 비행기에서 빠져나오기 위해선 비행기를 희생시키는 것에 더 관심을 가져야 할 때가 있다.
광범위한 비행기 손상을 피할 수 없는 지형에 비상 착륙을 해야 하는 조종사는 충돌로 인한 부상을 피하기 위해 다음을 명심해야 한다: (1) 제동 과정에서의 충격을 흡수하기 위해 불필요한 구조물(즉, 날개, landing gear, 동체 바닥)을 사용하여 중요한 구조물(객실)을 상대적으로 온전하게 유지한다. (2) 내부 구조와의 강력한 신체 접촉을 피하는 것. 내부 구조와의 강력한 접촉을 피하는 것은 좌석과 신체의 고정 문제이다. 탑승자가 주변 구조와 동일한 속도로 감속하지 않는 한 중요한 구조물을 상대적으로 온전하게 유지한 이점이 실현되지 않는다. 탑승자는 2차 충돌로 인해 강하게 정지한다.
불필요한 구조를 희생시키는 것의 이점은 고속도로에서 매일 입증된다. 시속 20마일(mph)의 속도로 나무에 정면충돌하는 차량은 운전석 문에 충돌하는 차량보다 덜 위험하다. 탑승자와 비행기의 주요 충돌 지점 사이에 놓인 구조물의 범위는 전달되는 충돌력의 정도와 직접적인 관련이 있으며 따라서 생존성에 직접적인 영향을 미친다.
비상 상황에서 사용 가능한 에너지 흡수 매체는 비행기의 불필요한 구조만이 아니다. 식물, 나무, 그리고 심지어 인공 구조물도 이 목적을 위해 사용될 수 있다. 농작물이 빽빽한 경작지(예를 들어 옥수수와 곡물)는 수리가 가능할 정도의 손상을 입히고 정지시키는데 거의 활주로의 emergency arresting device만큼 효과적이다. [그림 18-1] 덤불이 우거진 땅과 작은 나무들은 비행기를 파괴하지 않으면서도 상당한 완충효과와 제동효과를 제공한다. 불필요한 비행기 구조보다 더 견고한 자연 및 인공 장애물을 다룰 경우에는 주요 감속 과정에서 불필요한 구조물만 사용되도록 착륙을 계획해야 한다.
감속 과정의 전반적인 심각성은 속도(groundspeed)와 제동 거리에 의해 결정된다. 가장 중요한 것은 속도이다. groundspeed가 두 배로 증가하는 것은 총 파괴 에너지가 네 배로 증가함을 의미한다(그 반대도 마찬가지). 착지 시 groundspeed의 작은 변화(바람, 혹은 조종사 기술로 인한 결과)조차도 충돌의 결과에 영향을 미친다. 비상 착륙 시 이용 가능한 모든 공기역학적 장치를 사용하여 실제 착지가 최소 controllable airspeed에서 이루어져야 한다.
대부분의 조종사들은 본능적으로 비상 착륙을 위해 이용 가능한 가장 크고, 평평하고, 개방된 지역을 찾는다. 사실 속도가 균일하게 감속될 수 있다면 매우 적은 제동 거리만이 필요하다(즉, 이용 가능한 거리에 걸쳐 감속도가 고르게 분산될 수 있는 경우). 이러한 개념은 항공모함의 arresting gear(연결된 순간부터 거의 일정한 제동력을 제공)로 설계된다.
일반적인 light airplane은 비상 착륙 시 전방을 향한 9배의 중력 가속도(9G)로부터 탑승자를 보호하는 기능을 제공하도록 설계된다. 균일한 9G 감속을 가정하였을 때 50mph에서 필요한 제동거리는 약 9.4ft이다. 반면 100mph에서는 제동거리가 37.6ft로 약 4배이다. [그림 18-2] 이러한 수치는 이상적인 감속 과정을 기반으로 한다. 허나 효율적으로 사용된 짧은 제동거리를 통해 무엇을 이루어낼 수 있는지를 주목할 필요가 있다. 매우 열악한 지형에서의 확실한, 그러나 균일한 감속 과정의 필요성을 이해함으로써 조종사는 짧은 거리에 걸쳐 불필요한 구조를 사용하는 착륙 상황을 선택할 수 있다. 이를 통해 객실 영역의 최대 감속도를 줄일 수 있다.
Attitude and Sink Rate Control
비상 착륙의 계획 및 실행에서 발생할 수 있는 가장 중대한, 그리고 종종 용인될 수 없는 실수는 착륙 시 비행기의 자세와 침하율에 대한 주도권을 상실하는 것이다(심지어 이상적인 지형에서도). 평평하고 개방된 지형에 착륙할 때 과도한 nose-low pitch attitude가 만들어질 경우 이는 지상에 기수가 “sticking”될 위험을 초래한다. 또한 착륙 직전에는 steep bank angles를 피해야 한다. 이는 실속 속도를 증가시키며 wingtip strike의 가능성을 증가시키기 때문이다.
비행기의 수직 양력 성분은 착지 즉시 0으로 감소하기 때문에 이를 잘 제어해야 한다. 단단한 표면에 높은 침하율(500fpm을 초과하는)로 착지할 경우 객실 구조의 파괴 없이도 위험할 수 있다(특히 저익기에서 gear-up landings 도중). 이러한 비행기의 견고한 바닥 구조는 구조적 변형으로 인해 충분한 완충을 제공하지 못할 수 있다. 고익기의 경우 유사한 상황에서 상부 구조에 구조적 손상이 발생할 수 있다. 부드러운 지형에서의 과도한 침하율은 기수를 dig in 하게 만들어 심각한 감속을 유발할 수 있다.
Terrain Selection
비상 착륙지에 대한 조종사의 선택은 다음에 따라 결정된다:
∙ 비행 전 계획 도중 선택해둔 경로
∙ 비상 상황이 발생하였을 때의 지면으로부터 고도
∙ 초과 속도(초과 속도는 거리, 그리고/혹은 고도로 변환될 수 있음)
조종사가 매우 제한적인 선택을 할 수 있는 유일한 상황은 이륙 도중이다(고도가 낮고 속도가 느린 상태). 그러나 심지어 이러한 상황이라 하더라도 충돌 heading을 약간만 변경하면 생존을 보장할 수 있다.
적절한 지역을 향한 활공 거리가 초과되는 경우 조종사는 에너지 흡수가 가능한 지형을 판단해야 한다. 만약 비상 상황이 지상으로부터 상당한 높이에서 시작되었다면 특정한 지점을 선택하기보다는 전반적으로 훌륭한 지역을 선택하는데 더 신경을 써야 한다. 높은 고도에서 바라본 지형은 매우 오해의 소지가 있을 수 있으며 최적의 지점을 찾기 전까지 상당한 고도가 손실될 수 있다. 이러한 이유로 조종사는 더 나은 계획을 위해 원래의 계획을 버리는 것을 주저해서는 안 된다. 그러나 일반적으로 조종사는 두 번 이상 마음을 바꾸지 않아야 한다. 열악한 지형에서 제대로 수행된 착륙은 확실한 지형에서 제대로 수행되지 못한 착륙보다 덜 위험할 수 있다.
Airplane Configuration
flaps는 저속에서 기동성을 향상시키며 실속 속도를 낮춘다. 따라서 최종 접근 도중 시간과 상황이 허락할 경우에 이를 사용하는 것이 권장된다. 그러나 항력의 증가, 그리고 활공 거리의 감소 때문에 flaps를 사용할 시기, 그리고 flaps를 사용하는 정도에 주의를 주어야 한다. flap을 조기에 사용하여 고도가 소멸될 경우 계획을 위태롭게 할 수 있다.
착륙 시 retractable landing gear의 위치에 대하여 반드시 지켜야할 규칙은 제공될 수 없다. 바위투성이의 지형과 나무들, 혹은 높은 침하율로 충돌하는 경우에는 gear의 연장이 객실에 확실한 보호 효과를 제공한다. 그러나 이러한 장점은 gear 붕괴로 인한 부작용(예를 들어 연료 탱크 파열)과 비교되어야 한다. 언제나 그렇듯이 AFM/POH에 명시된 제조업체의 권장 사항을 따라야 한다.
정상 착륙이 보장되며 충분한 제동 거리가 있다면 평평하고 부드러운 지형, 혹은 경작지에서는 gear-up landing이 gear-down landing보다 비행기 손상을 덜 초래할 수 있다. [그림 18-13] 착륙 전에 비행기의 전기 계통을 끄는 것은 추락 후 화재의 가능성을 감소시킨다.
그러나 중요한 비행기 시스템을 작동하는데 전력이 필요 되는 한 battery master switch를 꺼서는 안 된다. 접근의 마지막 부분에서는 확실한 비행기 제어가 다른 고려사항들(여기에는 비행기 외장, 그리고 체크리스트 업무를 포함)보다 우선한다. 조종사는 불규칙하게 작동하는 엔진으로부터 얻을 수 있는 출력을 이용해야 한다. 그러나 착륙 직전에는 보통 엔진과 연료를 switch off하는 것이 더 낫다. 이는 상황에 대한 조종사의 주도권을 보장한다. 또한 냉각된 엔진은 화재 위험을 상당히 감소시킨다.
Approach
접근 계획은 다음 세 가지 요소에 의해 좌우되어야 한다:
∙ 풍속과 풍향
∙ 선택한 지역의 면적과 경사
∙ 최종 접근 경로 상 장애물
이 세 가지 요소는 좀처럼 양립할 수 없다. 절충이 이루어져야 한다면 조종사는 판단, 혹은 기술의 오차에 대한 여유를 가진 최종 접근이 가능한 바람/장애물/지형 조합을 목표로 해야 한다. 활공 거리를 지나치게 많이 잡은 조종사는 접근 경로의 장애물을 가로질러 활공을 늘리려는 유혹을 받을 수 있다. 이러한 이유로 때로는 풍향에 상관없이 장애물이 없는 지역으로 접근을 계획하는 것이 더 낫다. 착륙 지점에 도달하기 전에 비행 속도로 장애물과 충돌하는 것보다 ground roll의 끝 지점에서 장애물과 충돌하는 것이 훨씬 덜 위험하다.
적절한 지형에 비상 착륙을 하는 것은 조종사가 훈련을 통해 익히는 상황과 유사하기 때문에 여기서는 좀 더 비정상적인 상황만을 논의한다.
Confined Areas
가파른 하강을 하지 않고는 도달할 수 없는 나무들(혹은 장애물들) 사이의 개방된 공간을 선택해서는 안 된다.
의도하는 착륙 지점에 도달하였으나 남아있는 개방된 공간이 매우 제한적이라면 실속이 발생하기 전까지 착륙을 지연시키기 보다는 비행기를 지상에 강제로 내리는 것이 더 나을 수 있다. 비행기는 공중에 있을 때보다 지상에 착륙한 후에 더 빨리 감속한다. 특정 상황에서는 ground-looping, 혹은 landing gear를 올리는 것의 바람직성에 대해 고려할 수 있다.
바위투성이의 지형보다는 강이나 개울이 매력적인 대안이 될 수 있다. 조종사는 물, 혹은 개울 바닥에 날개가 걸리지 않는지 확인해야 한다. 도로에서의 착륙에도 같은 개념이 적용되나 주의해야 할 추가적인 이유가 하나 있다: 도로 양 쪽의 인공 장애물이 접근의 마지막 순간까지 보이지 않을 수 있다.
도로를 가로지르는 접근을 계획하는 경우 대부분의 고속도로, 그리고 시골의 흙길에는 전력선, 혹은 전화선이 평행하게 있음을 기억해야 한다. 따라서 지지 구조물이나 기둥들을 정확히 관찰해야만 한다.
Trees(Forest)
tree landing은 매력적인 후보지는 아니지만 다음과 같은 일반적 지침을 통해 생존 가능성을 높일 수 있다.
• 정상 착륙 외장(full flap, gear down)을 사용한다.
• 바람 쪽으로 heading을 유지하여 groundspeed를 낮게 유지한다.
• 최소 지시 속도로 접촉하되, 실속 속도 이하는 안 된다. 그리고 nose-high 착륙 자세로 비행기를 나뭇가지에 건다. 동체의 하부, 그리고 양쪽 날개가 초기 나무 접촉에 사용되면 균일하고 확실한 완충 효과가 제공됨과 동시에 windshield의 관통을 방지할 수 있다. [그림 18-4]
• 동체가 육중한 나무줄기와 직접 접촉하지 않도록 한다.
• 넓고 빽빽한 수관(나뭇가지)을 가진 낮고 촘촘한 나무들이 얇은 상단을 가진 높은 나무보다 훨씬 낫다. 후자는 자유 낙하 높이가 너무 높다(75ft 높이에서 자유 낙하 시 충격 속도는 약 40knots, 혹은 약 4,000fpm).
• 초기 나무 접촉은 가급적 대칭을 이루어야 한다. 즉, 양쪽 날개가 나뭇가지에서 동일한 저항을 받아야 한다. 이러한 하중 분포는 적절한 비행기 자세를 유지하는데 도움이 된다. 이는 또한 한 쪽 날개의 손실을 배제할 수 있다. 한 쪽 날개의 손실은 지상을 향한 빠르고 예측 불가능한 하강으로 이어진다.
• 비행기가 지상에 착륙한 후 육중한 나무줄기와의 접촉을 피할 수 없는 경우 적당한 간격의 두 나무 사이로 비행기를 향하여 양쪽 날개를 동시에 사용하는 것이 최선이다. 그러나 공중에 떠 있는 동안에는 이를 시도하지 않는다.
Water(Ditching) and Snow
제대로 수행된 water landing은 열악한 tree landing, 혹은 극도로 거친 지형에서의 착륙보다 감속의 격렬함이 덜하다. 또한 최소 속도에서 정상 착륙 자세로 ditch한 비행기는 착륙 시 즉시 가라앉지 않는다. 날개와 연료 탱크가 손상되지 않은 경우(특히 비어있을 때) 최소한 몇 분 동안은 떠있을 수 있다(심지어 high-wing airplane에서 객실이 수면 바로 아래에 있더라도).
넓고 잔잔한 물에 착륙할 때 수심의 깊이 감각을 잃을 수 있다. 이때 물을 향하여 비행하거나, 혹은 높은 고도에서 실속에 빠질 위험이 있다. 이러한 위험을 피하기 위해 가능하면 비행기를 “dragged in” 해야 한다. low-wing airplanes의 경우 intermediate flaps 이상을 쓰지 않는다. 완전히 연장된 플랩의 물 저항으로 인해 비대칭 플랩 고장이 발생하면 비행기 감속을 초래할 수 있다. AFM/POH에서 달리 권고하지 않는 한 retractable gear up을 유지한다.
눈에서의 착륙은 ditching처럼 수행되어야 한다(동일한 외장). 또한 감소된 시정, 그리고 넓은 지형에서의 깊이 감각 손실(white out)에 대해서도 마찬가지이다.
이륙 직후 성공적인 비상 착륙을 위해선 여러 가지 변수들, 그리고 조종사 조치들을 요인으로 포함한다. initial climb 도중 엔진 고장이 발생한 경우 조종사는 비행기의 기수를 낮추고 적절한 활공 자세를 만들어야 한다. 이후 엔진이 재시동 되지 않는다면 어떻게 할까? 바로 정면에 놓인 지점(혹은 이륙 경로의 약간 옆 지점)을 착륙 지점으로 선택할까 아니면 출발 지점으로 turn back을 할까? 결정을 만들 시간은 많지 않으며 고려해야할 것도 많다.
계속 직진하는 것, 혹은 약간의 선회를 하는 것은 조종사가 안전한 착륙 자세를 만들 수 있는 시간을 제공한다. 따라서 착륙은 조종사의 제어 하에서 가능한 한 천천히 이루어진다(정풍을 향해 이륙이 수행되었다 가정). 이는 부상 위험을 최소화하며 일반적으로 가장 위험이 낮은 선택지를 나타낸다(즉, 가장 안전한 선택지). 출발 지점으로 되돌아가는 것은 risk에 대한 보다 복잡한 분석 및 고려가 필요하다. 일부 도시의 공항에서는 출항 경로에 많은 위험이 있을 수 있다. 이 경우 조종사는 turn back을 수행할 수 있으나 단, 현재 위치로부터 비행기가 출발 지점에 도달할 수 있음이 명백하며 조종사가 turn back maneuver를 훈련 및 연습한 경우에만 가능하다.
저고도에서 엔진 고장이 발생한 이후 공항으로 되돌아가려는 것(이를 “the impossible turn”이라 부름)은 많은 도전을 제시한다. 충분한 고려와 훈련 없이 turn back을 시도하는 조종사에겐 상당한 행운이 필요할 것이다. 만약 비행기가 선회 도중 지상에 충돌할 경우 cartwheeling이 발생할 수 있다. 만약 선회 도중 기수를 충분히 낮추지 않을 경우 accelerated stall과 치명적 충돌이 발생할 수 있다. 성공적인 선회를 수행한 하였다 하여도 공항으로 되돌아가는 것은 보통 배풍 접근으로 이어진다. 배풍 착륙 훈련을 제대로 받지 못한 조종사는 groundspeed가 증가함에 따라 급해질 수 있다. 만약 착륙 지점에 도달할 수 없는 경우 증가한 groundspeed, 그리고 증가한 운동 에너지는 심각한 부상 가능성을 높인다.
이륙 도중 엔진 고장이 발생하여 활주로로의 turn back을 고려하는 경우 조종사는 특정 비행기의 선회 시 예상되는 고도 손실을 알아야 한다. 뿐만 아니라 선회를 수행한 이후 비행기가 물리적으로 활주로까지 활공할 수 있는지의 여부를 알아야 한다. 전통적으로 FAA는 다음과 같은 예를 들었다. 비행기가 이륙하여 지상 300ft(AGL)에 도달하였을 때 엔진 고장이 발생했다. [그림 18-5] 4초의 반응시간이 지난 후 조종사는 활주로 turn back을 선택한다. 표준율 선회(초당 3도의 방향 변화)를 사용할 경우 180도를 선회하는데 1분이 소요된다. 65노트의 활공속도에서 선회 반경은 2,100ft이므로 선회가 완료되면 비행기는 활주로로부터 한 쪽으로 4,200ft 떨어져 있다. 비행기를 활주로 쪽으로 향하게 만들려면 45도를 더 선회해야 한다. 이때 총 방향 변화는 225도(이는 75초)이며 여기에 반응시간 4초가 더해진다. 만약 비행기가 power-off glide 시 1,000fpm으로 하강한다면 비행기는 총 1,316ft를 하강하여 활주로로부터 1,016ft 아래에 놓인다.
앞선 예시는 turn back을 시도할 경우 더 높은 bank angle이 필요한 이유를 나타낸다. 표준율 선회, 혹은 shallow turn은 시간을 너무 많이 소모하고 거리를 너무 많이 소모하여 적절하지 못한 해결책을 만들어낸다.
상승 도중 엔진 고장을 시뮬레이션한 후 해당 비행기의 안전 고도로부터 양방향 선회를 수행하는 연습이 turn back 훈련에 포함된다. 이러한 연습을 통해 일정한 고도 손실, 그리고 활공 steep turn 수행 시 accelerated stall을 피할 수 있는 능력이 이루어져야 한다. 조종사는 실속 경고에 주의를 기울이고 적절히 대응해야 하며 필요에 따라 날개 하중을 줄여야 한다. 훈련 도중 손실되는 고도에는 변화가 있을 것이다. 실제 비상상황 도중 예상되는 고도 손실은 훈련 도중 확인된 범위 중 가장 높은 값일 수 있음을 조종사는 예측해야 한다. 비행기의 상승 성능을 평가하고, turn back을 수행할 더 나은 방향을 결정하고(보통 측풍을 향해), 선회 이후 지상으로부터의 고도를 예측하고, 착륙 지점까지의 거리를 알고, 비행기의 활공 성능을 통해 착륙 지점까지 도달할 수 있는지를 안다면 훈련은 성공적이다. 어떤 비행기들은 일반적으로 돌아올 수 없고, 어떤 비행기들은 특정한 조건에서만 돌아올 수 있으며, 어떤 비행기들은 일반적으로 돌아올 수 있다. 성공적인 turn back으로 이어지지 않는 한 turn back을 시도해서는 안 된다.
출항 활주로로 turn back을 하기 위해 180도 이상의 방향 변화가 필요할 수 있다. 또한 turn back으로 인해 활주로를 overshoot 하는 경우가 있을 수 있다. 이때 조종사는 turn back을 완료한 이후 몇 초 이내에 aiming point를 감지하여 필요한 조정을 해야 한다. 저고도에서의 turn back은 학생 조종사, 비행시간이 적은 조종사, 훈련되지 않은 조종사, 충분한 숙련도가 없는 조종사, 그리고 착륙 활주로로 돌아가기 위한 활공 성능이 불충분한 비행기를 조종하는 조종사에게 risk를 야기한다. 이륙 후 emergency turn back을 언제, 그리고 어떻게 수행하는지에 관심이 있는 조종사는 공인된 교관의 교육을 받아야 한다. 이때 교관은 훈련 도중 사용되는 특정 모델에서의 “the impossible turn” 현실성(혹은 비현실성)을 설명 및 입증할 수 있어야 한다.
비상강하(emergency descent)는 비상 착륙을 위해 최대한 빠르게 낮은 고도나 지상으로 하강하는 기동이다. [그림 18-6] 통제 불가능한 화재, 갑작스러운 객실 여압 상실, 혹은 즉각적이고 빠른 하강을 요구하는 그 외 상황으로 인해 이 기동이 필요할 수 있다. 그 목표는 비행기의 구조적 한계를 초과하지 않으면서 최대한 빠르게 비행기를 하강시키는 것이다. simulated emergency descents를 수행하는 경우에는 아래의 다른 항적을 확인하기 위해, 그리고 이용 가능한 비상 착륙 구역을 둘러보기 위해 선회가 동반되어야 한다. 무선 교신을 통해 해당 지역의 다른 항공기에게 하강 의도를 알리는것이 적절할 수 있다. 하강을 수행할 때 비행기의 positive load factors(G forces)를 유지하기 위하여 약 30 ~45도의 bank angle을 설정한다.
비상강하 훈련은 제조업체가 권장하는 대로 수행되어야 한다(외장과 속도 포함). 출력은 idle로 감소되어야 하며 propeller control(만약 장비한 경우)은 low pitch(혹은 high rpm) position에 놓여야 한다(단, 제조업체가 금지하는 경우에는 제외). 이를 통해 프로펠러는 공기역학적 브레이크 역할을 수행하여 하강 도중 과도한 속도가 방지될 수 있다. landing gear와 flaps는 제조업체가 권장하는 대로 연장되어야 한다. 이는 최대 항력을 제공하여 과도한 속도 없이 최대한 신속하게 하강할 수 있게 해준다. 조종사는 비행기의 속도가 VNE(never-exceed speed), VLE(maximum landing gear extended speed), 혹은 VFE(maximum flap extended speed)를 초과하도록 만들어서는 안 된다. 엔진 화재의 경우 높은 속도로 하강하면 불이 꺼질 수 있다(단, 비행기 구조의 약화도 고려되어야 함). 난기류 조건에서 하강이 수행되는 경우에는 VA(design maneuvering speed)도 준수되어야 한다. 특정 절차에 부합하는 최대 허용 속도에서 하강이 이루어져야 한다. 이는 높은 항력과 높은 하강률을 제공한다. 안전을 위해 충분히 높은 고도에서 비상강하로부터 회복해야 한다.
훈련 및 연습 도중 하강이 설정 및 안정화 되었다면 하강을 종료한다. 피스톤 엔진이 장착된 비행기의 경우 엔진 실린더의 과도한 냉각을 방지하기 위해 장시간의 연습을 피해야 한다.
비행 중 화재는 즉각적이고 결정적인 조치를 요구한다. 조종사는 특정 비행기의 AFM/POH에 포함된 이러한 비상 상황을 충족하기 위해선 아래에 설명된 절차들을 숙지해야 한다. 이 교재의 목적상 비행 중 화재는 engine fires, electrical fires, 그리고 cabin fires로 분류된다.
Engine Fire
비행 중 엔진실 화재는 인화성 물질(예를 들어 연료, 오일, 혹은 유압유)이 뜨거운 표면에 닿는 고장이 발생한 경우에 일어난다. 이러한 문제는 엔진 자체의 기계적 고장, 엔진 구동 액세서리의 기계적 고장, 흡기 시스템이나 배기 시스템의 결함, 혹은 라인의 고장으로 인해 발생할 수 있다. 엔진실 화재는 또한 정비 실수로 인해 발생할 수 있다(예를 들어 부적절하게 설치/고정된 라인, 혹은 이음쇠로 인해 누출 발생).
엔진실 화재는 엔진 cowling area에서 발생하는 연기 및/혹은 불꽃으로 나타날 수 있다. 불꽃이나 연기가 조종사에게 보이지 않는 경우의 엔진실 화재는 변색, 거품, 그리고/혹은 엔진 cowling 표면이 녹아내리는 것으로 나타날 수 있다. 조종사가 비행 중 엔진실 화재를 인지할 때쯤이면 보통 화재가 많이 발달해 있다. 화재 발견 시 천 단계는 엔진으로 공급되는 연료를 차단시키는 것이다(단, 비행기 제조업체가 AFM/POH에서 달리 지시하지 않는 한). 이는 mixture control을 idle cut off position으로 두고 fuel selector shutoff valve를 OFF position으로 둠으로써 이루어진다. ignition switch는 ON 상태로 두어야 한다. 이는 fuel selector/shutoff valve와 엔진 사이의 연료 라인들, 그리고 구성 요소들에 남은 연료를 모두 사용하기 위함이다. 이 절차를 수행하면 엔진실에 연료가 부족해져 화재가 자연스럽게 꺼질 수 있다. 불꽃이 꺼진 이후 엔진을 재시동 하지 않는다.
엔진실 화재가 오일로 발생한 경우엔 검은 연기가 발생한다(반면 연료로 인한 화재는 밝은 오렌지색 화염을 발생). 이때 조종사는 feathering, 혹은 그 외의 수단(예를 들어 정속 프로펠러의 경우 pitch control lever를 minimum rpm position으로 둔 다음 프로펠러가 회전을 멈추기 전까지는 감속을 위해 기수를 든다)을 사용하여 프로펠러 회전을 중지시키는 것을 고려해야 한다. 이러한 절차는 engine-drive oil(혹은 hydraulic) pump가 가연성 유체를 계속하여 공급하는 것을 방지한다.
일부 light airplane의 비상절차 체크리스트는 electrical master switch를 끄도록 지시한다. 그러나 화재의 원인이 전기적이지 않는 한, 혹은 비상 착륙이 임박하지 않는 한, 전기 시스템을 비활성화 시키는 것은 distress message 전송을 위한 라디오 사용이 불가해짐(또한 ATC가 transponder returns를 잃게 됨)을 고려해야 한다.
출력이 없는 single-engine airplanes는 forced landing을 할 수밖에 없다. twin-engine airplanes는 가장 가까운 공항까지 비행을 계속하기로 선택할 수 있다. 그러나 날개가 심하게 손상되어 구조적 고장으로 이어질 수 있다는 가능성을 고려해야 한다. 짧지만 강렬한 화재라도 상당한 구조적 손상을 초래할 수 있다. 어떤 경우에는 화재가 조종사의 시야 바깥에서 계속하여 발생할 수 있다(twin-engine의 경우 날개의 아래에서, 혹은 single-engine의 경우 engine cowling에서). 진화된 것으로 보이는 엔진룸 화재는 공기 흐름 패턴과 속도의 변화로 인해 다시 불붙는 것으로 알려져 있다.
조종사는 비행기의 emergency descent 절차를 숙지하고 있어야 한다. 조종사는 또한 다음 사항을 명심해야 한다:
• 비행기에 심각한 구조적 손상이 발생한 상태일 수 있다. 이때 비행기는 언제든 조종 능력을 상실할 수 있다.
• 비행기는 여전히 불타고 있을 수 있으며 폭발할 수도 있다.
• 비행기는 소모품이다. 중요한 것은 탑승자들의 안전이다.
Electrical Fires
전기적 화재의 초기 징후는 보통 단열재가 타는 독특한 냄새이다. 전기적 화재가 감지되었다면 조종사는 circuit breakers, 계기, 항전 장비, 그리고 등화들을 점검하여 고장 난 회로를 식별해야한다. 고장 난 회로를 쉽게 식별 및 분리할 수 없다면 battery master switch와 alternator/generator switches를 꺼야 한다(단, 비행 상황이 허용되는 경우). 이는 화재의 가능 원인을 제거할 수 있다. 그러나 이미 점화된 물질은 계속하여 연소될 수 있다.
만약 전력이 절대적으로 필요한 상황이라면 다음을 통해 고장 난 회로를 식별 및 분리할 수 있다.
1. electrical master switch를 OFF한다.
2. 모든 각각의 electrical switches를 OFF한다.
3. master switch를 다시 ON한다.
4. 화재 징후 이전에 켜져 있던 electrical switches를 한 번에 하나씩 켠다. 이후 짧은 시간 경과를 두어 냄새, 연기, 혹은 불꽃의 징후를 확인한다.
그러나 이 절차는 원래의 문제를 다시 발생시킨다. 가장 신중한 행동 방법은 가능한 한 빨리 착륙하는 것이다.
Cabin Fire
객실 화재는 다음 세 가지 원인 중 하나로부터 발생한다: (1) 조종사나 승객의 부주의한 흡연, (2) 전기적 시스템 고장, 혹은 (3) 난방 시스템 고장. 객실에서 발생한 화재는 두 가지 즉각적인 요구 사항을 제시한다: 화재를 진입하고 가능한 한 빨리 비행기를 안전하게 착륙시키는 것. 고장 난 시스템을 식별 및 끔으로서 객실의 화재나 연기를 막을 수 있다. 대부분의 경우 cabin air vents를 열어 실내의 연기를 없앨 수 있다. 이러한 작업은 소화기(만약 사용 가능한 경우)를 사용한 이후에만 수행되어야 한다. 그런 다음 cabin air control을 열어 실내의 연기와 매연을 모두 제거할 수 있다. cabin air vents를 열었을 때 연기가 심해질 경우 이를 즉시 닫아야 한다. 이는 난방 시스템, nose compartment baggage area(만약 장비한 경우)에서 화재가 발생한 가능성을 나타내거나, 혹은 공기 흐름의 증가가 화재를 키우고 있음을 나타낸다.
여압 비행기의 경우 가압 공시 시스템이 객실 연기를 제거한다. 그러나 연기가 심할 경우 상공에서 감압을 수행해야 하거나(단, 모든 탑승자가 산소를 이용할 수 있는 경우), 혹은 emergency descent를 수행해야 할 수 있다.
여압이 되지 않는 single-engine 및 light twin-engine airplanes의 경우 foul weather windows를 열어 기내 연기를 배출하려 시도할 수 있다. 이때 만약 화재가 더 심해질 경우 창문들 즉시 닫아야 한다. 만약 연기가 심할 경우 승객과 승무원은 산소마스크를 사용해야 하며(만약 사용 가능한 경우) 조종사는 즉시 하강을 수행해야 한다. 또한 일부 비행기에서는 landing gear, 그리고/혹은 wing flaps를 내리는 것이 객실 연기 문제를 악화시킬 수 있음을 조종사는 알아야 한다.
wing flaps를 연장할 수 없는 경우 no-flap 접근 및 착륙이 필요하다. light airplanes의 경우 no-flap 접근 및 착륙은 특별히 어렵거나 위험하지 않다. 그러나 이러한 기동을 수행할 때 고려해야 할 특정 요소가 있다. no-flap 착륙은 상당히 긴 활주로를 필요로 한다. 필요한 착륙 거리의 증가는 최대 50%가 될 수 있다.
wing flaps를 올린 상태로 장주 패턴을 비행하는 경우 고도 유지를 위해선 비행기가 상대적으로 nose-high attitude이어야 한다(flaps가 연장된 비행 상태와 비교하였을 때). 플랩의 항력 이점 없이 고도를 줄이는 것은 문제가 될 수 있다. 고도를 줄이기 위해 급강하할 필요성을 없애려면(또한 이는 그 결과 과도한 증속으로 이어짐) 더 넓고 더 긴 장주 패턴이 필요할 수 있다.
플랩이 올라간 상태에서 착륙을 위해 출력을 줄임에 따라 비행기는 pitch 축과 roll 축에 대해 덜 안정적이게 된다. 플랩이 없다면 비행기는 roundout 도중 상당히 float 하려는 경향이 있다. 조종사는 지나치게 빠른 속도에서 비행기를 활주로에 강제로 착륙시키려는 유혹을 피해야 한다. 플랩이 없기 때문에 과도하게 flare하려 해서도 안 된다. 이는 꼬리가 활주로에 부딪히게 만들 수 있기 때문이다.
Asymmetric(Split) Flap
asymmetric “split” flap은 하나의 플랩이 올라가거나, 혹은 내려가는 반면 반대쪽 플랩은 제자리에 유지되는 상황이다. 이러한 문제는 wing flaps가 올라갈/내려갈 때 flap deflection이 더 적은 날개 쪽으로 확연한 roll이 발생하는 것으로 나타난다.
split flap 상황에서 마주하는 roll은 반대쪽 aileron을 통해 상충된다. 플랩 연장으로 인해 발생한 항력은 yaw를 발생시킨다. 이는 상당한 반대쪽 rudder를 필요로 하여 그 결과 cross-control condition을 만들어낸다. 날개 수평 자세를 유지하기 위해서는 거의 full aileron이 필요할 수 있다(특히 접근 및 착륙을 위해 속도가 감속된 경우). 조종사는 플랩이 연장된 측면 쪽에서 측풍이 부는 경우 착륙을 시도해서는 안 된다. 왜냐하면 측풍 보상을 위해 필요한 roll control 여유가 없을 수 있기 때문이다.
spilt flap 상황에서의 접근 및 착륙 도중에는 정상 속도보다 높은 속도가 필요하다. 조종사는 과도한 flare로 인한 비대칭 실속, 그리고 이후의 제어 상실 위험을 무릅쓰지 않아야 한다. 차라리 flaps-up 실속 속도 이상의 안전 여유를 둔 속도에서 착륙이 발생하도록 비행해야 한다.
Loss of Elevator Control
많은 비행기에서 elevator는 두 개의 케이블로 제어된다: “down” cable과 “up” cable. 일반적으로 이러한 케이블 중 하나만 고장 나거나, 혹은 끊어진 경우 elevator 제어가 완전히 상실되는 것은 아니다. 대부분의 비행기에서 케이블이 고장 나면 pitch 제어의 일부가 손실된다. “up” elevator cable이 고장 난 경우(“down” elevator는 손상되지 않고 제대로 기능) 조종간이 쉽게 뒤로 움직여지긴 하나 반응이 발생하지는 않는다. 그러나 neutral position 너머의 조종간 전방 움직임은 nose-down attitude를 만들어낸다. 반대로 “down” elevator cable이 고장 난 경우 조종간을 전방으로 움직였을 시 반응이 발생하지 않는다. 그러나 조종사는 조종간을 뒤로 움직임으로써 pitch attitude를 일부 제어할 수 있다.
up-elevator control이 안 되는 경우 조종사는 다음을 통해 pitch 제어를 유지할 수 있다:
∙상당한 nose-up trim을 적용한다.
∙원하는 자세를 만들고 이를 유지하기 위해 조종간을 앞으로 민다.
∙기수를 낮추기 위해선 전방 압력을 증가시킨다. 기수를 들기 위해선 전방 압력을 풀어준다.
∙착륙을 위한 flare 도중에는 전방 압력을 풀어준다.
down-elevator control이 안 되는 경우 조종사는 다음을 통해 pitch 제어를 유지할 수 있다:
∙상당한 nose-down trim을 적용한다.
∙원하는 자세를 만들고 이를 유지하기 위해 조종간을 뒤로 당긴다.
∙기수를 낮추기 위해선 후방 압력을 풀어준다. 기수를 들이 위해선 후방 압력을 증가시킨다.
∙착륙을 위한 flare 도중에는 후방 압력을 증가한다.
trim 메커니즘은 비행 중 primary control 고장 발생 시 유용할 수 있다. 예를 들어 비행 중 객실과 elevator 사이의 연결 고장이 발생한 경우 elevator가 바람을 향해 자유롭게 weathervane 하도록 둔다. 이때 trim tabs를 사용하여 제한 범위 이내로 elevator를 올리거나 내릴 수 있다. trim tabs는 저속과 같은 상황에서는 일반적인 조종간 제어만큼 효과적이지 않다. 그러나 안전한 착륙을 가능하게 할 정도의 긍정적인 효과는 가진다.
elevator가 움직이지 못하게 되어 elevator control 제어가 완전히 상실된 경우 출력, 그리고 flap 연장의 다양한 조합이 어느 정도 pitch control을 제공한다. 그러나 이러한 상황에서는 성공적 착륙이 문제가 될 수 있다.
Landing Gear Malfunction
landing gear가 제대로 작동하지 않음을 확인한 다음 AFM/POH에 포함된 gear 연장을 위한 대체 방법을 사용하여도 gear에 반응이 없다면 gear-up landing이 불가피하다고 간주된다. 조종사는 가능하다면 crash and rescue facilities가 있는 공항을 선택해야 한다. 조종사는 비상 장비를 대기시키는 요청을 해야 한다.
착륙 표면을 선택할 때는 보통 매끄럽고 단단한 표면이 거칠고 개량되지 않은 잔디보다는 손상을 덜 야기한다는 것을 고려해야 한다. 그러나 단단한 표면은 연료 점화를 발생시킬 수 있는 불꽃을 만들어낸다. 조종사는 활주로 표면이 foam 되도록 요청할 수 있다(만약 공항에 이러한 장비를 가지는 경우). 조종사는 남은 연료를 연소시키는 것을 고려해야 한다. 이는 착륙 속도의 감소, 그리고 화재 가능성을 줄여준다.
landing gear 고장이 하나의 main landing gear leg로 제한되는 경우 최대한 그쪽 날개의 연료를 많이 소비하여 그 무게를 줄여야 한다. 무게의 감소는 landing roll 도중 그쪽 날개가 표면에 닿는 것을 최대한 지연시키게 해준다. 충격 속도가 감소하면 손상이 줄어든다.
한 쪽 landing gear leg가 연장되지 않는 경우 사용 가능한 gear legs로 착륙하거나, 혹은 gear legs를 올린 상태로 착륙할 수 있다. 하나의 main gear로 착륙하면 보통 착륙 이후 고장 난 gear leg가 있는 방향으로 강하게 틀어진다. 착륙 활주로가 좁거나, 혹은 활주로 가장자리에 도랑과 장애물이 있는 경우에는 착륙 후 최대의 방향 제어가 필요하다. 이러한 상황에서는 세 개의 기어를 모두 올린 상태에서 착지하는 것이 가장 안전한 조치일 수 있다.
한쪽 main gear를 올린 상태에서(반대편 main gear, 그리고 nose gear는 내려진 상태) 착륙하기로 결정한 경우 날개 수평 상태에서 nose-high attitude로 착지가 이루어져야 한다. 속도가 감소함에 따라 main gear가 없는 쪽 날개가 최대한 떠있는 상태를 유지하기 위해 필요한 aileron 조작을 적용해야 한다. [그림 18-7] 날개가 지면에 닿으면 그 방향을 향해 발생하는 강한 yaw를 예상할 수 있다. 방향 제어를 어느 정도 유지하기 위해선 full opposite rudder와 적극적인 제동을 사용할 준비가 되어 있어야 한다.
nose-wheel이 올라간 상태에서(main gear는 연장된 상태) 착륙할 때 조종사는 거의 full up-elevator가 적용될 때까지 기수를 지면으로부터 떨어트려야 한다. [그림 18-8] 그 다음 기수가 지면을 향해 천천히 안착하도록 back pressure를 풀어주어야 한다. full up-elevator를 유지하게 되면 속도 감소에 따라 기수가 갑자기 지면으로 떨어져 burrowing, 혹은 추가적 손상을 초래할 수 있다. landing roll 도중 브레이크 압력을 가해서는 안 된다(단, 장애물과의 충돌 회피를 위해 적대적으로 필요한 경우 제외).
nose gear만 연장된 상태에서 착륙하는 경우 nose-high attitude에서 동체 구조의 뒷부분이 닿도록 해야 한다. 이러한 절차는 porpoising, 혹은 wheelbarrowing을 방지하는데 도움이 된다. 그런 다음 nose-wheel이 점진적으로 착지하도록 만든 뒤 필요에 따라 방향 제어를 위해 nose-wheel steering을 사용한다.
