unusual attitude는 일반적으로 계기 비행 도중 의도하지 않은, 혹은 예상하지 못한 자세로 불린다. 이러한 unusual attitudes는 기본 계기 비행의 일부로서 학생 조종사 훈련 중에 소개된다. 그리고 계기 한정, 항공기 형식 한정, 그리고 운송용 조종사 자격의 일부로서 계속하여 훈련 및 시험된다. 조종사는 unusual attitude를 유발할 수 있는 조건이나 상황에 대하여 배우며 이를 어떻게 인지하는지, 그리고 어떻게 회복하는지에 초점을 맞춘다.
Unusual Attitudes Versus Upsets
upset의 정의를 고려하였을 때 unusual attitude와 upset 사이에는 몇 가지 중요한 차이가 있다. upset의 경우 다음과 같다:
∙실속 상황을 포함한다.
∙overspeeds, 혹은 주어진 비행 조건에 대해 부적절한 속도를 포함한다.
∙규정된 매개변수를 가진다. 예를 들어, 훈련 목적을 위해 교관이 항공기를 15도의 pitch up attitude 와 30도의 bank angle로 둔 뒤 학생에 회복을 지시할 수 있다. 이는 unusual attitude로 간주될 것이지만 upset 매개변수를 충족하지는 않는다.
∙startle effect로 이어질 수 있는 의도치 못한 상황에 초점을 둔다. 예를 들어, unusual attitude 훈련 도중 조종사는 종종 눈을 감으라 지시를 받는다. 이는 surprise를 사라지게 만든다.
upset으로 이어져 LOC-I 사고가 발생하는 네 가지 기여 요인들은 다음과 같다:
1. Environmental factors
2. Mechanical factors
3. Human factors
4. Stall-related factors
Environmental Factors
난기류, 혹은 짧은 거리 내에서의 큰 풍속 변화는 upset과 LOC-I를 야기할 수 있다. 다양한 유형의 난기류(예를 들어 청천난기류, 산악파, 윈드시어, 그리고 뇌우나 마이크로버스트)로 이어질 수 있는 조건에 대한 인식을 유지한다. 다른 항공기의 wake turbulence 또한 upset과 LOC-I로 이어질 수 있다.
착빙은 에어포일 위의 원활한 공기 흐름을 파괴하여 항력을 증가시킴과 동시에 에어포일의 양력 생성 능력을 저하시킬 수 있다. 이는 항공기 성능을 크게 저하시킬 수 있다. 만약 올바르게 처리되지 못할 경우 실속이 발생할 수 있다.
Mechanical Factors
현대의 비행기와 장비는 매우 신뢰할 수 있지만 변칙이 발생하지 않는 것은 아니다. 이러한 기계적 고장 중 일부는(예를 들어 비대칭 플랩, 조종간의 고장, 그리고 trim 고장) 정상적인 비행을 벗어나게 만들 수 있다.
autoflight system의 오작동, 혹은 오용으로 인해서도 upset이 발생할 수 있다. 진보된 자동화는 변칙의 원인을 가릴 수 있다. autopilot과 autothrottles를 해제함으로써 조종사가 비행기를 직접 조종하여 문제의 원인을 없앨 수 있다. 이러한 이유 때문에 조종사는 autopilot/autothrottles를 사용하지 않고도 모든 비행 조건에서 수동으로 비행할 수 있는 숙련도를 유지해야 한다.
이러한 비행 중 변칙들을 예방할 수 없을 수 있다. 그러나 시스템에 대한 지식, 그리고 AFM/POH가 권장하는 절차들은 그 영향을 최소화 하여 upset을 방지하는데 도움이 된다. 계기 고장에 대하여 upset, 그리고 이후의 LOC-I를 방지하는 것은 보조 계기와 partial panel 운영에 대한 조종사의 숙련도에 따라 달라질 수 있다.
Human Factors
VMC to IMC
사고 보고에 따르면 VMC(visual meteorological conditions)에서 marginal VMC, 그리고 IMC로 계속하여 VFR 비행을 하는 것이 LOC-I의 원인임을 나타낸다. 자연 수평선의 상실은 vertigo, 혹은 공간정위 상실을 경험할 가능성을 상당히 증가시킨다. 이는 upset으로 이어질 수 있다.
IMC
IMC 하에서 운영할 경우 상황에 대한 인식을 유지해야 한다.
Diversion of Attention
비행 중 변칙, 혹은 고장으로 인한 직접적인 영향이 아니어도 만약 조종사가 기본적인 비행 제어로부터 주의를 딴 데로 돌릴 경우 upset으로 이어질 수 있다. 자동화 시스템을 모니터링 하지 못하거나, 그러한 시스템을 과도하게 의존하거나, 혹은 그러한 시스템에 대한 지식과 경험이 불완전한 경우에도 upset으로 이어질 수 있다. 단순히 비행기를 조종하는 동안 항전 장비, 혹은 항법 장비를 설정하려는 경우에도 diversion of attention이 발생할 수 있다.
Task Saturation
안전의 여유는 조종사의 능력, 그리고 요구되는 업무간의 차이이다. upset, 그리고 이로 인한 LOC-I는 요구 사항들이 본인의 능력을 초과할 때마다 발생할 수 있다. 예를 들어, 비행기가 거의 뒤집혀진 상태에서 수직 방향으로 roll 해야 하는 upset은 조종사 훈련 동안 배운 것 이상의 기술을 요구할 수 있다. 다른 예시로, 피로한 조종사가 야간에 부주의하게 IMC에 진입함과 함께 vacuum pump 고장이 발생하였다면, 혹은 IMC에서 비행 도중 pitot heat을 켜지 않았다면 방향 감각을 잃어 비행기를 제어하지 못하게 될 수 있다. 이는 본인 능력의 초과, 그리고 연습되지 못한 partial panel flight 때문이다. 또한 필요 이상의 저고도 비행, 그리고 지상에서의 즉흥적인 시연 도중 조종사 본인의 능력이 초과되어 치명적인 결과를 초래할 수 있다.
Sensory Overload/Deprivation
upset 도중에는 비행기에서 발생하는 warnings, annunciations, instrument indications, 그리고 그 외의 신호들을 적절히 상관시키는 능력이 제한될 수 있다. upset을 직면한 조종사는 다수의, 혹은 동시다발적인 시각, 청각, 및 촉각 경고를 마주할 수 있다. 때로는 예상되는 warnings가 제때 나타나지 않는 경우가 있다. 이러한 warnings가 많다면 조종사의 주의가 분산될 수 있다.
시급한 정보를 주의 산만으로부터 분리하는 능력은 비행기와 그 시스템에 대한 연습, 경험, 그리고 지식을 필요로 한다. 제시된 정보들을 확증하기 위해, 그리고 정보가 누락되었거나 유효하지 않은지를 확인하기 위해 cross-checks가 필요하다. 예를 들어, stall warning system에 고장이 발생하여 실속에 가까워지는지 경고하지 않을 수 있다. 따라서 실속과 LOC-I를 피하기 위해선 그 외의 단서들이 사용되어야 한다. 이러한 단서들에는 공기역학적 진동, roll authority 상실, 혹은 하강 저지 불가가 포함된다.
Spatial Disorientation
공간정위 상실은 많은 비행기 upset 사고에서 중요한 요소였다. 2008년부터 2013년까지의 사고 데이터에서 공간정위 상실과 관련된 사고가 거의 200건을 보이며 그 중 70% 이상이 치명적이었다. 모든 조종사들은 야간, 혹은 특정한 기상 조건에서 비행하는 동안 잘못된 감각으로 인한 착각에 취약하다. 이러한 착각은 조종사가 느끼는 자세와 실제 자세계 지시간의 차이로 이어질 수 있다. 공간정위 상실에 빠진 조종사들은 방향 오류를 인지하지 못할 수도 있다. 조종사가 비행계기, 혹은 바깥 참조물로부터 주의를 돌려야하는 업무를 하는 동안에 많은 upsets가 발생한다. 그 외로 신체 감각과 비행계기간의 차이는 인지하였으나 그 차이를 해결하지 못하여 비행기가 비행경로로부터 벗어나게 만든다.
1. Recognized spatial disorientation: 조종사가 현재 발달중인 upset, 혹은 upset 상황을 인지하여 안전하게 상황을 수정할 수 있음.
2. Unrecognized spatial disorientation: 조종사가 현재 upset이 발달중인지, 혹은 upset이 이미 발생하였는지를 인지하지 못함. 이로 인해 LOC-I 예방을 위한 근본적 결정이나 수정 조치를 하지 않음.
3. Incapacitating spatial disorientation: 조종사는 다음의 조합들로 인하여 회복을 수행하지 못할 수 있다: (a) 상황을 이해하지 못함 (b) 상황을 완화, 혹은 수정하는데 필요한 기술 부족 (c) 발생하는 일을 대처하는데 필요한 심리적, 혹은 생리적 능력 초과.
surprise는 조종사의 예상을 깨버려 상황에 대응하는데 사용되는 정신적 과정에 영향을 미칠 수 있는 뜻밖의 경우이다. startle은 조종사의 예상을 깨버리는 갑작스럽고 강렬한 상황에 노출되었을 때 발생하는 무의식적 근육 반사, 증가하는 심박 수, 혈압 등등이다.
예상치 못한 상황에 대한 이러한 인간의 반응들은 예부터 비행 훈련 도중 과소평가 되었거나, 혹은 심지어 무시되었다. 현실은 조종사가 종종 upset 상황으로부터 surprise, 혹은 startle response를 경험한다는 것이다. startle이 surprise로 이어질 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 조종사들은 시나리오 기반 훈련을 통해 surprise reaction이나 startle response가 저하되는 것을 막을 수 있다. 이러한 훈련에서 교관은 사실적인 주의 산만을 포함시킴으로써 startle이나 surprise를 유발시킬 수 있다. 훈련 시나리오가 효과적이기 위해서는 조종사의 긴장 수준을 높일 수 있을 만큼 risk나 위협에 대한 인식이 있어야 한다. 이러한 시나리오는 실제 upset에 대한 심리적/생리적 반응을 완화하도록 준비하는데 도움이 될 수 있다.
Upset Prevention and Recovery Training(UPRT)
upsets는 의도적인 비행 기동이 아니다. 따라서 upsets는 보통 예상치 못하다. 미숙한, 혹은 충분히 훈련되지 못한 조종사가 예상치 못한 비정상 자세에 반응할 경우 보통 의도적이지 못하고 본능적이다. 이러한 조종사는 목적 없이 과도한 속도에서, 혹은 낮은 고도에서 갑작스러운 힘으로 반응한다. 이는 난기류 조건에서는 더욱 위험하다.
상황 판단 및 비행기 조작에 대한 적절한 upset 회복 훈련이 없다면 비정상 비행 자세가 치명적인 LOC-I 사고의 가능성으로 빠르게 악화될 수 있다. 따라서 UPRT는 upsets의 예방 교육, 그리고 이러한 상황이 발생하였을 시의 회복 교육에 집중한다. [그림 5-1]
∙upset 예방은 정상 비행기 상태에서의 이탈을 피하기 위한 조종사 행동을 의미한다. 인지 및 예방 교육은 사고를 방지하는 역할을 한다. upset 상황의 조기 인식, 그리고 적절한 예방 조치가 결합될 경우 LOC-I 사고로 악화될 수 있는 상황을 완화할 수 있다.
∙발달 중인 upset, 혹은 완전히 발달한 upset으로부터 비행기의 고도, 속도, 혹은 자세를 정상 상태로 되돌리는 조종사 조치를 회복이라 부른다. 회복 훈련은 피할 수 없는, 혹은 부주의로 인해 직면한 upset의 결과로 발생하는 사고를 줄이는 역할을 한다. 조종사는 upset 상황의 발달을 인지하는 즉시 정상 비행 상태로 회복하는 방법을 배울 수 있다. 조종사의 조종간 입력과 출력 조정은 roll, yaw, 그리고 pitch, 혹은 비행 속도의 변화량과 그 정도에 비례해야 한다(단, 지상 충돌이 임박한 경우 제외). 이는 비행기에 과도한 응력을 가하지 않기 위함이다.
UPRT Training Core Concepts
upset은 시간이 관건인 상황이다. 이러한 상황은 비정상적이고 익숙하지 않은 자세로 주어질 수 있는데, 이는 때때로 반직관적인 조종간 움직임을 필요로 한다. upset은 극심한 공포, 정신적 능력 저하, 그리고 공간정위 상실로 인해 생명을 위협하는 상황에 빠뜨릴 수 있다. 실제 upset 상황에서는 보통 반응할 시간이 거의 없다. 그러나 이러한 상황을 훈련한다면 실제 예상치 못한 upset 발생 시 놀람을 줄이고 혼란을 완화할 수 있다. 이 목적은 악화중인 위협, 혹은 감각의 과부하를 신속하게 인지함으로써 upset을 신속하게 식별 및 수정할 수 있도록 하는 것이다.
UPRT의 첫 번째 단계는 비행기가 비행경로, 혹은 비행 속도를 벗어나기 시작할 때 언제든지 인지하는 것이다. 조종사는 어떤 조치를 취해야 하는지 확인 및 결정해야 한다. 시각적인 단서, 혹은 계기의 지시가 예상과는 다른 경우 조종사는 upset이라 가정하고 자세, 계기 오차, 혹은 계기 고장 확인을 위해 cross-check를 수행해야 한다.
최대 효과를 얻기 위해 UPRT 개념이 정확하게, 그리고 위협적이지 않은 방식으로 전달되는 것이 중요하다. 긍정적인 경험을 통해 개념을 강화할 경우 조종사 이해의 깊이, 기술의 유지, 그리고 계속적인 훈련 욕구가 크게 향상된다. 또한 세밀하게 구조화된 환경에서 훈련함으로써 비행 중 예기치 못한 상황 발생 시 조종사가 보다 신속하게, 결정적이게, 그리고 침착하게 대응할 수 있도록 도울 수 있다. 그러나 다른 많은 기술들과 마찬가지로 upset 예방 및 회복에 필요한 기술들은 퇴화하기 쉽다. 따라서 훈련을 통해 지속적인 강화가 필요하다.
airplane과 FSTD(flight simulation training device)에서 UPRT를 수행할 때 시계 조건, 그리고 계기 조건에서 모두 수행되어야 한다. 이는 두 상황에서의 인지 및 회복을 연습하기 위함이다. UPRT는 생리학적 요인의 일부를 경험 및 인지할 수 있도록 해야 한다(예를 들어 upset 상황에서 시각적 단서로 인해 발생할 수 있는 혼란과 방향정위상실). 90도를 초과하는 bank angle에서의 회복을 포함하는 훈련은 upset의 인지 및 회복을 위한 조종사의 전반적인 지식과 기술을 더해줄 수 있다. 이러한 훈련을 위해 비행기나 FSTD의 적합성, 그리고 교관의 자격을 확인해야 한다.
upset 예방 및 회복 훈련은 곡예비행 훈련과는 다르다. [그림 5-2] 곡예비행 훈련 도중 조종사는 기동을 알고 예상하고 있기 때문에 크게 놀라지 않는다. 곡예비행 훈련의 주요 목표는 곡예비행이 가능한 비행기를 3차원 상에서 의도적이고 정확하게 조종하는 방법을 가르치는 것이다. UPRT의 주요 목표는 LOC-I로 이어질 수 있는 상황을 피하고, 예방하고, 회복하기 위하여 갑작스러운 긴장을 극복하도록 돕는 것이다.
UPRT는 세 가지 상호 지원적 구성 요소를 기반으로 구축된다: academics, airplane-based training, 그리고 use of FSTDs(일반적으로 transport category type-rating 훈련 단계). 각각은 고유한 이점과 한계를 가진다. 그러나 조종사 경력에 걸쳐 철저히 수행될 경우 이 구성 요소들은 upset 인지, 예방, 그리고 회복에 대한 최대의 준비를 제공할 수 있다.
Academic Material(Knowledge and Risk Management)
학술은 상황 인식, 통찰력, 지식, 그리고 기술의 발전을 위한 기반을 구축한다. 기술 발전과 마찬가지로 학술 또한 각 기본 개념의 중요성을 강조함과 동시에 일반적인 것에서 구체적인 것으로 나아가야 한다. 학술은 중요할 뿐만 아니라 LOC-I 위협의 완화를 제공한다. 그러나 지식을 오랫동안 기억하는 것은 실제 경험을 통해 경험 및 연관될 때 가장 효과적이다.
UPRT 학술은 또한 ADM(aeronautical-decision making), RM(risk management), 그리고 proportional counter respond에 대한 예방 개념을 다루어야 한다.
Prevention Through ADM and Risk Management
이러한 예방은 분석, 인식, 자원 관리, 그리고 오류 연결고리 차단을 통한 효율적인 ADM 및 risk management를 중심으로 일상적으로(분 단위, 혹은 시간 단위로) 이루어진다. 예를 들어, 조종사가 하강을 수행하기 전에 공항 상황을 평가하였는데 비행기가 안전하게 착륙하기에는 상황이 좋지 않다고 인지하는 상황을 상상해 보라. 위험한 비행 상황을 피하기 위해 상황 인식을 사용하는 것은 효과적인 risk management를 통한 LOC-I 예방의 한 예시이다. 조종사는 매 비행에 대한 상황(장비와 환경적 요인 포함)을 평가해야 하며, 특히 더 높은 수준의 risk management가 필요할 수 있는 시나리오를 찾아야 한다. 여기에는 저고도 기동, pattern 내에서의 급격한 선회, 삼타일치가 유지되지 않은 비행, 혹은 하중 계수의 증가를 초래할 수 있는 상황을 포함한다.
ADM의 또 다른 부분으로는 CRM(crew resouce management), 혹은 SRM(single-pilot resource management)이 있다. 둘 다 UPRT와 연관이 있다. 가능한 경우, 잠재적인 upset에 대한 승무원의 조직화된 대응은 추가적인 이점(예를 들어 상황 인식 증가, 상호 지원, 그리고 안전 여유의 증가)을 제공할 수 있다. 훈련을 받지 않은 승무원이 upset 시나리오에서 가장 예측 불가능한 요소가 될 수 있다. 따라서 승무원 활동을 위한 초기 UPRT는 multi-crew, CRM environment에 통합되기 전에 개별적으로 숙달되어야 한다. 승무원은 다음을 수행할 수 있어야 한다:
1. 명확하고 간결하게 상황을 소통 및 확인한다.
2. 상황을 가장 잘 아는 승무원에게 조종간을 넘긴다.
3. 하나의 팀으로써 표준화된 상호 작용을 사용하여 스트레스를 관리하고, 인식을 높이고, 두려움을 완화한다.
Prevention Through Proportional Counter-Response
proportional counter-response는 의도하지 않은 조종사 조작으로 인해 비행 자세, 혹은 flight envelope를 초과한 경우 이를 관리하기 위해 단독 조종사, 혹은 승무원으로서 조종간과 추력을 시기적절하게 조작하는 것이다.
이러한 예방은 보통 몇 초 단위로 이루어지며, 그 목표는 developing upset을 인지하여 비행기가 full-developed upset에 진입하는 것을 방지하고자 적절한 예방 조치를 취하는 것이다. 이 정도의 developing upset은 갑작스럽고 놀라운 특성으로 인해 공황 상태, 그리고 과잉 반응을 유발하여 상황을 악화시킬 위험이 높다.
Recovery
학술에서는 마지막으로 안전한 회복을 달성하는데 필요한 지식, 절차, 그리고 기술을 심어줌으로써 UPRT 기술 개발의 기초를 마련한다. airplane, 그리고 FSTD-based training 요소들은 학술 자료를 구조화된 실습으로 변환하는 역할을 한다. 이는 지상에서의 회복 절차 시각화로 시작하여 비행기에서의 반복적인 기술 연습으로 이어진다. 이후 이는 simulated environment를 통해 더욱 발전될 수 있다.
외부를 참조하는 것이 비행기 자세에 대한 충분한 상황 인식을 제공하지 못하는 경우 조종사는 비행계기를 사용하여 upset을 인지 및 회복할 수 있다. nose-high와 nose-low attitudes에서 회복할 경우 조종사는 AFM/POH에서 권장하는 절차를 따라야 한다. upset 회복 절차가 그림 5-3에 요약되어 있다.
Common Errors
upset 회복과 관련된 일반적인 오류는 다음과 같다:
1. 비행기가 처한 upset의 종류를 잘못 평가함.
2. wing leveler나 autopilot을 끄지 못함.
3. 비행기를 unload 하지 못함(필요한 경우).
4. 정확한 방향으로 roll을 하지 못함.
5. 회복 도중 비행 속도를 제대로 관리하지 못함.
Roles of FSTDs and Airplanes in UPRT
훈련 장치는 aviation training device(basic, advanced)에서 FSTDs(flight training devices(FTD)에서 full flight simulators(FFS))에 이르기까지 다양하며 광범위한 기능을 가지고 있다. 이러한 모든 장치는 실제 비행에 비해 한계를 가지고 있지만 정밀도가 높은 장치(즉, Level C and D FFS)에서는 실제 항공기 UPRT 기술을 개발하는데 충분한 대체 수단이다. 이러한 정밀도가 높은 장치가 아니라면 적절한 비행기에서 초기 기술 개발이 이루어져야 한다. 그리고 이러한 기술들을 개발시키기 위해 수반되는 훈련 장치가 사용되어야 한다. [그림 5-4]
Airplane-Based UPRT
훈련 시나리오가 현실적일수록 학습 경험이 잊히지 않는다. nose low 30°에 110° bank 자세를 만드는 것은 현대 시뮬레이터에서는 어렵지 않을 수 있다. 그러나 시뮬레이터라는 안도감과 함께 그 장면을 보면서 이루어진 학습은 실제 비행기에서 같은 장면을 보는 것만큼 완벽하지는 않다. 비행 도중 upset을 경험하였을 때 아드레날린이 증가하면서 최대 학습이 달성된다. 이러한 이유로 airplane-based UPRT는 비행기 upset 발생 시 두려움을 극복하는 조종사의 능력을 향상시킨다.
그러나 airplane-based UPRT에는 한계가 있다. upset의 수준이 특정 비행기에 대해 승인된 기동에 제한될 수 있을 뿐만 아니라 교관의 UPRT 능력에 의해서도 제한될 수 있다. 예를 들어, 전형적인 교관에 의해 normal category에서 수행되는 UPRT는 곡예비행 교관에 의해 aerobatic category에서 수행되는 UPRT와 반드시 다를 것이다.
특히 곡예비행이 가능한 비행기에서 수행되는 upset training을 고려할 경우 그러한 비행기에 대해 전문적인 UPRT 경험을 갖춘 교관을 고용하는 것이 매우 중요하다. instrument나 tailwheel instruction이 그 운영을 위한 특정한 기술을 요구하는 것과 마찬가지로 UPRT는 교관으로 하여금 학생의 진행을 감독하는 능력, 그리고 일관성과 전문성을 가지고 필요에 따라 개입할 수 있는 능력을 요구한다. 여느 훈련과 마찬가지로 실속, 스핀, 그리고 upset recovery 훈련이 부적절하게 전달될 경우 종종 부정적인 학습을 초래한다. 이는 훈련 자체뿐만 아니라 조종사의 기술과 사고방식에 심각한 결과를 초래할 수 있다.
All-Attitude/All-Envelope Flight Training Methods
UPRT는 광범위한 비행자세, 그리고 비행기의 limit flight envelope를 아우른다. 이러한 훈련은 예상치 못한 upsets에 대비하기 위해 필수적이다. 처음에 언급하였듯 UPRT 프로그램의 주요 초점은 upsets를 방지하고 안전하게 회복하는 것이다. 다양한 종류의 비행기를 조종하는 데 적용될 수 있는 basic instrument skills와 마찬가지로, upset recovery에 필요한 대부분의 기술들은 비행기 고유의 것이 아니다. 가볍고 성능이 낮은 비행기에서 배운 basic instrument skills가 더욱 발전된 비행기에 적용되는 것처럼 basic upset recovery 기술은 조종사의 비행 경력 내내 남아 가르침을 제공한다.
FSTD-based UPRT
UPRT는 정확도가 높은 장비(즉, Level C and D FFS)에서 효과적일 수 있다. 그러나 교관과 조종사는 upset training에 특정 FSTD를 사용할 경우 기술적인, 그리고 생리적인 한계를 염두에 두어야 한다. 이 교육은 14 CFR part 61, section 61,156에 따라 다발 비행기 ATP certificate를 원하는 조종사에게 현재 요구되는 사항이며 교육 과정이 반드시 FAA의 승인을 받아야 한다.
Coordinated Flight
삼타일치 비행은 출력(엔진/프로펠러 효과), aileron 적용, 선회 시 비행기가 어떻게 반응하는지, 그리고 airplane rigging과 관련된 yaw effects를 조종사가 사전에 보정할 경우 발생한다. 비행기의 기수가 상대풍을 향해 yaw하고, slip/skid indicator의 ball이 중심에 맞춰질 경우 비행기 삼타일치가 수행된다(엔진 고장과 연관된 특정 다발 운영은 제외). [그림 5-5]
Angle of Attack
받음각은 날개의 시위선이 상대풍과 만나는 각도이다. 시위선은 앞전에서 뒷전으로 이어지는 직선이다. 낮은 받음각에서는 날개 상단의 공기 흐름이 원활하게 흐른다. 따라서 비교적 적은 항력과 함께 양력을 발생시킨다. 받음각이 증가함에 따라 항력뿐만 아니라 양력도 증가한다. 그러나 날개의 임계 받음각을 초과하면 공기의 흐름이 상부 표면으로부터 분리되어 소용돌이친다. 이는 양력을 감소시키고 항력을 증가시킨다. 이러한 상황이 실속이며, 만약 받음각이 감소하지 않을 경우 loss o control로 이어질 수 있다.
실속은 속도의 부족 때문이 아니라 임계 받음각을 초과한 결과라는 것을 이해하는 것이 중요하다. “stalling speed”라는 용어는 오해의 소지가 있을 수 있다. 왜냐하면 이 속도는 종종 특정 무게와 외장에서 1G 비행을 가정하였을 때로 설명되기 때문이다. 하중 계수의 증가는 실속 속도에 직접적인 영향을 미친다(또한 총 중량, 무게 중심, 그리고 플랩 세팅과 같은 요소들도 영향을 미침). 따라서 모든 속도, 모든 비행 자세, 그리고 모든 출력 설정에서도 날개가 실속에 빠질 수 있다. 예를 들어 속도와 삼타일치를 유지하면서 60도 bank 수평 선회를 수행할 경우의 하중 계수는 2G이다. 이때 비행기는 1G 실속 속도보다 41% 더 높은 속도에서 실속에 빠질 것이다. 이러한 2G 수평 선회에서 조종사는 고도 유지를 위해 받음각을 증가시켜야 한다. 이러한 상황은 수평 비행보다 임계 받음각에 더 가까워지게 만들며 따라서 실속 속도에 더 가까워지게 만든다. “실속 속도”는 일정한 값이 아니기 때문에 조종사는 실속 속도에 영향을 미치는 근본적인 요인을 이해해야 한다. 이는 모든 상황에서 항공기 제어를 유지하기 위함이다.
takeoff/departure와 approach/landing 단계에서는 감소된 속도로 비행하는 것이 정상이다. 따라서 조종사는 안전한 고도에서 slow flight로 비행기를 조종하는 방법을 배운다. slow flight 도중 받음각의 증가, 하중 계수의 증가, 혹은 출력의 감소는 stall warning(예를 들어 buffet, stall horn, 등등)으로 이어질 것이며 조종사는 실속의 징후에 반응 및 수정해야 한다. 실속 훈련은 slow flight 기동에서 습득한 지식과 기술을 기반으로 하며 stall warning(예를 들어 buffet, stall horn, 등등)부터 stall까지 망라한다.
slow flight의 기동 목적은 저속에서 높은 받음각으로 비행하는 조종사의 능력을 발달시키는 것이다. 연습을 통해 조종사는 이 구간에서의 비행 느낌, 소리, 그리고 시각적 신호에 익숙해진다. 이 구간에서는 조종간 입력에 대한 반응이 저하되며 고도 유지가 더 어렵다. 조종사는 다음과 같은 것이 필수적이다:
1. 다양한 항공기 외장과 자세에서 slow flight와 관련된 공기 역학을 이해한다.
2. 이러한 비행 조건에서의 비행기 신호를 인식한다.
3. stall warning 없이 조종하는 동안 삼타일치 유지를 관리한다.
4. stall warning이 발생한 경우 신속하게 적절한 수정을 수행한다.
조종사 훈련과 시험 목적을 위해 slow flight은 두 가지 주요 요소를 포함한다:
∙stall warning이 발생하지 않고도 비행이 유지될 수 있는 속도로 감속, 조종, 그리고 회복하는 것 – 1G 실속 속도보다 5 ~ 10노트 높은 속도가 좋다.
∙이륙, 상승, 하강, 착륙 접근, 그리고 복행에 적합한 외장으로 slow flight을 수행한다.
slow flight 도중 안전한 기동을 위해 target airspeed는 실속 속도보다 충분히 높아야 하지만 stall warning과 충분히 근접해야 한다. 이는 조종사가 저속 비행의 특성을 경험하기 위함이다. target airspeed를 결정하는 한 가지 방법은 원하는 slow flight 외장에서 항공기를 stall warning 속도로 감속시킨 후 pitch를 살짝 낮추어 stall warning을 없앤 뒤 출력을 증가시켜 고도를 유지한다. 이때의 속도를 기억하라.
slow flight을 연습할 때 조종사는 항공기 조종과 다른 요구 사항들 사이에서 주의를 분배하는 법을 배운다. 속도가 감소함에 따라 조종면의 효율성이 감소한다는 것을 저속에서의 비행기 느낌을 통해 알 수 있다.
예를 들어, 실속 속도로부터 30노트에서 20노트로 감속할 경우 조종간 입력의 효율이 일정 부분 사라진다. 왜냐하면 조종면을 흐르는 공기 흐름이 줄어들기 때문이다. 공기 속도가 더욱 감소할수록 조종간 효율 또한 더욱 감소한다. 따라서 조종면의 공기흐름이 적어질수록 같은 반응을 만들어내기 위해선 더 많은 조종간 움직임이 필요하다. 이렇게 효율성이 감소된 느낌을 조종사들은 때때로 “sloppy”, 혹은 “mushy” controls라 부른다.
최소 항력 속도(L/D MAX) 이상에서 비행할 경우 더 빠른 속도로 비행하기 위해선 더 많은 출력이 필요하다. L/D MAX 이하에서 비행할 경우 더 느린 속도로 비행하기 위해선 더 많은 출력이 필요하다. slow flight은 L/D MAX보다 훨씬 낮은 속도에서 수행되므로 항공기 감속을 방지하기 위해선 많은 출력 적용, 혹은 받음각 감소가 필요하다는 것을 알아야 한다. L/D MAX 이하에서 비행하거나, 혹은 backside of the power curve에서 비행할 경우 받음각이 임계 받음각으로 증가하면서 비행기의 속도가 계속하여 감소함에 따라 pitch의 조그마한 변화에도 유도항력이 크게 변화한다는 점을 유의해야 한다. 이는 결과적으로 속도를 변화시킨다. 따라서 L/D MAX 이하에서 비행할 경우에는 pitch로 속도를, 그리고 출력으로 고도를 효율적으로 제어한다.
L/D MAX 이하에서 비행하는 비행기는 “speed instability”라는 특성을 나타내기 때문에 조종사의 적절한 조치가 없다면 속도가 계속하여 감소할 것임을 유의해야 한다. 예를 들어, 비행기가 난기류에 의해 요란에 빠져 속도가 감소하였다. 이때 받음각을 줄이거나, 혹은 출력을 증가시키는 조종사 조치가 없다면 속도가 계속하여 감소할 수 있다. [그림 5-6]
Performing the Slow Flight Maneuver
slow flight 훈련은 다음을 포함한다:
∙순항 속도에서 접근 속도를 향해 부드럽고 신속하게 비행기를 감속한다. 이때 고도나 heading의 변화가 없어야 한다. 이와 동시에 받음각을 증가시키면서 출력과 trim을 적절히 설정한다.
∙고도와 heading을 유지함과 동시에 외장을 변경시킨다(예를 들어 landing gear 연장, 그리고 플랩 추가).
∙고도를 유지하면서 선회를 수행한다.
∙직진 상승, medium bank(대략20도) 상승 선회, 직진 power-off 활공 하강, 그리고 하강 선회는 비행의 이착륙 단계를 나타낸다.
single-engine airplane의 slow flight은 1,500ft AGL(다발 비행기의 경우 3,000) 이상에서 기동이 완료될 수 있도록 수행되어야 한다(제조업체가 더 높은 고도를 권장하는 경우에는 이를 따름). 부주의로 인한 실속에 빠질 경우를 대비하여 항상 지상으로부터 적절한 고도에서 기동을 연습해야 한다.
slow flight 기동을 시작하기 위해 조종사는 주변을 확인해야 한다. 그리고 순항 출력으로부터 추력을 감소시키고 고도 유지 및 감속을 위해 pitch를 조절한다. 비행기가 감속함에 따라 공기 흐름의 소리가 달라진다. 속도가 target speed(즉, 그 비행 조건에서의 실속 속도로부터 대략 5 ~ 10노트)로 근접함에 따라 고도 유지를 위한 추가적인 출력이 필요할 것이다. 이러한 변화 도중 조종사는 조종간 압력 변화를 보상하기 위해 비행기를 trim 해야 한다. 만약 기동 전 순항 속도에서의 trim으로 유지될 경우 강한 aft(back) control pressure가 elevator에 필요해진다. 이는 정교한 제어를 어렵게 만들 것이다.
slow flight은 일반적으로 착륙 외장에서 수행 및 평가된다. 따라서 landing gear와 플랩이 landing position으로 연장되어야 한다(해당하는 경우). 비행기 외장 구성을 위해 before-landing checks를 수행하는 것이 권장된다. gear와 플랩의 연장은 일반적으로 순항 출력을 감소시킨 이후 적절한 속도에서 수행된다. 이는 그러한 장치들의 연장 제한치를 초과하지 않기 위함이다. 다른 외장(clean, 혹은 takeoff)에서도 이 기동을 연습하는 것은 좋은 훈련이며 이는 실기 시험에서 평가될 수도 있다.
공기역학적 진동이나 stall warning을 유발할 수 있는 받음각 직전에서는 조종간 효과가 떨어진다. [그림 5-7] elevator control의 반응이 떨어지기 때문에 비행기 제어를 유지하기 위해선 더 큰 조종간 움직임이 필요하다. 프로펠러 비행기에서는 torque, slipstream effect, 그리고 p-factor로 인해 강한 left yaw가 발생할 수 있다. 따라서 삼타일치 비행을 유지하기 위해서는 right rudder를 가해줘야 한다. 비행기가 1G 실속에 가까워질수록 right rudder의 필요량이 증가한다.
Maneuvering in Slow Flight
직진수평 상태에서 적절한 pitch 자세와 속도가 설정되었다면 조종사는 바깥 참조물에 대한 의식을 유지해야 한다. 또한 제어 유지를 위해 계속하여 비행기 계기를 cross-check 해야 한다. 조종사는 조종간의 느낌(특히 조그마한 pitch 변화로 인한 속도 변화와 출력 변화로 인한 고도 변화)을 주목해야 한다. 저속에서의 비행기 조종 특성을 확인하기 위해선 선회를 연습해야 한다. 선회 도중에는 고도 유지를 위해 출력의 증가가 필요할 것이다. slow flight 도중 갑작스러운, 혹은 거친 조종간 움직임은 실속을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, slow flight 도중 플랩을 갑자기 올리면 비행기가 실속에 빠질 수 있다.
직진수평 상태에서 안정되었을 때 출력을 조정하여 상승 및 하강을 연습해야 한다. 조종사는 높은 출력 설정에서 증가하는 yawing tendency를 주목해야 하며 이를 rudder로 대응해야 한다.
slow flight을 종료하려면 출력을 증가한다. 속도와 양력이 증가함에 따라 받음각 감소를 위한 forward control pressure를 가하여 고도를 유지한다. 삼타일치 비행을 유지하면서 날개를 수평으로 만들고(필요한 경우) 원하는 비행경로로 돌아간다. 속도가 증가함에 따라 플랩과 landing gear를 올리고(연장되어있던 경우) trim을 조절한다. 실속을 피하기 위해선 landing gear와 플랩을 올릴 시 받음각의 변화를 예상해야 한다.
Common Errors
slow flight 수행 시 일반적인 오류:
1. 주변을 충분히 확인하지 못함.
2. 출력 감소 시 충분한 back-elevator pressure를 가하지 못하여 고도 손실.
3. 출력 감소 시 과도한 back-elevator pressure를 가하여 상승으로 이어지고 속도가 급격하게 감소.
실속이란 날개 위의 부드러운 공기 흐름이 방해를 받아 양력이 손실될 때 발생하는 공기역학적 상태이다. 구체적으로 실속은 받음각(날개의 시위선과 상대풍이 이루는 각도)이 날개의 임계 받음각을 초과할 때 발생한다. 어떤 속도에서도, 어떤 자세에서도, 그리고 어떤 출력 설정에서도 임계받음각이 초과될 수 있다. [그림 5-8]
이러한 이유 때문에 실속이 발생할 수 있는 요인과 상황을 이해하는 것, 그리고 실속 인지 및 회복하는 숙련도를 높이는 것이 중요하다. intentional stalls를 수행하면 실속이 발생하는 조건에 익숙해지고, impending stall을 인지하는데 도움을 주며, 적절한 실속 수정 방법이 발달된다. 실속은 두 가지 수준으로 연습된다:
∙Impending Stall – 실속 경고가 발생할 정도로 받음각이 증가하였지만 임계 받음각이 초과되지 않았다면 impendint stall이 발생한다. impending stall의 징후로 buffeting, stick shaker, 혹은 aural warning이 있다.
∙Full Stall – 임계 받음각이 초과되면 full stall이 발생한다. full stall의 징후로 보통 비행기의 기수가 떨어지려는 것을 쉽게 막을 수 없게 되며 rolling motion이 발생할 수 있다. stick pushers를 갖춘 비행기의 경우 이 장치가 활성화되었다면 full stall의 징후를 나타낸다.
실속 회복 도중 고도 손실이 예상되며 그 양은 실속이 진행된 정도에 따라 달라진다. 조종사가 impending stall을 인지하는데 시간이 오래 걸릴수록 full stall이 발생할 가능성이 높아진다. 따라서 intentional stalls는 지상으로부터 충분한 고도에서 수행되어야 한다.
Stall Recognition
조종사는 실속이 발생하기 쉬운 비행 조건을 인지해야 하며 실속 수정을 어떻게 적용하는지 알아야 한다. 이러한 수준의 숙련도에는 impending stall을 시각, 청각, 그리고 촉각으로 인지하는 방법을 배우는 것이 포함된다.
실속 경고 장치를 갖춘 비행기의 경우 실속 발생 시 실속 경고가 발생한다. 이러한 장치에는 청각 경고, 불빛, 혹은 stick shaker가 있다. 이들은 임계 받음각 근접 시 조종사에게 경보를 제공한다. certification standards에 따라 제조업체는 비행기의 고유한 공기역학적 특성(pre-stall buffeting)을 통해, 혹은 stall warning device를 통해 실속 경고가 제공되도록 항공기를 설계할 수 있다.
조종사를 위한 기타 감각 단서들은 다음과 같다:
∙촉각– 속도가 감소할수록 조종간 압력이 변화하는 것을 느낄 것이다. 원하는 비행기 반응을 얻기 위해선 조종면의 저항이 점차 감소함에 따라 조종간을 더 움직여야 한다. 조종사는 조종간 움직임에 대한 비행기의 반응 시간이 증가하는 것을 느낄 것이다.
∙시각 – 비행기는 어떤 자세에서든 실속에 빠질 수 있다. 따라서 시각은 impending stall을 나타내는 완벽한 지표가 아니다. 허나 pitch를 인지하는 것은 중요하다.
∙청각 – 속도가 감소할 때 조종사는 비행기 구조물을 따라 흐르는 공기의 소리 변화를 알아차려야 한다.
∙운동감각 – 방향이나 속도의 변화에 대한 신체적 감각은 시계 비행 시 중요한 지표가 된다. 이 감각이 제대로 발달되면 impending stall을 알아차릴 수 있다.
AFM에 게재된 수평비행 1G 실속 속도는 다음과 같은 경우에만 유효하다는 것을 기억해야 한다:
1. 비가속 1G 비행 상태일 때
2. 삼타일치 비행 상태일 때
3. 특정 무게일 때(보통 maximum gross weight).
4. 특정 무게중심일 때(보통 maximum forward CG).
Angle of Attack Indicators
받음각 지시계(AOA indicator)는 에어포일의 공기역학적 상태와 관련하여 훌륭한 상황 인식을 제공한다. 받음각 지시계는 stall margin awareness라고도 불린다. 받음각 지시계는 비행기가 임계 받음각에 얼마나 근접하였는지에 대해 시각적 지표를 제공한다. FAA는 LOC-I가 발생하는 것을 줄이기 위해 GAJSC(General Aviation Joint Steering Committee)와 함께 받음각 지시계를 홍보하고 있다.
받음각 지시계가 없다면 받음각이란 조종사에게 “보이지 않는" 것이다. 받음각 지시계는 여러 매개 변수들을 동시에 측정하여 현재의 받음각을 결정한다. 이는 조종사에게 현재의 받음각에 대한, 그리고 임계 받음각 근접정도에 대한 시각적 이미지를 제공한다. 이러한 장치들은 비행기의 에너지 관리 상태를 시각적으로 나타낼 수 있다. 비행기의 에너지 상태란 속도, 고도, 항력, 그리고 추력 사이의 균형 상태이며 날개가 얼마나 효율적으로 운영되고 있는지를 나타낸다. 비행기의 에너지 상태와 관련된 상황 인식이 증가함에 따라 조종사는 loss of control을 방지하는데 도움이 되는 추가 정보를 가진다.
받음각 지시계는 범용 항공(General Aviation) 비행기들을 위해 점점 더 저렴해지고 있다. 받음각이 계산되는 방법은 다양하며 여러 종류의 받음각 지시계가 존재한다. 따라서 이러한 장치의 사용 방법에 대한 훈련과 제대로 된 설치가 중요하다. [그림 5-9] 일부 받음각 지시계는 청각 신호도 제공하며 이 덕분에 임계 받음각으로 향하는 받음각 변화를 stall warning systems 이전에 인지할 수 있다. 일부 받음각 지시계는 flap position을 고려하지만모든 장치가 그렇지는 않다는 점에 유의한다.
받음각 지시계가 현재의 받음각과 임계 받음각 근접 정도를 시각적으로 제공하긴 하지만 한계가 없는 것은 아니다. 이러한 장치를 갖춘 범용 항공 비행기의 운영자는 그 한계를 이해해야 한다. 진보된 자동화 시스템(예를 들어autopilots와moving maps)과 마찬가지로장비를 잘 이해하지 못하거나 오용하면 처참한 결과가 발생할 수 있다. 받음각 지시계의 유효성을 제한할 수 있는 몇 가지 항목은 다음과 같다:
1. Calibration techniques
2. Probes or vanes not being heated
3. The type of indicator itself
4. Flap setting
5. Wing contamination
FAA는 받음각 지시계의 설치 방법을 간소화하였다(범용 항공 비행기의 형식 증명에 받음각 지시계는 필요하지 않음). FAA는 2014년 2월 non-required AOA system에 대한, 이러한 시스템들이 경미한 개조(minor alteration)로 설치될 수 있는 방법에 대한, 그리고 이러한 시스템들의 증명을 위해 따라야 할 절차에 대한 정책을 수립하였다. 이에 대한 최신 정보는 FAA 웹사이트(www.faa.gov.)를 참조한다.
Stall Characteristics
비행기마다 실속 특성이 다를 수 있다. 조종사는 본인이 비행하는 비행기의 실속 특성과 제조업체 권장 회복 절차를 알아야 한다. 비행기의 실속 특성에 영향을 미칠 수 있는 요소로는 기하학적 구조, CG, 날개 설계, 그리고 고양력 장치가 있다. 비행기의 설계는 다양하므로 모든 비행기의 실속 특성을 구체적으로 설명하는 것은 불가능하다. 허나 소형 범용 항공 훈련용 비행기의 경우에는 광범위한 가이드라인을 제시할 수 있을 만큼 유사점이 많다.
대부분의 훈련용 비행기는 실속이 wing roots에서 wingtips로 진행되도록 설계된다. 날개의 바깥쪽 부분이 안쪽보다 약간 낮은 받음각을 갖도록 설계되는 날개도 있다(이를 washout이라 부른다). 이러한 설계는 wingtips가 wing roots보다 낮은 받음각을 갖게 만든다. 이로 인해 비행기의 wing roots는 wingtips보다 먼저 임계 받음각을 초과한다(즉, wing roots가 먼저 실속에 빠진다). 따라서 비행기가 실속 상태일 때 ailerons는 여전히 어느 정도의 조종 효율을 가진다(단, 실속 상태의 공기 흐름이 날개를 따라 바깥쪽으로 이동하기 전까지). 조종사는 받음각을 감소시키기 전에 aileron을 사용하는 것에 주의해야한다. 왜냐하면 이는 실속 상태를 악화시킬 수 있기 때문이다. 예를 들어 비행기가 실속 상태에서 왼쪽으로 roll 하여 조종사가 날개 수평을 만들기 위해 right aileron을 적용하면 왼쪽 날개의 aileron이 아래쪽으로 내려가서 더 큰 받음각이 만들어진다. 이때 임계 받음각이 초과되면 wingtip에서 더 완전한 실속이 발생한다. 이로 인해 날개가 더욱 왼쪽으로 roll 할 수 있으므로 aileron을 적용하기 전에 먼저 받음각을 줄이는 것이 중요하다.
(출처: boldmethod)
(출처: youtube/flight-club)
조종사는 실속에 영향을 미치는 요소들이 어떻게 연관되어 있는지도 이해해야 한다. 예를 들어 power-on stall에 비해 power-off stall 도중에는 실속단서들(buffeting, shaking)이 덜 명확하다. power-off 1G stall 도중에는elevator control position(full up elevator)과 높은 하강률이 단서가 될 수 있다.
Fundamentals of Stall Recovery
비행기의 복잡성에 따라 실속 회복 절차가 최대 6단계로 구성될 수 있다. impending stall이나full stall에 대해 가장 중요한 조작은 받음각을 줄이는 것이다. 받음각을 줄이지 않는 대신 출력을 통해 고도를 유지하려는 시도로 인해 loss of control로 이어지는 상황이 수없이 발생했다. 이 장은 범용 항공 항공기를 위한 일반적인 실속 회복 절차를 제공한다. 이 절차는 메이저 비행기 제조업체에서 개발한 템플릿을 개작하였으며 항공기에 따라 적절히 조정될 수 있다. [그림 5-10] 만약 항공기 제조업체에서 권장 절차를 게재하였다면 항상 해당 절차를 따라야 한다.
회복은 순서대로 이루어져야 한다. 다음은 이 6단계에 대해 설명한다:
1. wing leveler나 autopilot을 해제한다(단, 만약 장비한 경우). 어떤 상황에서도 회복을 위해선 수동 조작이 필수적이다. 이러한 장비를 즉시 해제해야 조종사가 다음 회복 단계로 빠르게 넘어갈 수 있다. wing leveler나 autopilot이 해제되지 않으면 조종간이나trim이 의도치 않게 조정될 수 있으며 만약 업무량이 많다면 이러한 상황이 쉽게 인지되지 못할 수 있다.
2. a) pitch nose-down control. 받음각을 줄이는 것은 모든 실속 회복에 매우 중요하다. 받음각을 임계 받음각 미만으로 줄이기 위해 조종간을 앞으로 민다. impending stall의 징후가 사라지면 다음 단계로 넘어간다.
b) Trim nose-down pitch. 필요한 반응이 elevator에서 제공되지 않는다면 pitch trim이 필요할 수 있다. 그러나 pitch trim을 과도하게 사용하면 상황이 악화될 수 있으며 loss of control이나 높은 구조적 하중이 발생할 수도 있다.
3. Roll wings level. 날개를 수평으로 만들면 양력 벡터의 방향이 조정되어서 효과적이 회복이 가능해진다. 받음각을 줄이기 전에 bank angle을 조절하려 시도해서는 안 된다. 실속이 회복되면 roll stability와 roll control이 상당히 향상될 것이다. 또한 실속이 스핀으로 발달하는 것을 방지하기 위해 rudder로yaw를 적극적으로 막아야 한다.
4. Add thrust/power. 실속은 어떠한 출력 설정이나 어떠한 속도에서도 발생할 수 있으므로 필요하다면 출력을 증가시켜야 한다. 필요하다면 throttle을 빠르고 부드럽게 증가시킨다. 이때 yawing motion과pitching motion을 막기 위해 rudder와 elevator를 사용한다. 실속 회복 도중 출력을 추가하면 고도 손실이 줄어들긴 하지만 실속이 없어지지는 않는다. 받음각의 감소가 필수적이다. 프로펠러 비행기의 경우 출력이 적용되면 날개 주위의 공기흐름이 증가하며 이는 실속 회복을 돕는다.
5. Retract speedbrakes/spoilers(단, 만약 장비한 경우). 이는 양력과 실속 여유를 증가시킨다.
6. Return to the desired flightpath. 삼타일치가 적용된 부드러운 조종간 움직임을 통해 원하는 비행경로로 되돌아간다. 이때 secondary stall을 방지하기 위해 주의한다. 회복 도중 지형과 근접한 정도를 인지해야 하며 충돌을 피하기 위해 필요한 조작을 수행해야 한다.
위의 절차는 항공기 형식에 따라 개작될 수 있다. 예를 들어 autopilot이 없는 단발 훈련용 비행기의 경우 6단계 중 네 단계만이 사용될 가능성이 높다. 첫 번째 단계는 실속 경고가 없어질 때까지 받음각을 줄이는 것이다. 훈련용 비행기에서는 pitch trim을 사용하는 것을 크게 고려하지 않아도 된다.왜냐하면 이러한 비행기에서는 대부분의 조종사들이 trim을 힘으로 제압할 수 있기 때문이다. 부적절한 trim은 적절한 비행경로로 되돌아갈 때 수정될 수 있다. 다음 단계는 삼타일치를 유지하면서 필요에 따라 출력을 추가하는 것이다. 비행기에 speedbrakes나spoilers가 없다면 이 단계도 건너뛴다. 원하는 비행경로로 돌아오면 회복이 완료된다.
Stall Training
power-on stall과 power-off stall을 모두 연습하는 것이 중요하다. 왜냐하면 이들은 정상 비행 도중 발생할 수 있는 실속 상황을 시뮬레이션하기 때문이다. 조종사는 실속이 발생할 수 있는 비행 시나리오를 이해해야 한다. 보통 저고도에서 의도치 않은 실속이 발생하였을 때 적절한 회복이 이루어지지 못한 경우에 실속 사고가 발생한다. 예를 들어 비행기 이륙 도중, 상승 선회 도중, 혹은 장애물 회피 도중 지나친 nose-high attitude를 가하면 어떤 일이 발생할 수 있는가에 대한 조종사 인식을 발전시키기 위해 power-on stalls를 연습한다. base leg에서 final approach로 선회하는 동안 조종간이 부적절하게 사용되면 어떤 일이 발생할 수 있는가에 대한 조종사 인식을 발전시키기 위해 power-off turning stalls를 연습한다. power-off straight-ahead stall은 엔진 고장 이후 활공을 할 때, 혹은 착륙 접근의 막바지일 때 발생할 수 있는 실속을 시뮬레이션 한다.
조종사는 기동 전에 해당 지역(현 고도와 그 이하의 고도)이 다른 항적들로부터 개방되어 있는지, 그리고 회복을 위한 충분한 고도 여유가 있는지를 확인해야 한다. 단발 비행기의 경우 1,500ft AGL 이상에서 회복이 이루어질 수 있는 고도에서 실속을 연습하는 것이 권장된다. 만약 AFM/POH에서 더 높은 고도를 권장한다면 이를 따른다. 실속을 회복하는 동안 고도가 손실될 것으로 예상된다.
Approaches to Stalls (Impending Stalls), Power-On or Power-Off
impending stall은 비행기가 임계 받음각에 근접할 때(그러나 임계 받음각을 초과하지는 않았을 때) 발생한다. 비행기가 실속에 근접하는 것을 인지하자마자 비행기 제어를 완전히 되찾는 방법을 배우는 것이 impending stall을 연습하는 목적이다. 또한 이러한 훈련을 통해 조종사는 적절한 조치를 취하지 않을 경우 실속이 발생할 가능성이 있다는 것을 배우게 된다. 조종사 훈련 시 impending stalls와 full stalls에 대해 동일한 회복 기술을 가르치는 데 중점을 두어야 한다.
impending stall을 연습하면 최대 비행기 성능을 필요로 하는 기동들에 대한 조종사의 감각이 개발된다. 이러한 기동들은 비행기가 실속 상태에 근접하는 비행을 필요로 하지만만약 실속에 대한 첫 번째 징후가 발생하였다면 회복을 수행한다.
impending stalls는 full stalls나 이 장의 기타 기동들과 동일한 자세 및 외장에서 수행될 수 있다. 단, stall warning device가 울리거나 그 외의 징후(예를 들어 buffeting)를 인지하였다면 즉시 받음각을 감소시켜야 한다. 조종사는 실속 경고를 없애기 위해 기수를 낮춰야 한다. 그런 다음 날개를 수평으로 만들고 원하는 비행경로로 되돌아가는데 필요한 출력을 가한다. 비행기가 충분한 속도 및 충분한 조종간 효율과 함께 원하는 비행경로로 되돌아왔으며 실속 경고가 발생하지 않았다면 회복이 완료된 것이다. 만약 full stall이 발생하였거나, 과도한 low pitch attitude가 만들어졌거나, 혹은 과도한 속도 ∙ 과도한 고도 상실 ∙ 스핀을 방지하기 위한 조치를 적시에 취하지 못하였다면 기동의 결과가 만족스럽지 못하다.
Full Stalls, Power-Off
power-off stalls 연습은 보통 정상 착륙 조건에서 수행된다. 이는 착륙 접근 도중 발생하는 우발적 실속을 시뮬레이션하기 위해서이다. 허나 power-off stalls는 모든 플랩 설정에서 연습되어야 한다. 이는 기계적 고장, 착빙, 혹은 기타 비정상 상황일 때 발생하는 조작에 익숙해지기 위해서이다. 정상 접근 속도를 초과하는 속도에서 실속에 진입해서는 안 된다. 이는 비정상적인 nose-high attitude로 이어질 수 있기 때문이다.
straight-ahead power-off stall에 진입하기 위해 flaps나retractable landing gear가 착륙 외장으로 배치되어야 한다. landing gear를 연장하고, carburetor heat(단, 해당하는 경우)를 켜고, throttle을 충분히 줄였다면 정상 접근 속도로 감속되기 전까지 일정한 고도를 유지한다. 이후 해당 속도를 유지하기 위해 정상 접근 자세을 향하여 부드럽게 기수를 낮춘다. wing flaps를 연장한 다음 속도를 유지하기 위해 pitch attitude를 조정한다. 정상 접근이 만들어졌다면 출력을 idle로 설정한다.
접근 자세 및 속도가 안정되었다면 실속이 발생하는 자세로 기수를 부드럽게 올린다. ailerons와 rudder를 통해 방향 제어와 날개 수평을 유지한다. 비행기가 실속으로 이어지는 자세에 도달하였다면 실속이 발생하기 전까지 pitch attitude를 유지한다. 이전에 설명하였던 full-stall 징후들을 통해 실속을 인지한다.
받음각을 줄이고, 실속 경고가 없어질 만큼 기수를 낮추고, 날개를 수평으로 만들고, 삼타일치를 유지하고, 필요에 따라 출력을 적용하여 실속을 회복한다. 기수를 낮추고 출력을 증가시킬 때 엔진의 torque effects를 보상하기 위해right rudder가 필요할 수 있다. [그림 5-11] 착륙 직전에 발생한 실속을 시뮬레이션하는 경우에는 positive rate of climb을 만들어서 복행을 수행해야 한다. 상승이 설정되면 필요에 따라 flaps와 landing gear를 올린다.
power-off stalls 연습은shallow banked turns에서도 수행되어야 한다. 이는 base leg에서 final approach로 향하는 선회 도중 발생한 우발적 실속을 시뮬레이션하기 위함이다. 이러한 실속을 연습하는 도중 조종사는 full stall이 발생하기 전까지 선회가 일정한 bank angle로 수행되며 삼타일치가 유지되는지 주의해야 한다. 만약 slip이 발생하면 선회 바깥쪽 날개가 먼저 실속에 빠진 후에 갑자기 아래로 향할 수 있다. 만약 skid가 발생하면 bank angle이 더욱 증가해서 잠재적으로 위험한 자세에 놓일 수 있다. 한쪽 날개가 먼저 rolls off 하였다 해도 동일한 회복 절차가 적용된다. 조종사는 실속 경고가 사라질 만큼 기수를 낮추고, ailerons를 통해 날개 수평을 만들고, 삼타일치를 유지하고, 필요한 만큼의 출력을 가해야 한다. turning stalls 도중에는 특정 heading에서 실속이나 회복이 만들어지도록 연습하지 않는다. 단, base에서 final approach로 향하는 선회 도중 발생한 우발적 실속을 시뮬레이션하기 위해 약 90도의 heading 변화 이내에서 실속이 발생해야 한다.
(출처: boldmethod. Skids가 Slips보다 더 위험한 이유를 알고싶다면? 그림 클릭)
(출처: youtube/Catherine Cavagnaro)
Full Stalls, Power-On
power-on stall 회복은 직진 상승 도중, 그리고 상승 선회(15도에서 20도) 도중 연습되어야 한다. 이는 이륙, 복행, 상승, 혹은 장애물 회피 도중 우발적 실속이 발생할 수 있다는 것을 인지하는데 도움을 제공하기 위함이다. flaps나retractable landing gear를 갖춘 비행기의 경우 보통 이륙 외장으로 설정된다. 허나 상승 외장에서의 연습을 위해 power-on stalls는 clean configuration(flaps와 gear를 접은 상태)에서도 연습되어야 한다. takeoff stall 회복을 연습하는 경우에는 최대 출력이 적용되어 있어야 한다(단, 일부 비행기의 경우 지나치게 높은 pitch attitude가 방지되는 출력 설정으로 줄어들 수 있음).
power-on stalls에 진입하기 위해 비행기를 이륙 외장이나 상승 외장으로 만든다. 그리고 실속이 발생하기 전까지 과도한 nose-up attitde가 유지되는 것을 피하기 위해 대기속도를 lift-off airspeed로 감속한다.이때 주변에 다른 항적이 없는지 계속하여 확인한다. 원하는 속도에 도달하였다면 상승 자세를 설정함과 동시에 이륙 출력을, 혹은 power-on stall에 대해 권장하는 상승 출력을 설정한다(이는 종종 departure stall이라 불린다).
상승 자세를 만든 후 받음각을 증가시키기 위해 기수를 부드럽게 들어주고 full stall이 발생하기 전까지 그 자세를 유지한다. full stall이 발생하기 전까지 자세를 유지하는 동안 삼타일치를 유지하기 위해 aileron, elevator, 그리고 rudder를 계속하여 조정한다. 대부분의 비행기에서 조종사는 속도가 감소함에 따라 elevator control을 점점 더 당기고 right rudder를 점점 더 증가시켜야 하며 full stall에 도달하기 전까지 상승 자세를 유지해야 한다.
조종사는 실속이 발생한 시점을 인지해야 하며이때 지체 없이 조치를 취해 장시간의 실속 상태를 방지해야 한다. 조종사는 즉시 받음각을 줄이고, 실속 경고가 사라질 만큼 기수를 낮추고, 날개를 수평으로 만들고, 삼타일치를 유지하고, 필요하다면 출력을 부드럽게 증가시켜서 실속 상태를 회복해야 한다. throttle이 이미 상승 출력 설정으로 되어있으므로 이때 출력 설정이 적절한지 확인한다. [그림 5-12]
마지막 단계는 원하는 비행경로로(예를 들어 직진수평 자세나 이륙/상승 자세) 비행기를 되돌리는 것이다. 충분한 대기속도와 조종간 효율성이 만들어졌다면 적절한 출력 설정으로 throttle을 되돌린다.
Secondary stall
첫 번째 실속을 회복한 후에 발생한 실속을 secondary stall이라 부른다. 정상 회복 도중 비행기의 기수는 보통 지상으로 향한다. 그러나 만약 실속이 저고도에서 발생하였다면 조종사는 최대한 빨리 기수를 들려 시도한다. 이러한 조작은 지면과 가까울수록 더 증폭된다. 이러한 상황이 어떻게 발생하였는지 시연하기 위해 먼저 첫 번째 실속을 급하게 회복하고 다시 한 번 임계 받음각을 초과한다. 이러한 실속은 조종사가 받음각을 충분히 감소시키지 않았을 때, 혹은 출력만으로 실속을 회복하려 시도할 때에 발생할 수 있다. [그림 5-13]
만약 secondary stall이 발생하였다면 조종사는 실속 회복 절차를 다시 수행해야 한다. 비행기가 더 이상 실속 상태가 아니게 되면 조종사는 원하는 비행경로로 비행기를 되돌릴 수 있다. 조종사 자격 시험에서 이는 demonstration-only maneuver이다. 오직 비행 교관 지원자만이 실기시험 중 이를 수행하도록 요구될 수 있다.
Accelerated stalls
accelerated stall이 어떻게 발생하는지 경험하기 위해선 훈련이 필요하다. 비행기의 실속 특성을 확인하기 위해, +1G 실속 속도 이상의 속도에서 실속을 경험하기 위해, 그리고 이러한 실속 발생 시 본능적으로 회복하는 능력을 개발하기 위해 accelerated stall이 시연된다.이 기동은 오직 사업용 조종사 지원자와 비행 교관 지원자만이 실기시험에서 수행하도록 요구될 수 있다. 허나 모든 조종사들은 accelerated stall이 발생할 수 있는 상황에 대해, 이러한 유형의 실속을 인지하는 방법에 대해, 그리고 실속 회복 방법에 대해 숙지해야 한다.
총 무게, 비행기 외장, CG 위치, 출력 설정, 그리고 환경 조건이 동일할 경우 +1G 상태(즉, 안정된 비가속 비행 상태)인 특정 비행기는 항상 동일한 지시 속도에서 실속에 빠진다. 그러나 비행기가 +1G를 초과하는 가속을 받으면(예를 들어 선회, 기수 당김, 혹은 비행경로의 급격한 변화) 더 높은 지시 속도에서 실속에 빠질 수 있다. G-load가 +1G를 초과할 때 발생하는 실속을 “accelerated maneuver stalls”라고 부른다. 선회가 부적절하게 수행될 때, 실속/스핀을 회복할 때, 가파른 강하 도중 기수를 당길 때, 혹은 base에서 final로 선회 도중 overshoot이 발생하였을 때 accelerated stall이 가장 자주 발생한다. accelerated stall은 보통 steep turns 도중 시연된다.
조종사는 wing flaps가 연장된 상태에서 accelerated stalls를 연습해서는 안 된다. 왜냐하면 이 외장에서는 design G-load limitations가 낮기 때문이다. accelerated stalls는 대략 45도의 bank에서 수행되어야 하며 어떤 경우에도 비행기 제조업체의 권장 속도나 특정design maneuvering speed(VA)/operating maneuvering speed(VO)보다 낮은 속도에서 수행되어야 한다.
조종사는 VA/VO를, VA/VO와 accelerated stalls의 관계를, 그리고 비행기 무게에 따라 VA/VO가 어떻게 변화하는지를 숙지해야 한다. VA는 돌풍에 의한, 혹은 하나의 조종면에 가해진 full one-sided deflection에 의한 positive design load limit가 구조적 손상 없이 가해질 수 있는 최대 속도이다. VO는 특정 비행기에서만 적용되는 과거의 운영 제한사항이다. VO는 design limit load factor가 초과되지 않고도 full control을 적용할 수 있는 최대 속도를 나타낸다. VA나 VO이하의 속도로 accelerated stall을 수행하면 design load limit가 초과되기 전에 비행기가 임계 받음각에 도달한다. VA나 VO 너머의 속도에서는 임계 받음각 미만에서도 design load limit에 도달할 수 있다. 비행기의 무게가 실속 속도와 구조적 한계에 미치는 영향에 대한 정보는 PHAK의 “Aerodynamics of Flight”에서 확인할 수 있다.
accelerated stall을 수행하는 방법에는 두 가지가 있다. 가장 일반적인 accelerated stall 절차는 VA나 VO이하의 속도로 직진수평비행을 수행할 때 시작된다. 조종사는 삼타일치를 유지하면서 45도 bank로 수평 선회를 수행한다. 그런 다음 실속이 발생하기 전까지 받음각을 점진적으로 증가시킨다. 다른 방법으로는 VA나 VO 너머의 속도에서 삼타일치를 유지하면서 45도 bank로 수평 선회를 수행한다. 속도가 비가속 실속 속도보다 5 ~10% 빠른 속도에 도달하였다면 실속이 발생하기 전까지 받음각을 점진적으로 증가시킨다. back elevator pressure이 증가하면 양력과G load가 증가한다. G load는 조종사의 몸을 좌석 아래쪽으로 민다. 양력이 증가하면 항력도 증가하므로 속도가 줄어들 수 있다. 조종사는 기동을 수행하기 전에 45도 bank(flaps up)에 대한 실속 속도를 알아야 한다. 이 속도는 보통 AFM에 게재된다.
비행기가 일정한 고도에서 삼타일치 선회를 수행할 때 발생하는 실속은 날개 수평 상태에서 발생하는 실속과 유사하다(단, stall buffet이 더 뚜렷할 수 있음). 삼타일치가 유지된 상태로 선회하던 도중 실속이 발생하면 날개 수평 상태에서 실속에 빠진 것과 마찬가지로 비행기 기수가 떨어진다. 왜냐하면 양쪽 날개가 거의 동시에 실속에 빠지려는 경향이 있기 때문이다. 만약 삼타일치가 제대로 유지되지 못한 상태에서 실속이 발생하면 받음각이 줄어들기 전까지 bank angle이 변화하는 실속 특성이 발생할 수 있다. 실속의 첫 징후가 발생하였을 때(impending stall 훈련/체크인 경우), 혹은 실속이 완전히 발달하였을 때(full stall 훈련/체크인 경우) 회복 조치를 취하는 것이 중요하다.갑작스러운 기동으로 인해 발생한 실속은 비가속 +1G 실속보다 더 심각한 경향이 있다. 왜냐하면 이러한 실속들은 정상 속도보다 높은 속도에서 발생하거나 생각보다 낮은 pitch attitudes에서 발생할 수 있기 때문이다. accelerated stall은 비행기를 예상치 못한 자세에 놓이게 할 수 있으므로즉시 회복을 수행하지 않으면 비행기가 스핀에 진입하거나 제어를 벗어날 수 있다.
Cross-control Stall
cross-control stall은 uncoordinated flight가 실속 특성에 미치는 영향을 보여주며 선회 도중 coordinated flight를 유지하는 것의 중요성을 강조한다. 이 기동은 demonstration-only maneuver이다. 오직 교관 지원자만이 실기 시험 도중 이를 수행하도록 요구받을 수 있다. 허나 모든 조종사들은 cross-control stall이 발생할 수 있는 상황을, 실속을 인지 및 방지하는 방법을, 그리고 실속 회복 방법을 숙지해야 한다.
uncoordinated, cross-control stall의 공기역학적 효과는 조종사들을 놀라게 만들 수 있다. 왜냐하면 이러한 실속은 거의 경고 없이 발생할 수 있으며 만약 이러한 실속이 지면 근처에서 발생하면 매우 치명적일 수 있기 때문이다. 기수가 아래로 떨어지고, bank angle이 갑자기 바뀌고, 비행기가 반대 방향으로 계속하여 roll 할 수 있으며 이로 인해 보통 스핀이 시작된다. 따라서 비행기가 spiral이나 spin에 진입하기 전에 실속 회복 절차를 수행하는 것이 필수적이다.
한 쪽 방향으로 aileron을 가하고 그 반대 쪽 방향으로 rudder를 가한 상태(uncoordinated flight)에서임계 받음각이 초과되면 cross-control stall이 발생한다. skidding cross-control stall은 장주 패턴에서 발생할 가능성이 가장 높으며이는 base-to-final approach turn이 부적절하게 계획 및 수행되었을 때 나타난다. base leg에서 배풍 성분을 인지하지 못하면조종사는 선회를 늦게 시작하거나 충분치 못한 bank를 가한다. 비행기가 활주로 중심선을 overshoots 하면 조종사는 bank angle을 증가시키고, back elevator pressure를 증가시키고, 선회 방향으로 과도한 rudder를 가해서 이를 수정하려 시도한다. 안쪽 날개와 바깥쪽 날개의 양력 차이가 증가할 것이며 이로 인해 원치 않게 bank angle이 증가한다. 그리고 이와 동시에 비행기의 기수는 아래로 떨어진다. 이때 조종사가 elevator control을 당길 수 있으며 이로 인해 받음각이 임계 받음각을 향해 증가할 수 있다.이러한 조작으로 인해 실속이 발생하면 비행기가 빠르게 스핀에 진입할 수 있다. “overshoot”이 발생하였을 때 가장 안전한 조치는 복행을 수행하는 것이다. base-to-final approach turn은 비교적 낮은 고도에서 수행되므로 30도 이상의 bank angle을 사용하지 않도록 해야 하며overshoot을 수정할 때 skidding turn을 수행해서는 안 된다.
실속을 수행하기 전에 조종사는 스핀을 대비해서 안전한 고도를 설정해야 한다. 그런 다음 throttle을 천천히 줄이면서 주변에 다른 항적이 없는지 확인한다. 이후 landing gear를 내리고(단, retractable gear를 장비한 경우), throttle을 닫고, 정상 활공 속도에 도달하기 전까지 고도를 유지한다. 비행기의 한계가 초과될 가능성을 피하기 위해 flaps는 연장하지 않는다. 활공 자세 및 속도가 설정되는 동안 비행기를 retrim 한다. 활공이 안정되었다면 활주로 중심선을 overshoot 하는 최종 접근 선회를 시뮬레이션하기 위해 medium-bank turn을 수행한다.
선회 도중 선회 방향을 향해 과도한 rudder를 부드럽게 적용한다. 이때 반대쪽 aileron을 적용해서 bank가 일정하게 유지되도록 한다. 이와 동시에 기수가 낮아지는 것을 막기 위해 back elevator pressure를 증가한다. 이러한 조작들은 비행기가 실속에 빠지기 전까지 증가되어야 한다. 실속이 발생하면 실속 경고가 사라지기 전까지 받음각을 감소시키고, 과도하게 적용한 rudder를 풀어주고, 날개를 수평으로 만들고, 필요한 만큼 출력을 더해준다. 이를 통해 회복이 완료되면 원하는 비행경로로 되돌아간다.
Elevator Trim Stall
elevator trim stall demonstration은 복행을 위해 최대 출력을 가했을 때 비행기 제어를 적극적으로 유지하지 않으면 어떤 일이 발생할 수 있는지 보여준다. [그림 5-14] 이는 demonstration-only maneuver이므로교관 지원자만이 실기시험에서 수행하도록 요구될 수 있다. 허나 모든 조종사들은 elevator trim stall이 발생할 수 있는 상황을 숙지해야 하고, 이러한 실속이 발생하는 것을 인지해야 하며, 이를 방지하기 위한 적절한 조치를 취해야 한다.
이러한 상황은 normal landing approach나 simulated forced-landing approach 도중 복행을 수행할 때, 혹은 이륙 직후에 발생할 수 있다(이때 trim은 power idle 상태에서의 정상 착륙 접근 속도로 설정). elevator trim stall demonstration은 부드러운 출력 적용,trim 압력 극복, 적극적인 조종, 그리고 적절한 trim 기법의 중요성을 보여준다. 이는 또한 elevator trim stall로 이어질 수 있는 상황을 피하게 만드는, elevator trim stall이 근접할 때 이를 인지하게 만드는, 그리고 full stall을 방지하기 위해 신속하고 올바른 조치를 취하는 능력을 개발해준다. 접근 및 착륙 도중 실제로 복행을 수행하였을 때 이러한 elevator trim stall이 발생하지 않도록 주의해야 한다.
안전한 고도에 도달한 후 그 지역에 다른 항적이 없는 것을 확인하였다면 천천히 throttle을 줄이고 landing gear를 연장한다(단, 비행기가 retractable gear를 장비한 경우). 그런 다음 flaps를 one-half position이나full position으로 연장하고, throttle을 닫고, 정상 활공 속도에 접근하기 전까지 고도를 유지한다.
정상 활공이 설정되었다면 조종사는 정상 착륙 접근 활공 상태로 비행기를 nose-up trim 한다. 그런 다음 복행을 수행할 때처럼 throttle을 최대까지 부드럽게 증가시킨다.
꼬리를 흐르는 propwash 증가로 인한 영향과elevator trim으로 인한 영향이 합쳐지면서 기수가 급격히 올라가려는 경향이 발생한다. throttle이 최대로 증가되면 pitch attitude가 정상 상승 자세보다 높아진다. 비행기가 실속에 근접하는 것이 명백하다면 비행기를 정상 상승 자세로 되돌리기 전에 충분한 forward elevator pressure를 가해서 받음각을 감소시키고 실속 경고를 없애야 한다. 조종사는 무거운 조종간 압력을 완화하기 위해 trim을 조정한 다음 복행 절차를 완료하고 원하는 비행경로로 돌아가야 한다. full stall에 진입하였다면 받음각을 줄이기 위해 기수를 상당히 내려야 하며 이는 상당한 고도 손실을 동반할 것이다.
Common Errors
intentional stalls를 수행할 때 발생하는 일반적인 오류들은 다음과 같다:
1. 주변을 충분히 확인하지 않음.
2. 회복 이후 airspeed indicator와 slip-skid indicator만 의존하고 다른 단서들은 무시함.
3. power-off stall이나power-on stall 진입 도중 조종간을 너무 빠르게 당겨서 의도치 않은 accelerated stall로 이어짐.
4. impending stall 조건을 인지하지 못함.
5. impending stall 수행 도중 full stall을 방지하기 위한 조치를 시기적절하게 취하지 못함.
6. turning stalls 도중 일정한 bank angle을 유지하지 못함.
7. 실속 및 회복 도중 적절한 삼타일치를 유지하지 못함.
8. full stall maneuver 연습 도중 임계 받음각에 도달하기 전에 회복을 수행함.
9. 받음각을 줄이기 전에 wing leveler나autopilot(단, 만약 장비한 경우)을 해제하지 않음.
10. 받음각의 중요성을 인지하지 못한 채 회복을 시도함.
11. 실속 경고가 사라기지 전까지 기수를 낮추지 않음.
12. 받음각을 줄이기 전에 날개를 수평으로 만들려 시도함.
13. 받음각을 줄이기 전에 출력을 통해 실속을 회복하려 시도함.
14. 받음각이 감소하고 실속 경고가 사라진 후 날개를 수평으로 만들지 못함.
15. 회복 도중 부주의로 인해 secondary stall이 발생함.
16. 회복 도중 과도한 forward-elevator pressure를 가하여 -G load가 발생함.
17. 회복 도중 속도가 과도하게 증가함.
18. 상황 인식을 상실하여 원하는 비행경로로 되돌아가지 못하거나ATC 지시를 따르지 못함.
Spin Awareness
스핀이란 실속이 발생한 후에 발생할 수 있는 aggravated stall condition이다. 실속 상황에서 yaw control을 제대로 조작하지 못하면 스핀에 진입할 가능성이 높아진다. 스핀이 발생하면 비행기는 아래를 향하여 나선형으로 회전한다. 스핀 도중 비행기는 각 날개의 서로 다른 양력 및 항력으로 인해 수직축을 중심으로 회전하며 gravity, rolling, yawing, 그리고 pitching으로 인해 나선 경로로 하강한다. [그림 5-15] 스핀의 종류는 다양하다. 특정 비행기에서 발생하는 스핀의 유형은 비행기 설계, 적재, 조종간 입력, 그리고 밀도 고도에 의해 달라질 수 있다. 어떠한 스핀에서도 최소한 한 쪽 날개가 실속에 빠진다. 비행 중인 형식에 적합한 스핀 회복 기술을 위해 POH를 참조한다. POH의 절차는 이 장의 정보들보다 우선된다.
스핀은 적어도 하나의 날개가 임계 받음각을 초과하였을 때 비행기에 sideslip이나yaw가 작용하면 발생한다. yaw는 잘못된 rudder 적용, aileron 조작으로 인한 adverse yaw, 엔진/프로펠러 영향(p-factor, torque, spiraling slipstream, gyroscopic precession), 그리고 wind shear(예를 들어 항적 난기류)로 인해 발생한다. 잘못된 rudder 적용으로 인해 yaw가 발생한 경우 조종사는 yaw가 통제 불능 상태가 된 후에야 임계 받음각이 초과되었다는 사실을 인지할 수 있다. slipping turn이나skidding tun 도중에 실속이 발생하면 rudder를 적용한 방향으로스핀에 진입할 수 있다. 만약 조종사가 즉시 실속 회복을 수행하지 않으면 비행기가 스핀에 진입할 수 있다.
방향 제어를 유지하는 것, 그리고 실속 회복이 수행되기 전에 기수가 yaw 하지 않도록 유지하는 것이 스핀을 방지하는 핵심 요소이다. 기수가 yaw하지 않고 날개가 bank지지 않으려면 정확한 양의 rudder가 적용되어야 한다.
최신 비행기는 옛날 비행기에 비해 스핀에 진입하지 않는다. 허나 스핀이 불가능한 것은 아니다. 선회, 실속, 그리고 uncoordinated slow flight 도중 조심성 없이 비행하면 설령 최신 비행기라 해도 accidental spin에 빠질 수 있다. accidental stall/spin으로 이어질 수 있는 상황을 방지하는 것, 그리고 정상 비행으로 회복하기 위해 올바른 조처를 취하는 것이 숙달되어야 한다. 비행기가 스핀에 진입하기 위해선 stall과 yaw가 발생해야 한다. 따라서 실속의 인지 및 회복을 지속적으로 연습하면 조종사가 approaching spin을 인지하는데 있어 보다 본능적이고 즉각적으로 반응하게 된다. spin이나approaching spin을 인지하였다면 조종사는 즉시 스핀 회복 절차를 수행해야 한다.
Spin Procedures
스핀을 시연하기 위한 첫 번째 규칙은 비행기가 스핀에 대해 승인되어있는지 확인하는 것이다. 아래의 설명은 보편적인 스핀 절차를 다룬다는 점을 참고하라. 여기서는 특정 비행기에서 필요로 하는 특정 스핀 절차나 기술을 다루지 않는다. 안전을 위해 스핀을 시연하기 전에 먼저 AFM/POH와 규정을 주의 깊게 검토한다. 여기에는 다음 항목들이 포함되어야 한다:
∙ 비행기가 스핀에 대해 승인되어 있는지 확인하기 위해 AFM/POH의 limitations section, placards, 혹은 type certification data을 확인한다.
∙ weight and balance limitations를 확인한다.
∙ 권장하는 스핀 진입 및 회복 절차를 확인한다.
∙ 최신14 CFR part 91 parachute 조건을 확인한다.
또한 철저한 비행 전 점검이 필수적이다. 물품들이 과하게 적재되었거나 단단히 고정되지 않으면 비행기의 무게, CG, 그리고 조종성에 영향을 미칠 수 있으므로 이러한 점들에 중점을 둔다. 또한 제조업체가 결정한 CG limitations 이내에 무게중심이 위치하는지 확인하는 것도 중요하다. control cables(특히 rudder와 elevator)가 느슨하면 스핀 회복을 위한 최대 조작이 적용되지 않을 수 있으며 이로 인해 회복이 지연되거나 불가능할 수 있다.
intentional spin을 수행하기 전에 비행기 위아래로 항적이 없는지 확인한다. 또한 모든 스핀 회복이 1,500ft AGL 이상에서 완료될 수 있을 정도로 높은 고도에서 기동을 수행해야 한다. 스핀의 첫 회전은 대략 1,000ft의 고도 손실을 초래하며그 이후에는 매 회전마다 약 500ft가 손실된다.
clean configuration에서 power-on stall과 power-off stall을 연습한 후에 스핀 훈련을 시작하는 것이 적절할 수 있다. 이러한 훈련은 조종사로 하여금 비행기의 특정한 실속 및 회복 특성을 숙지하는데 도움이 된다. 훈련 도중 조종사는 출력 조작에 주의해야 하며 제조업체가 권장한다면 carburetor heat(단, 만약 장비한 경우)을 적용해야 한다.
스핀에는 네 가지 단계가 있다: entry, incipient, developed, recovery. [그림 5-16]
Entry phase
entry phase에서 조종사는 스핀에 필요한 요소들을 의도적으로 만든다. 스핀을 시연하기 위한 진입 절차는 power-off stall과 유사하다. 스핀 진입 도중 조종사는 천천히 출력을 idle로 감소시키면서 실속이 발생할 정도로 pitch attitude를 든다. 비행기가 실속에 근접하면 조종사는 스핀을 발생시킬 방향으로 full rudder를 부드럽게 가하며이와 동시에 full back (up) elevator를 적용한다. AFM/POH에서 달리 명시하지 않는 한 aileron을neutral position으로 유지한다.
Incipient phase
incipient phase란 비행기가 실속에 빠져서 회전하기 시작할 때부터 스핀이 완전히 발달하기 전까지를 의미한다. 이 단계에서 대부분의 비행기는 2 ~4번의 회전을 할 수 있다. 이 단계에서 공기역학적 힘과 관성력이 균형을 이루지 못한다. incipient phase가 발달할수록 지시 속도가 낮은 속도에서 안정될 것이며 turn indicator의 symbolic airplane이 스핀 방향을 지시할 것이다. 스핀 방향을 결정하기 위해 slip/skid ball(inclinometer)을 사용해서는 안 된다. inclinometer가 설치된 위치에 따라 ball이 움직이는 방향이 달라진다. 예를 들어비행기의 왼쪽에 ball이 장착되어 있다면 설령 오른쪽으로 스핀이 발생하여도 ball이 항상 왼쪽으로 움직인다.
조종사는 360도 회전이 완료되기 전에 incipient spin 회복 절차를 시작해야 한다. 조종사는 회전 반대 방향으로 full rudder를 적용해야 한다. 만약 방향 감각을 잃었다면 turn indicator를 사용한다.
incipient spins는 초기 스핀 훈련 및 회복 기법에서 가장 일반적으로 사용되는 기동이다.
Developed phase
developed phase는 비행기의 각 회전율, 대기 속도, 그리고 수직 속도가 수직 비행경로에서 안정되었을 때 발생한다. developed phase에서는 공기역학적 힘과 관성력이 균형을 이루며 수직축에 대한 비행기의 자세, 각도, 그리고 움직임들이 일정하거나 반복적이다. 스핀은 평형 상태에 놓인다. 일부 훈련용 비행기는 developed phase에 진입하지 않지만 incipient phase에서 spiral dive로 전환될 수 있음을 주의해야 한다. spiral dive에서 비행기는 평형 상태에 놓이지 않는 대신 가속을 하며 이로 인해 G load가 급격히 증가할 수 있다.
Recovery phase
회전을 중단시키고 받음각을 임계 받음각 미만으로 감소할 때 recovery phase가 시작된다. 비행기와 스핀 유형에 따라 회복을 위해 적게는 4분의 1바퀴에서 많게는 몇 바퀴가 소요될 수 있다. 회전 평형을 깨뜨리기 위해 조종사는 회전이 중단되도록, 그리고 날개가 실속에서 벗어도록 조종간을 적용한다. 스핀 회복을 위해 조종사는 항상 제조업체의 권장 절차를 따라야 한다. 제조업체가 권장하는 스핀 회복 절차와 기술이 없다면 그림 5-17의 스핀 회복 절차를 사용한다. 스핀 전에 flaps 및/혹은retractable landing gear가 연장되어 있었다면 스핀 진입 후에 이를 최대한 빨리 접는다.
다음은 스핀 회복을 위해 따라야 하는 6단계를 설명한다:
1. 출력(throttle)을 idle로 줄인다. 출력은 스핀 특성을 악화시킨다. 출력은 더욱 평평한 스핀 자세를 초래할 수 있으며 보통 회전 속도를 증가시킨다.
2. ailerons를 neutral에 둔다. ailerons는 스핀 회복에 악영향을 미칠 수 있다. 스핀 방향으로 aileron을 가하면 회전 속도가 빨라지고, 스핀 자세를 가파르게 만들며, 회복을 지연시킬 수 있다. 스핀 반대 방향으로 aileron을 가하면 스핀 자세를 평평하게 만들며 회복을 지연시킬 수 있다(심지어 unrecoverable spin으로 이어질 수도 있음). 가장 좋은 절차는 ailerons를 neutral에 두는 것이다.
3. 회전이 멈출 때까지 회전 반대 방향으로 full rudder를 적용한다. 전형적인 단발 비행기에서 회복을 위한 가장 중요한 조작은 rudder이다. 회전 반대 방향으로 빠르게 full rudder를 적용한다. 스핀 회복 도중 rudder를 느리게 적용하면 비행기가 계속해서 회전할 수 있으므로 이를 피한다. 빠르고 확실하게 rudder를 적용해야 더욱 확실한 스핀 회복이 이어진다.
4. 빠르게 straight-forward elevator를 적용한다. 이는 full rudder를 적용한 후에 바로 수행되어야 한다. 이 단계를 수행하기 전에 선회가 멈추기를 기다리지 않는다. elevator 조작은 받음각을 감소시켜서 비행기를 실속으로부터 벗어나게 만든다. 경우에 따라 회복을 위해 full forward elevator가 필요할 수 있다. 스핀이 멈추기 전까지 조종간을 이 위치에 단단히 고정한다. (NOTE: 만약 속도가 증가한다면 비행기는 더 이상 스핀 상태가 아니다. 스핀 도중 비행기는 실속에 빠진 상태이기 때문에 지시 속도가 비교적 낮고 일정하며 가속하지 않는다.)
5. 스핀이 멈춘 후 rudder를 풀어준다. 증속 도중 rudder를 풀어주지 못하면 yawing이나sideslipping이 발생한다.
6. 수평 비행으로 돌아가기 위해 back elevator pressure를 가해준 뒤 출력을 조절한다. 이때 과도한 back elevator pressure를 가하지 않도록 주의한다. 과도한 back elevator pressure는 secondary stall을 유발할 수 있으며 이로 인해 또 다른 스핀이 발생할 수 있다. 기수를 당기는 도중 G-load 한계와 속도 제한을 초과하지 않도록 주의한다.
다시 한번 말하지만 이 스핀 회복 절차는 제조업체의 절차가 없는 경우에만 사용하도록 권장된다. 조종사는 항상 제조업체의 스핀 회복 절차를 숙지하고 있어야 한다.
Intentional Spins
만약 제조업체가 스핀을 승인하지 않는다면 CFR에 의해 intentional spins가 허가되지 않는다. 스핀 기동이 승인되었는지 확인하는 공식적인 방법은 다음과 같다:
∙ 형식증명자료집(Type Certificate Data Sheets)이나 항공기설계명세서(aircraft specifications)
∙ 총 무게, CG range, 혹은 연료량에 관한 AFM/POH의 limitation section
∙ 비행기의placard(예: “NO ACROBATIC MANEUVERS INCLUDING SPINS APPROVED”)
스핀이 승인되지 않은 비행기에서는 fully-developed spin이 회복 가능하다는 보장이 없다. 조종사들이 의도적으로 스핀 제한을 무시해서 발생한 사건들이 많다. intentional spins를 금지하는 placard가 설치되어있음에도 불구하고 일부 조종사들은(그리고 심지어 일부 교관들은) 기동을 시도한다. 이들은 비행기가 증명 도중 스핀 테스트를 받았다면 스핀을 연습해도 아무런 문제가 없다고 믿는다.
이러한 조종사들은 14 CFR part 23, section 23.221(a)에서 명시하는 규정을 간과한다(normal category single-engine airplanes는 한 번의 스핀이나3초의 스핀 중 더 오래 걸리는 스핀으로부터 회복을 위한 첫 번째 조작이 이루어진 후 한 번의 추가 회전 이내에 회복이 완료되거나, 혹은 해당 규정의 optional spin resistance requirements를 준수해야 한다). 즉,이러한 비행기들 중 대부분은 fully developed spin으로부터 회복되도록 요구되지 않는다. 14 CFR part 23, section 23.2150은 비행기의 스핀 특성과 관련된 증명 조건을 명시한다. intentional spin을 승인하지 않는다는 placard가 부착된 비행기의 조종사는 비행기가 스핀에 빠지면 제어가 불가능할 수 있다 가정해야 한다.
Weight and Balance Requirements Related to Spins
스핀이 승인된 비행기에서는 weight and balance 조건을 준수하는 것이 안전한 기동 및 회복을 위해 중요하다. 무게나 균형의 사소한 변화가 비행기의 스핀 회복 특성에 영향을 미칠 수 있다는 것을 알아야 한다. 이러한 변화는 스핀 기동 및/혹은 회복 특성을 저하시키거나 향상시킬 수 있다. 예를 들어 aft baggage compartment에 무게가 추가되거나 연료가 추가되면 설령 비행기가 CG 이내에서 운영된다 하여도 스핀 및 회복 특성에 심각한 영향을 미칠 수 있다. utility category에서는 의도적으로 스핀에 진입하기 어려운 비행기가 normal category에서는 쉽게 스핀에 진입할 수 있다. 이러한 상황은 더 높은 받음각을 만들 수 있는 비행기 능력으로부터 발생한다. 스핀이 승인된 utility category 비행기가 normal category에 따라 적재되면 한 바퀴 이상의 스핀이 발생하였을 때 회복이 불가능할 수 있다.
Common Errors
intentional spins를 수행하는데 있어 일반적인 오류는 다음과 같다:
1. 스핀 진입 시 원하는 방향으로 full rudder를 가하지 못함.
2. 스핀 진입 시 full up-elevator pressure를 적용 및 유지하지 못하여 spiral이 발생함.
3. 스핀 진입 전에 fully-stalled condition을 달성하지 못함.
4. 회복 도중 full rudder를 빠르게 적용하지 못함.
5. 회복 도중 충분한 forward-elevator를 적용하지 못함.
6. forward-elevator를 적용하기 전에 선회가 멈추기를 기다림.
7. 선회가 멈춘 후 rudder를 풀어주지 못함(이는 secondary spin으로 이어질 수 있음).
8. 회복 도중 조종간 조작이 느리고 지나치게 조심스러움.
9. 선회가 멈춘 후 과도한 back-elevator pressure를 가함(이는 secondary stall로 이어질 수 있음).
10. 회복 도중 back-elevator pressure를 충분히 가하지 못하여 과도한 속도로 이어짐.
Spiral Dive
spiral dive(nose-low upset)란 비행 속도와 G-load가 급격히 증가하는 하강 선회로 이는 종종 잘못된 선회로 인하여 발생한다. spiral dive에서 비행기는 거의 수직에 가까운 자세로 매우 촘촘한 원을 그린다. 이때 비행기는 더 이상 실속 상태가 아니기 때문에 가속할 것이다. 보통 의도치 않게 IMC에 진입하였을 때spiral dive가 발생하는데특히 조종사들이 비행 계기보다 운동 감각에 의존할 때 그러하다. 감각들에 의해 혼란에 빠진 조종사는 slightly nose-low, wing-low, descending turn에 쉽게 진입할 수 있으며 적어도 초기에는 이 오류를 인지하지 못할 수 있다. 특히 IMC에서는 속도가 빨라지는 소리만이 상황이 급변하고 있다는 유일한 단서일 수 있다. steepnose-down attitude와 steep bank를 인지한 조종사는 날개를 수평으로 되돌리면서 조종간을 빠르게 당길 수 있다. 이로 인해 공기역학적 하중이 발생할 수 있으며 이는 기체의 구조적 손상 및/혹은 파괴를 일으킬 수 있다.
다음은 조종사가 spiral dive를 회복하기 위해 사용해야 하는 5단계를 설명한다:
1. 출력(throttle)을 idle로 줄인다. 즉시 출력을 idle로 줄여서 가속을 늦춘다.
2. forward-elevator를 가한다. 날개를 수평으로 만들기 전에 비행기의 G-load를 줄여주는 것이 중요하다(“unload the wing”). +1G로 돌아가기 위해 약간의 forward-elevator pressure를 가한다. aft elevator로 인해 spiral이 악화되지 않을 정도의 forward-elevator를 가한다. 다음 회복 단계를 수행하기 전에 forward-elevator를 가하는 것은 몇 가지 이점이 있다(받음각 감소, G-load 감소, 선회 반경 증가 및 선회율 감소, 그리고 rolling pullout 방지). rolling pullout이 수행되면 비행기의 design limit가 더 쉽게 초과되므로 날개를 수평으로 만들기 전에 G-load를 감소시키지 않으면 구조적 손상/파괴가 발생할 수 있다.
3. 삼타일치를 적용하여 날개를 수평으로 되돌린다. 설령 nose-low 자세가 만들어졌어도 4단계를 수행하기 전에 날개를 완전히 수평으로 만들어야 한다.
4. 기수를 부드럽게 들어 올린다. spiral dive 도중 속도가 VNE를 초과할 수도 있다. 따라서 구조적 파괴를 방지하기 위해 조종을 부드럽고 천천히 수행한다. 속도가 안전한 수준으로 감소한 후에 기수를 상승 자세로 올린다.
5. 상승 출력으로 throttle을 증가시킨다. 속도가 VY에서 안정되었다면 상승 출력을 적용하고 안전한 고도로 상승한다
일반적인 spiral dive 회복 절차는 그림 5-18에 요약되어 있다.
Common Errors
spiral dive를 회복할 때 발생하는 일반적인 오류는 다음과 같다:
1. 먼저 출력을 줄이지 않음.
2. 실수로 출력을 더함.
3. 날개를 수평으로 만들지 않고 기수를 당기려 시도함.
4. 날개를 수평으로 만들면서 기수를 당김.
5. 날개를 수평으로 만들기 전에 G를 줄여주지 않음.
6. 상승이 설정된 후에 출력을 추가하지 않음.
UPRT Summary
중요한 점은 UPRT 기술들이 복잡하며 까먹기 쉽다는 것이다. 올바른 심성 모형을 설정하기 위해서는 반복이 필요하며 계속된 연습/훈련 또한 필요하다. UPRT 절차가 도입 및 수행되는 전후 관계도 중요한 고려사항이다. 예를 들어 조종사는 특정 절차가 광범위하게 적용되는지 아니면 특정 형식에 적용되는지 명확하게 이해해야 한다. 가장 높은 수준의 학습을 위해선 주어진 절차의 가장 광범위한 형태에서 시작한 다음 해당 절차를 특정 형식에 대한 조건으로 좁혀나간다.
조종사의 가장 기본적이면서 중요한 책임은 항공기 제어를 유지하는 것이다. 따라서 초기 비행 훈련은 일반적으로 “예상된” 환경에서 비행기를 안전한 방식으로 조종할 수 있는 기술을 제공하며 upset, 그리고 실속 상황에 대한 일부 지침이 추가된다.
이 장에서는 받음각에 중점을 두어 기본적인 비행기 제어 요소들에 대해 논의하였다. 또한 LOC-I(실속과 비행기 upset을 포함)로 이어질 수 있는 상황과 시나리오에 대한 논의를 제공하였다. 그리고 slow flight, 실속 및 실속 회복, 스핀 인식 및 회복, upset 예방 및 회복, 그리고 spiral dive 회복에 대한 숙련도 개발의 중요성에 대해 논의하였다.
기본 훈련을 통해선 비행기가 마주칠 수 있는 모든 우발적 상황을 다룰 수 없다는 점을 조종사는 이해해야 한다. 조종사들은 정상 운영에 대한 반복적/추가적 교육을 받아야 한다. 또한 그들의 초기 증명 조건을 넘어서는 비행 기술을 개발시켜주는 교육을 받아야 한다.
다발 비행기, 그리고 터보제트 비행기에서 이러한 기동 중 일부를 수행하는 것에 대한 추가 고려사항이 있다면 Chapter 12와 15를 각각 참조한다.
추가적인 advisory circular(AC) 지침은 www.faa.gov에서 확인할 수 있다:
1. AC 61-67(개정판), Stall and Spin Awareness Training
2. AC 120-109(개정판), Stall Prevention and Recovery Training
3. AC 121-111(개정판), Upset Prevention and Recovery Training
경험이 많은 조종사들은 ground operations에 중점을 둔다. 왜냐하면 ground operations는 안전한 비행이 시작되고 끝나는 곳이기 때문이다. 그들은 섣부른 ground operations가 안전 여유를 감소시킨다는 것을 알고 있다. 똑똑한 조종사는 이 비행 단계를 활용하여 다양한 요소들(규제 조건, PIC 책임에 대한 준비, 비행기 상태, 비행 환경, 그리고 risk를 부적절하게 제어하도록 만들 수 있는 외부 압력)을 평가한다.
비행기를 조종하는 것은 다른 운송 수단에는 필요로 하지 않는 새로운 책임들이 있다. 종종 ground operations에 덜 중점을 두고 비행 그 자체에 초점을 맞추는 경우가 많다. 그러나 조종사들은 비행 준비에 시간을 할애해야 한다. 상황 인식은 비행 준비부터 시작되어 비행기가 안전하게 격납고에 고정될 때까지 이어진다.
비행 전 육안 점검은 비행기의 비행 위험을 완화한다. 비행 전 점검은 항공기가 표준 감항 기준을 만족하는지, 그리고 기술적으로 안전한 상태인지를 확인하는 것이다. 14 CFR part 3, section 3.5(a)에 따라 “airworthy”라는 용어는 항공기가 그 형식 설계를 준수하며 안전한 작동을 위한 상태에 있음을 의미한다. 소유자/운영자는 정비에 대하여 주된 책임을 가진다. 그러나 14 CFR 91, section 91.7(a)와 (b)에 따라 항공기가 감항 상태이지 않는 한 어떤 사람도 civil aircraft를 운항할 수 없다. 그리고 civil aircraft의 PIC는 비행기가 안전한 비행을 위한 상태에 있는지 여부를 결정할 책임이 있다. 조종사의 점검에는 다음이 포함되어야 한다:
1. 비행기의 감항 상태를 확인한다.
2. AFM/POH에 따라 육안 점검에 필요한 항목을 결정한다. [그림 2-1, 2-2, 2-3]
모든 비행기에는 동체 및 엔진을 수록하는 로그북들(경우에 따라 프로펠러 및 장비 로그북)이 있다. 이는 특정한 동체, 엔진, 프로펠러 혹은 장비에 대해 수행된 정비, 교체, 그리고 점검을 기록하기 위해 사용된다. 점검을 위해 로그북을 정확하고 확실하게 유지하는 것이 중요하다. 비행기 로그북들은 보통 비행기에 보관되지 않는다. 비행기의 정비, 교체, 그리고 점검 기록이 최신이고 정확한지를 확인하기 위해 비행 전에 비행기 로그북들, 혹은 감항 상태 요약문을 확인하는 것은 조종사의 절차에 관한 문제여야 한다. [그림 2-4] 다음 사항이 필요하다:
• 이전 12개월 이내에 연간 점검(14 CFR part 91, section 91.409(a))
• 항공기가 고용을 위해 운영되는 경우 100시간 점검(14 CFR part 91, section 91.409(b))
• 이전 24개월 이내에 트랜스폰더 점검(14 CFR part 91, section 91.413)
• 관제 공역 내에서 IFR 비행을 할 경우 이전 24개월 이내에 정압 시스템, 그리고 encoder 점검(14 CFR part 91, section 91.411)
• IFR 비행을 위해 VOR 시스템을 사용할 경우 이전 30일 이내에 VOR 장비 점검(14 CFR part 91, section 91.171)
• 이전 12개월 이내에 ELT(Emergency locator transmitter) 점검(14 CFR part 91, section 91.207(d))
• ELT 배터리 수명(14 CFR part 91, section 91.207(c))
• Type Certificate Date sheets(TCDS)에 대한 수명 제한 부품들의 현재 상태(14 CFR part 91, section 91.417)
• FAA Form 337, Major Repair or Alteration(14 CFR part 91, section 91.417)
• 작동하지 않는 장비(14 CFR part 91, section 91.213)
이러한 검토는 필요한 정비 및 검사가 비행기에서 수행되었는지의 여부를 결정한다. 일치하지 않는 사항이 있다면 비행 전에 해결되어야 한다. 비행기 로그북을 통해 비행기 감항 조건이 충족됨을 확인하였다면 비행기 육안 점검을 수행하는 것이 적절하다. 비행 전 육안 점검은 ramp에 놓인 비행기에 다가가는 순간부터 시작되어야 한다. 조종사는 비행기의 정상적인 모습에 주목하여 불일치하는 점들(예를 들어 landing gear와 비행기 구조의 정렬 오류)을 찾아야 한다. 조종사는 또한 날개, 동체, 꼬리의 뒤틀림, 그리고 표면의 손상, 뿐만 아니라 연료나 오일의 웅덩이, 얼룩, 혹은 누유를 주목해야 한다.
조종사는 다음의 문서들이 비행기에 탑재, 혹은 부착되어 있는지 확인해야 한다:
• 최신의 감항 증명서(14 CFR part 91, section 91.203)
• 최신의 등록 증명서(14 CFR part 91, section 91.203)
• 미국을 벗어나는 비행, 혹은 12500파운드를 초과하는 비행기에 대해서는 무선국 허가증명서(Federal Communications Commission (FCC) rule)
• 운영 한계. 이 형태는 FAA가 승인한 AFM/POH, placards, instrument markings, 혹은 이들의 조합일 수 있다(14 CFR part 91, section 91.9)
• 최신의 weight and balance 데이터
• compass correction card
• external data plate(14 CFR part 45, section 45.11)
Visual Preflight Assessment
점검은 cabin door로부터 시작되어야 한다. 문을 여닫기 어렵거나, 잘 맞지 않거나, 혹은 문고리가 부드럽게 체결되지 않는다면 주변 구조물(예를 들어 doorpost)의 정렬이 어긋나 있는지를 확인해야 한다. 이는 구조적 손상을 나타낼 수 있다. 비행 전 육안 점검은 비행기 내부까지 이어져야 한다. 내부의 카펫이 쓸 만한지, 건조한지, 그리고 제대로 고정되어 있는지를 확인해야 한다. 안전벨트는 마모되지 않았는지, 제대로 잠기는지, 그리고 제 위치에 단단히 고정되어 있는지를 확인해야 한다. 좌석은 seat lock pins를 통해 seat rails에 제대로 고정되어 있는지, 그리고 seat rail holes가 비정상적으로 마모되지는 않았는지를 확인해야 한다. [그림 2-5] 창문은 깨끗하고 균열이 없는지, 그리고 깨지지 않았는지 확인해야 한다. 창이 더럽거나, 긁히거나, 혹은 심하게 깨진 경우 시야가 거의 0에 이를 수 있다. 이는 태양으로부터의 특정 각도에서 발생한 빛 굴절 때문이다.
AFM/POH, 혹은 AFM/POH에 기초하여 제3자가 만든 체크리스트를 사용하여 비행 전 육안 검사를 수행할 수 있으며 각 제조업체는 이를 수행하기 위한 지정된 순서를 가지고 있다. 다음 항목들은 일반적으로 AFM/POH 비행 전 점검에 포함될 수 있다:
• Landing gear control DOWN(해당하는 경우)
• Master, alternator, magneto switches OFF
• Control column locks REMOVED
• Fuel selectors가 모든 position에서 제대로 작동하는지 점검(이는 OFF position을 포함). fuel selectors가 뻑뻑하거나, tank position을 알아볼 수 없거나, 혹은 멈춤쇠가 없는 것은 용납되지 않는다.
• Trim wheels가 takeoff position으로 설정(이는 elevator를 포함하며 해당하는 경우에는 rudder와 aileron을 포함)
• 기계적인 air-driven gyro 계기의 표면에 흐릿한 징후가 있는지 검사해야 한다. 이는 누출의 가능성을 나타낼 수 있다.
• Avionics master OFF
• Circuit breakers IN
• landing gear handle이 DOWN position에 놓여있는지 확인한 다음 master switch ON. fuel gauges의 연료량을 확인하고 이를 육안으로 점검한 tank level과 비교한다. fuel pumps가 장착된 경우 이를 ON position으로 하여 연료 압력이 적절한 운영 범위 내인지 확인한다.
• 그 외의 항목으로 비행기 내부와 외부의 등화가 모두 작동하는 확인하는 것, 그리고 annunciator panels를 확인하는 것이 포함될 수 있다.
• 만약 비행기가 retractable gear를 가지고 있다면 landing gear down and locked lights가 녹색인지 확인한다.
• 비행계기들은 다음과 같이 표시되어야 한다:
• 속도계는 0을 가리켜야 한다.
• IFR 비행의 경우 고도계가 현재의 barometric setting으로 설정되어 있다면 field elevation으로부터 75ft 이내를 지시해야 한다.
• 나침반이 설치된 경우 비행기의 방향을 정확하게 지시해야 한다. compass correction card는 알아볼 수 있도록 또렷해야 한다. 종례의 wet magnetic compasses의 경우 계기 표면이 깨끗해야 하며 계기가 유체로 가득 차 있어야 한다. 흐릿한 계기 표면, 유체 내의 기포, 혹은 계기가 완전히 차 있지 않다면 나침반은 사용할 수 없다.
• VSI는 0을 나타내야 한다. 만약 VSI가 0을 나타내지 않는다면 작은 드라이버를 사용하여 이 계기를 0으로 만들 수 있다(단, 이 계기가 전자 화면의 일부가 아닌 경우). 기계적인 VSI는 조종사가 조정할 수 있는 유일한 계기이다. 그 외의 모든 것들은 FAA가 인증한 정비사가 조정해야 한다.
• 항전 장비 점검을 위해 Avionics master switch ON. 그 다음 Avionics master switch OFF, master switch OFF.
Integrated Flight Deck(IFD) “glass-panel” 항전장비 및 지원 시스템을 장비하는 항공기는 비행 전 점검을 위한 특정 요건을 가지고 있다. 지상 점검에는 다음을 포함할 수 있다(flight deck reference guide가 항공기에 있는지 확인, engine indicators의 “Xs”가 사라지는 것을 통해 시스템이 작동하는지 점검, pitot/static 및 attitude displays의 점검, low level alarms와 annunciator panels 테스트, 연료량 설정, avionics cooling fans가 작동하는지 확인) [그림 2-6] AFM/POH는 이러한 비행 전 점검을 수행하는 방법을 명시한다. 첨단 항전 장비를 장착한 항공기의 비행 전 점검 체크리스트는 아주 많을 수 있으므로 조종사는 모든 항목들이 적절하게 수행되었는지 확인할 수 있는 시간을 두어야 한다.
Outer Wing Surfaces and Tail Section
AFM/POH는 항공기를 점검하는 순서를 명시한다. 이는 보통 cabin 출입구로부터 시작되어 점검이 완전히 끝날 때까지 반시계 방향으로 이어진다. AFM/POH의 비행 전 점검 외에도 조종사는 잠재적인 위험(예를 들어 금속이나 복합재 구조물의 열화, 혹은 변형 징후. 그리고 리벳이나 나사가 헐거워짐, 혹은 사라짐)에 대한 인지를 개발해야 한다.
점검을 위해 AFM/POH에 명시된 항목들 외에도 조종사는 critical areas(예를 들어 spar lines, 날개, 그리고 수평 및 수직적 부착 지점 - 여기에는 wing struts와 landing gear 부착 영역을 포함)에 대한 인식을 가져야 한다. 이러한 영역에서는 비행기 표면을 검사해야 한다. 왜냐하면 하중과 연관된 응력들이 spar lines와 부착 지점을 따라 집중되기 때문이다. spar lines는 날개, horizontal stabilizer, 혹은 vertical stabilizer를 가로질러 연장되는 리벳 라인이다. 조종사는 일그러짐, 잔물결, 기포, 찌그러짐, 혹은 주름을 찾기 위해 spar lines에 세심한 주의를 기울여야 한다. 왜냐하면 구조적 변형은 내부 손상, 혹은 고장의 징후일 수 있기 때문이다. 리벳의 헤드 주변을 검사하여 페인트의 균열, 혹은 검은색 산화막이 있는지 확인한다. 이는 리벳이 헐거워질 경우에 나타난다. [그림 2-7]
자세히 조사해야 할 또 다른 부분은 날개, 수평 안정판, 그리고 수직 안정판의 앞전 부분이다. 이 부분들은 돌, 얼음, 새, 그리고/혹은 비행기가 격납고에 있을 때 생긴 충격으로 인해 손상되었을 수 있다. 특정한 손상은 구조물이 안전하게 비행할 수 없는 상태로 만들 수 있다. 일부 앞전 표면에는 공기역학적 장치들이 있다(예를 들어 stall fences, slots, 혹은 vortex generators, 그리고 weeping wings와 boots같은 deicing 장비). 만약 이러한 항목들이 비행기에 있다면 조종사는 이들의 적절한 상태를 알아야 한다.
금속 비행기의 경우 wingtips, fairings, 그리고 non-structural covers는 얇은 섬유 유리나 플라스틱으로 제작될 수 있다. 이러한 것들은 주로 나사 구멍으로부터 퍼지는 균열의 영향을 받는다. 때때로 이러한 장비들 중 하나에서 균열이 발생한 경우 균열의 진행을 막기 위해 균열을 “stop-drill”하는 것이 다반사이다. [그림 2-8] 이러한 장비들이 균열 없이 양호한 상태로 유지되도록 각별히 주의해야 한다. 균열은 장비들을 안전하게 비행할 수 없는 상태로 만들 수 있기 때문이다. stop-drilled location을 넘어서 균열이 계속된 경우, 혹은 인접한 곳에 균열이 새로 발생한 경우 in-flight failure로 이어질 수 있다.
복합재 비행기를 검사하는 것은 더욱 어려울 수 있다. 왜냐하면 spar lines, 그리고 날개 부착점을 식별하는데 도움이 되는 리벳이나 나사가 없기 때문이다. 그러나 spar나 skin이 갈라진 것, 혹은 그 외의 구조적 문제들은 기포, 가느다란 균열, 혹은 구조물을 손가락으로 가볍게 두드릴 때 나타나는 소리의 변화를 통해 식별될 수 있다. 부적절한 사항은 항공기 정비사와 논의함으로서 해결되어야 한다.
Fuel and Oil
다양한 형식의 aviation gasoline(AVGAS)가 있으나 일반적으로 세 가지 등급을 사용한다: 80/87, 100LL, 100/130. 100LL은 미국에서 가장 널리 사용되고 있다. AVGAS는 등급 식별을 위해 희미한 색으로 염색된다: 80/87은 붉은색, 100LL은 푸른색, 그리고 100/130은 녹색. 모든 AVGAS 등급은 친숙한 휘발유 냄새와 질감을 가진다. 푸른색으로 염색된 100LL은 그 연료 샘플을 흰색 배경에 두고 흰색 조명을 비추지 않는 한 식별하기 어려울 수 있다.
80/87 등급에 대해 인증된 항공기 피스톤 엔진은 100LL에서 잘 작동한다(단, 대체 등급으로 승인된 경우). 그러나 그 반대는 사실이 아니다. 높은 등급을 필요로 하는 것의 대체품으로 낮은 등급의 연료를 절대 사용해서는 안 된다. detonation은 매우 짧은 시간 내에 엔진에 심각한 손상을 입힐 것이다. detonation은 실린더 내부에서의 연료-공기 혼합물 폭발이다. detonation 도중 연료/공기는 부드럽게 연소하지 않고 폭발한다. 이러한 폭발로 인해 피스톤과 실린더에 더 높은 힘이 가해져 소음, 진동, 그리고 실리더 헤드 온도가 증가한다. 강한 detonation은 또한 출력 감소를 유발할 수 있다. 가벼운 detonation은 엔진 마모를 증가시키긴 하나 일부 엔진은 이 정도에도 작동할 수 있다. 그러나 심한 detonation은 몇 분 만에 엔진 고장을 발생할 수 있다. [그림 2-9] detonation이 만들어내는 소음 때문에 자동차에서는 “engine knock” 혹은 “pinging”이라 불린다.
특정 비행기에서는 대체 연료로 자동차 휘발유가 사용된다(단, 승인된 경우). 이는 특정 비행기가 기체와 엔진에 대해 Supplemental Type Certificate(STC)를 발부받은 경우에만 허용된다.
jet fuel은 터빈 엔진, 그리고 차세대 디젤 비행기를 위한 등유 기반의 연료이다. jet fuel은 진득진득하고, 휘발유가 아닌 냄새가 나며, 만지면 미끌미끌하다. jet fuel은 투명한 색, 혹은 담황색이다(AVGAS와 섞일 경우에는 염색된 것처럼 보일 수 있음). AVGAS를 사용하는 왕복 엔진에 jet fuel을 넣을 경우 심각한 결과가 발생한다. jet fuel이 주입된 왕복 엔진은 비행기가 뜨기 전까지는 작동을 한다. 그러나 이륙 이후에는 엔진이 치명적으로 고장 난다.
jet fuel 급유 트럭과 급유 장비는 검은색 바탕에 흰색 문자로 JET-A placards가 표시된다. 연료 노즐은 연료 유형에 따라 다른데, 이는 연료 주입 실수와 연관된 심각한 결과들 때문이다. AVGAS 연료 주입구 노즐은 직경이 일정한 직선형이다. [그림 2-10] 그러나 jet fuel 연료 주입구 노즐은 AVGAS 연료 탱크에 끼워지는 것을 방지하기 위하여 끝부분이 나팔 모양으로 이루어진다. [그림 2-11]
제대로 된, 그리고 승인된 등급의 연료를 사용하는 것은 안전하고 신뢰할 수 있는 엔진 작동을 위해 중요하다. 제대로 된 연료의 양, 등급, 그리고 품질이 없으면 엔진의 작동이 중단될 수 있다. 따라서 의도하는 비행에 적합한 연료량에 적법한 예비 연료량이 비행기에 탑재되어 있는지 육안으로 확인하는 것이 중요하다. 또한 그 연료가 적절한 등급인지, 그리고 연료의 품질이 허용 가능한지도 확인해야 한다. 매번 연료를 주입한 이후에는 연료 캡이 단단히 고정되었는지를 항상 확인해야 한다.
최대 용량으로 연료를 주입할 경우 비행기의 자세가 중요하다. nosewheel이나 main landing gear extension, 그리고 ramp의 경사는 비행기의 자세를 크게 변화시킬 수 있다. 따라서 이는 연료 용량을 크게 변화시킬 수 있다. 항상 각 탱크의 연료량을 육안으로 검사하여 fuel gauges에 표시된 연료량을 확실하게 확인한다. wet-wing fuel tanks가 장착된 비행기의 경우 리벳 라인을 따라 누유의 증거를 찾을 수 있다. [그림 2-12]
물, 그리고 그 외의 침전물 오염을 확인하는 것은 중요한 비행 전 항목이다. 물은 응축으로 인해 연료 탱크 내에 축적되는 경향이 있다(특히 탱크가 일부만 채워진 경우). 물은 연료보다 무겁기 때문에 연료 시스템의 낮은 부분에 모이는 경향이 있다. 노후한 gas cap seals가 빗물에 노출된 경우, 혹은 공급업체의 저장탱크와 운송 차량에서 연료 시스템으로 물이 유입될 수도 있다. 연료 주입 도중 탱크로 유입되는 먼지와 흙, 혹은 노후한 rubber fuel tanks나 tank sealant로 인해 침전물 오염이 발생할 수 있다. seal과 sealant의 고무가 낡은 경우 연료 샘플에 작고 어두운 얼룩으로 나타날 수 있다.
가장 좋은 예방책은 탱크에서 물이 응축될 기회를 최소화하는 것이다. 가능하다면 연료 탱크를 매 비행 후에, 혹은 최소한 그 날의 마지막 비행 이후에 완전히 채워야 한다. 탱크에 연료가 많을수록 응축이 발생할 수 있는 공간이 줄어든다. 연료 탱크를 채워두는 것은 rubber fuel tanks와 tank sealant의 노화를 늦추는 가장 좋은 방법이기도 하다.
fuel strainer quick drain, 그리고 모든 fuel tank sump로부터 충분한 연료를 drain 해야 한다. 이는 연료 등급/색깔, 물, 먼지, 그리고 냄새를 확인하기 위함이다. 만약 물이 존재한다면 연료를 담은 병의 바닥에 구슬 모양의 물방울이 있으며 색깔이 다르다(보통은 투명함. 때로는 흙 입자들로 인해 탁한 노란색이거나 갈색임). 극심한 물 오염의 경우에는 연료 샘플 전부가 물일 가능성을 고려한다(특히 연료 샘플을 조금만 채취한 경우). 첫 번째 연료 샘플에서 물을 발견하였다면 물과 오염이 나타나지 않을 때까지 샘플링을 계속한다. 물, 침전물, 혹은 오염이 많이(그리고/혹은 계속하여) 나타날 경우 정비사의 추가적인 조사가 필요하다. 모든 fuel tank sump는 비행 전, 그리고 급유 이후에 drain 되어야 한다. 연료 시스템을 drain하는 순서는 종종 매우 중요하다. 특정한 절차와 순서 확인을 위해 AFM/POH를 확인한다.
fuel tank vent를 확인하는 것은 비행 전 점검에서 중요한 부분이다. 엔진으로 연료가 들어갈 때 외부 공기가 탱크로 들어가지 못한다면 fuel starvation과 엔진 고장이 발생한다. 비행 전 점검 도중 조종사는 vent의 손상 및 막힘의 징후를 확인해야 한다. 일부 비행기는 vented fuel caps, fuel vent tubes, 혹은 vents가 위치하는 날개 아래의 오목한 부분을 사용한다. 조종사는 손전등을 사용하여 fuel vent에 손상이나 차단물이 없는지 확인해야 한다. fuel tank cap에 균열이 발생하여 공기가 유입될 경우 vent system에 심각한 문제가 발생할 수 있다.
오일은 다양한 single/multi-grades와 mineral/synthetic-based 형식으로 사용될 수 있다. 승인된, 그리고 권장되는 오일을 엔진에 사용하는 것이 항상 중요하다. 오일은 윤활유 역할을 할 뿐만 아니라 엔진 작동으로 인한 열을 전달하는 매개체 역할을 한다. 또한 오일은 먼지, 연소 부산물, 그리고 마모된 입자들을 막는다. 따라서 윤활, 효과적인 열전달, 그리고 다양한 오염물질을 막기 위해서는 적절한 양의 오일이 필요하다. 매 비행 전에 오일을 점검해야 하며 오일을 다시 채워 넣었을 때에도 점검을 해야 한다. 또한 엔진 작동 도중 최소로 필요 되는 오일 양 이하로 떨어지지 않도록 오일 양을 유지해야 한다.
비행 전 점검 도중 엔진이 차갑다면 oil dipstick의 오일 양은 엔진이 따뜻할 때보다(막 비행을 마치고 정지된 엔진) 더 높게 나타난다. oil dipstick을 뺄 때 dipstick이 더러운 부분에 닿지 않도록 주의해야 한다. 오일의 양을 확인하기 위해선 dipstick을 확인해야 한다. 피스톤 비행기 엔진은 보통 4쿼트에서 8쿼트 사이의 용량인 오일 저장소를 가진다(6쿼트가 일반적). 오일의 색깔은 작동 상태에 대한 정보를 제공한다. 오일 작동 시간이 증가함에 따라 오일의 색이 어두워진다. 오일이 오염 물질을 막을 경우 이러한 현상이 예상된다. 그러나 오일 교환 이후 처음 몇 시간 만에 오일이 빠르게 어두워질 경우 이는 엔진 실린더 문제를 나타낼 수 있다. 피스톤 비행기 엔진은 정상 작동 도중 소량의 오일을 소모한다. 소모량은 여러 요인에 따라 달라진다. 소모량이 증가하거나, 혹은 급격하게 변화한 경우에는 정비사의 점검이 필요하다.
연료와 오일의 중요한 측면들이 line service personnel에게만 맡겨져서는 안 된다. line personnel이 항공 전문가임은 사실이지만 조종사는 모든 비행의 안전에 책임이 있다. 재급유, 혹은 오일이 엔진에 추가될 경우 조종사는 정확한 양, 품질, 그리고 등급이 추가되는지를 확인해야 한다. 또한 모든 fuel caps와 oil caps가 제자리에 단단히 고정되었는지를 확인해야 한다.
Landing Gear, Tires, and Brakes
landing gear, 타이어, 그리고 브레이크는 비행기가 ramp, taxiway, 그리고 runway environment에서 정확하게, 그리고 제어 하에 움직일 수 있도록 해준다. 비행기가 지상에서 확실하게 제어되기 위해선 landing gear, 타이어, 그리고 브레이크가 점검되어야 한다. 비행기의 landing gear는 단순한 fixed gear에서 복잡한 retractable gear systems까지 다양하다.
fixed landing gear는 landing gear struts, 타이어, 그리고 브레이크가 드러나 있는 시스템이다. 따라서 상대적으로 간단한 점검을 제공한다. 그러나 더욱 복잡한 비행기는 landing gear doors, over-center locks, springs, electrical squat switches, 그리고 다수의 타이어들(하나의 landing gear strut 당)로 이루어진 retractable landing gear를 가질 수 있다. landing gear의 시스템에 상관없이 조종사는 점검 도중 AFM/POH를 따라 landing gear가 작동 준비 되었는지를 확인해야 한다.
많은 fixed-gear 비행기에서 landing gear system의 점검이 wheel pants(공기역학적 항력을 줄이기 위해 사용되는 커버)에 의해 방해될 수 있다. 그러나 비행기를 제대로 점검하는 것을 여전히 조종사의 책임이다. 손전등은 덮여있는 부분을 들여다보는데 도움을 준다. low-wing 비행기의 경우 landing gear를 제대로 점검하기 위해선 날개 아래로 웅크려야 한다.
다음은 landing gear system 점검에 대한 지침을 제공한다. 그러나 적절한 절차를 위해서는 AFM/POH를 반드시 참조해야 한다.
• 조종사가 비행기에 다가갈 때 landing gear struts, 그리고 인접한 지면에서 유압유의 누출 여부를 살펴보아야 한다. 이러한 유압유는 struts, landing gear retraction pumps의 유압 라인, 혹은 제동 시스템에서 누출될 수 있다. landing gear에는 비교적 그리스, 오일, 그리고 유액이 없어야 한다. 유액이 조금이라도 누출되는 것은 허용되지 않는다. 또한 landing gear를 전반적으로 살펴보는 것은 landing gear의 정렬 상태, 그리고 landing gear의 높이들이 일치하는지를 확인할 수 있는 기회를 제공한다.
• landing gear shock struts가 제대로 팽창되어 있는지, 깨끗한지, 그리고 유압유와 손상이 없는지를 확인해야 한다. 모든 axles, links, collars, over-center locks, push rods, forks, 그리고 fasteners에 균열, 부식, 그리고 녹이 없으며 안전히 비행할 수 있는 상태인지를 검사해야 한다.
• 타이어 공기압은 적절한지, 허용 가능한 정도의 tread가 남아 있는지, 정상적인 마모 패턴이 있는지를 검사해야 한다. 비정상적인 마모 패턴, sidewall의 금, 그리고 손상(예를 들어 상처, 돌출, 외부 물질 박힘, 그리고 tire cord가 보임)은 타이어를 안전히 비행할 수 없는 상태로 만든다. 여러 명의 조종사가 하나의 비행기를 비행하는 경우 이전 비행에서 타이어에 무슨 일이 있었는지 알 수 없다. 따라서 가능하다면 비행기를 약간 움직여서 타이어 둘레를 완전히 확인해야 한다.
• wheel hub에 균열, 부식, 그리고 녹이 없는지를 확인해야 한다. 또한 모든 잠금장치가 단단히 고정되어 있는지, 그리고 air valve system이 곧게 나있는지, 캡이 씌워져 있는지, 그리고 상태가 양호한지를 확인해야 한다.
• 브레이크, 그리고 브레이크 시스템에 녹과 부식이 없는지를 확인해야 한다. 또한 모든 고정 장치와 안전 결선이 단단히 고정되어 있는지를 확인해야 한다. 브레이크 패드는 적절한 양이 남아 있어야 하며 단단히 고정되어 있어야 한다. 모든 브레이크 라인은 단단히 고정되어 있어야 하며 건조한 상태여야 한다. 또한 유압 유출의 징후가 없어야 하며 마모와 균열이 없어야 한다.
• tricycle gear 비행기에서 nose gear의 진동을 감쇠시키기 위해 shimmy damper가 사용된다. 이것이 단단히 부착되어 있는지, 유압유 누출이 없는지, 그리고 전반적으로 상태가 양호한지를 점검해야 한다. 일부 shimmy dampers는 감쇠 매체로 유압유를 사용하지 않는 대신 탄성 중합체 화합물을 사용한다. 고정 장치의 고정, torque links 사이의 유격 최소화, 균열이 없는 구성 요소들, 그리고 적절한 정비 상태를 확인하기 위해선 nose gear links, collars, steering rods, 그리고 forks가 점검되어야 한다.
• 일부 conventional gear 비행기의 경우(tailwheel, 혹은 skid를 가지는 비행기) main landing gear에 bungee cords가 있을 수 있다. 이는 착륙 하중과 충격을 흡수하는데 도움이 된다. bungee cords의 고정, 그리고 상태를 점검해야 한다.
• landing gear가 비행기의 구조물 안으로 이동되는 경우 조종사는 부착 지점, 그리고 인접한 부분의 비행기 표면을 점검해야 한다. 조종사는 표면의 주름이나 손상, 그리고 느슨해진 볼트와 리벳을 확인해야 하며 그 부분에 부식이 없는지를 확인해야 한다.
Engine and Propeller
비행과 연관된 risk를 관리하기 위해선 조종사가 비행 전에 잠재적 hazard를 식별 및 완화하는 것을 필요로 한다. 이는 hazard가 risk로 되는 것을 최대한 방지하기 위함이다. 엔진과 프로펠러는 비행기의 추진 시스템을 구성한다. 이 중요한 시스템이 고장 날 경우 중대한 비상 상태 발생 시 상당한 시간 제약을 가지고 대응해야 한다.
조종사는 엔진, 프로펠러, 그리고 이와 연관된 시스템들을 운영하기 전에 이들이 제대로 작동하는지를 확인해야 한다. 이는 비행기 엔진을 둘러싸고 있는 cowling을 살펴봄으로서 시작된다. 조종사는 cowling을 고정하는 고정 장치, 리벳, 그리고 걸쇠가 느슨하거나, 마모되었거나, 없거나, 혹은 손상되었는지를 확인해야 한다. cowling을 둘러싸는 고정 장치와 리벳이 상당히 많을 수 있기에 위, 측면, 그리고 바닥에서의 육안 검사가 필요하다. 동체의 다른 부분들과 마찬가지로 리벳 헤드 주변에 검은색 산화막이 있는지 확인함으로써 리벳이 느슨한지 확인해야 한다. 조종사는 리벳과 그 외의 고정 장치 주변 페인트가 벗겨진 것에 주의해야 한다. 이는 고정 장치의 고정이 부족함을 의미할 수 있다. cowling의 안전 문제는 정비사에게 문의해야 한다.
cowling에서 propeller spinner(만약 장착된 경우)에 대한 검사를 완료해야 한다. 모든 비행기/프로펠러에 spinner가 있는 것을 아니므로 AFM/POH의 체크리스트를 준수해야 한다. spinners는 큰 응력을 받으므로 찌그러짐, 균열, 부식, 그리고 정렬 상태를 확인해야 한다. 고정 장치가 사용된 위치뿐만 아니라 spinner plate에도 균열이 발생할 수 있다. 프로펠러 구멍을 통해 얼음이나 눈이 spinner로 들어갈 수 있는 상황일 경우 조종사는 spinner 내부에 얼음이 없는지 확인하기 위해 해당 영역을 확인해야 한다. 엔진/프로펠러/스피너는 크랭크축을 중심으로 균형을 이루며 소량의 얼음이나 눈으로 인해 진동이 발생할 수 있다. 균열, 고정 장치 상실, 혹은 찌그러짐으로 인해 spinner는 안전하게 비행할 수 없는 상태가 된다.
블레이드의 부식, 흠집, 균열, 구멍, 부식, 그리고 고정 상태를 위해 프로펠러를 점검해야 한다. controllable pitch propellers의 경우 propeller hub에서 오일 누출 여부를 점검해야 한다. 오일은 propeller hub로부터 tip을 향해 흐르는 경향이 있다. alternator/generator drive belts를 장비한 비행기의 경우 장치의 장력과 마모 흔적을 점검해야 한다.
cowling 내부를 점검할 때 조종사는 모든 표면에 오일 누출이 없는지, 혹은 오일이나 유압 라인이 악화되지는 않았는지 점검해야 한다. 또한 oil cap, filter, oil cooler, 그리고 drain plug가 단단히 고정되어 있는지 확인해야 한다. 조종사는 연료의 염색 징후를 찾아야 한다. 이는 연료 누출을 나타낼 수 있다. 연료와 오일 얼룩이 cowling 내부 표면에 나타날 수 있다. 주간이라 하더라도 손전등의 도움 없이는 이를 확인하기 어려울 수 있다. 따라서 손전등은 cowling 내부를 들여다볼 때 편리하다. 조종사는 또한 cowling 내부에 느슨해진 것, 혹은 이물질(예를 들어 새 둥지, 해진 천, 그리고/혹은 공구)이 있는지 확인해야 한다. 모든 와이어와 라인들의 고정 및 상태를 확인해야 한다. 배기 시스템에 흰색 얼룩이 있는지를 점검해야 한다. 이는 실린더 헤드의 배기 누출, 혹은 exhaust stacks의 균열로 인해 발생한다. heat muffs(일부 비행기에서 기내 난방 제공)의 상태, 그리고 균열이나 누출의 징후를 확인해야 한다. 엔진의 어느 한 부분이 녹슬어 페인트가 어두워진 경우 그 부분에 과도한 열이 발생하고 있음을 나타낼 수 있다. 만약 방화벽이 눈에 보인다면 그 상태가 온전한지를 점검할 수 있다.
공기 필터를 점검하여 먼지, 혹은 공기흐름을 제한시키는 요소들(예를 들어 벌레, 새, 둥지 등등)이 없는지 확인해야 한다. 공기 필터는 다양한 물질들로 이루어지기 때문에 제대로 정비되어야 한다.
지상 운영은 risk 요소들에 대한 조종사의 평가(이는 비행 안전에 기여함), 그리고 resources(이는 비행의 성공을 극대화하기 위해 활용될 수 있음)에 대한 조종사의 관리를 포함한다. 이 주제에 대한 포괄적인 논의를 위해 Risk Management Handbook(FAA-H-8083-2)를 검토해야 한다.
NTSB(National Transportation Safety Board)에서는 전체 항공 사고의 약 85%가 “조종사의 실수”에 의한 것으로 판단하고 있다. 따라서 이러한 사고를 줄이는 것이 risk and resource management의 근본적인 초석이다. 비행기를 조종하는 것과 관련된 risk는 일상적인 활동에서 경험하는 risk(예를 들어 직장으로 운전하는 것)와는 매우 다르다. risk와 resources를 관리하는 것은 비행기 조종 기술을 넘어서는 의식적인 노력이 필요하다.
Risk Management
Risk management는 hazards를 식별 및 완화하기 위한, 그리고 수용된 risk의 결과와 이익을 평가하기 위한 정형화된 과정이다. hazard는 계획되지 않은, 혹은 원하지 않는 사건(예를 들어 사고)을 초래하거나 기여할 수 있는 상태, 사건, 물체, 혹은 상황이다. hazards의 예로는 다음과 같다:
1. Marginal weather or environmental conditions
2. Lack of pilot qualification, currency, or proficiency for the intended flight.
Identifying the hazard
hazard identification은 risk management 절차의 첫 번째 단계이다. 만약 조종사가 hazard를 제대로 식별하지 못하여 계속하기로 선택하였다면 연관된 risk가 관리 및 완화되지 않는다. 이전 예시에서 hazard identification 절차는 다음과 같은 평가로 이어진다:
• marginal weather, 혹은 environmental conditions는 hazard이다. 왜냐하면 조종사가 기상 상황을 처리하기엔 적합하지 않은 역량을 보유하고 있거나, 혹은 비행기 성능을 초과할 수 있기 때문이다.
• 조종사의 훈련 부족은 hazard이다. 왜냐하면 조종사에게 필요한 법적 조건, 혹은 안전한 비행을 위한 최소한의 기술을 충족하는 경험이 없기 때문이다.
Risk
risk는 제어되지 못한, 혹은 제거되지 못한 hazard의 미래 영향이다. 이는 hazard에 의해 발생한 미래의 불확실성으로 여겨질 수 있다.
• 기상, 혹은 environmental condition이 제대로 평가되지 못하였다면(예를 들어 부주의로 인해 비행기가 IMC를 조우할 수 있는 경우) 비행기 제어 상실이 발생할 수 있다.
• 조종사의 훈련 부족이 제대로 평가되지 못하였다면 조종사는 본인의 능력을 초과하는 비행 상태에 놓일 수 있다.
Risk Assessment
risk assessment는 risk의 정도를, 그리고 계획된 활동의 결과에 이 risk가 가치가 있는지를 결정한다. 계획된 활동이 시작되었다면 조종사는 이를 계속할지 고려해야 한다. 조종사는 원래 비행 계획을 수행할 수 없는 경우에 대해 실행 가능한 대안을 항상 가지고 있어야 한다. 따라서 hazard와 risk는 risk management의 본질적인 의미를 규정하는 두 가지 요소이다. hazard는 조종사가 마주하는 실제의, 혹은 예상되는 조건, 사건, 혹은 상황일 수 있다. risk assessment는 작업, 조치, 혹은 상황에 가중치를 부여하는 정량적 가치이다. 활동에 대하여 risk assessment를 준비하였다면 조종사는 risk를 관리 및 완화할 수 있다.
marginal weather가 hazard인 예시에서 부주의로 인해 IMC를 조우하여 제어 상실로 이어진 경우 이는 계기 비행 계획으로 비행할 준비가 되지 않은 조종사에게 심각할 가능성이 높다. 이러한 조종사에 대한 risk assessment를 통해 risk가 수용될 수 없는 것으로 판단될 것이다. 그 결과 risk의 완화가 필요하다. 위험 완화를 위해 비행을 취소하거나, 혹은 지연시켜야 한다.
Risk Identification
hazards, 그리고 이와 연관된 risk를 식별하는 것은 위험과 사고를 예방하는데 중요하다. 만약 조종사가 risk를 찾는 데 실패한다면 조종사는 risk가 나타내는 것을 인지하지도, 그리고 예상하지도 못할 가능성이 있다. 불행히도 조종사들은 그들의 작은 판단 실수로부터 배울 기회가 거의 없다. 왜냐하면 그 작은 실수조차도 종종 치명적이기 때문이다. risk를 식별하기 위해 표준 절차를 사용하는 것이 큰 도움이 된다. 몇 가지 절차는 Risk Management Handbook(FAA-H-8083-2)에 자세히 설명되어 있다.
Risk Mitigation
Risk assessment는 방정식의 일부일 뿐이다. risk의 정도를 결정한 후 조종사는 risk를 완화해야 한다. 예를 들어, marginal flight conditions에서 A지점으로부터 B지점(50마일)로 비행하는 VFR 조종사는 risk를 감소시킬 몇 가지 방법을 가진다:
1. 기상이 VFR로 개선되길 기다린다.
2. 경험이 더 많은 조종사, 혹은 IFR이 인증된 조종사를 동행한다.
3. 비행을 연기한다.
4. 비행을 취소한다.
5. Drive
Resource Management
CRM(crew resource management)와 SRM(single-pilot resource management)에 익숙해지는 것은 승무원이나 조종사로 하여금 이용 가능한 resources를 효율적으로 관리할 수 있게 만든다. 이는 성공적인 비행으로 이어진다. general aviation에서는 SRM이 더 자주 사용된다. SRM은 single-pilot 운영에 중점을 둔다. SRM은 다음을 통합한다:
• Situation Awareness
• Human Resource Management
• Task Management
• Aeronautical Decision-making(ADM)
1. Situation Awareness
상황 인식은 비행에 영향을 미치는 운영상 요인, 그리고 환경적 요인에 대하여 정확하게 인지하는 것이다. 이것은 비행기, 외부 지원, 환경, 그리고 조종사를 기반으로 하는 논리적인 분석이다. 이것은 비행기 안, 그리고 비행기 주변에서 일어나고 있는 일에 대하여 인지하는 것이다.
2. Human Resource Management
human resource management는 모든 이용 가능한 resources(사람, 장비, 그리고 정보)를 효율적으로 사용함을 필요로 한다.
인적 자원은 비행의 안전을 위해 조종사와 일상적으로 함께 일하는 필수 인력을 포함한다. 이러한 사람들에는 weather briefers, flight line personnel, maintenance personnel, crew members, pilots, air traffic personnel을 포함한다. 조종사는 이러한 사람들과 효율적으로 의사소통을 해야 한다. 이것은 의사소통 과정의 핵심 요소(질문, 옹호, 그리고 주장)를 사용함으로써 이루어진다. 조종사는 타당한 결정을 내리기 위해 이러한 자원으로부터 충분한 정보를 찾아낼 필요성을 인지해야 한다. 필요한 정보를 수집한 이후 조종사의 결정이 관계자들(예를 들어 항공 교통 관제사, 승무원, 그리고 승객)에게 전달되어야 한다. 조종사는 일부 상황을 안전하게 해결하기 위해 다른 사람들에게 도움을 요청할 수 있으며 적극적이어야 한다.
오늘날 항공기의 많은 장비에는 자동화된 비행 및 항법 시스템이 포함되어 있다. 이러한 자동 시스템은 많은 일상적 작업을 줄여주지만 조종사에게 다른 문제를 제시한다. 조종사 업무량을 줄이기 위한 자동화 시스템은 조종사로 하여금 항공기 관리 절차에서 배제시켜 상황 인식을 줄이고 현 상태에 안주하게 만든다. 적절한 상황 인식을 위해 이러한 시스템을 지속적으로 확인해야 한다. 조종사는 이러한 시스템을 효과적이고 안전하게 관리하기 위해 장비의 기능과 장비의 한계를 모두 알아야 한다.
안전한 비행을 위해 정보 작업, 그리고 자동화 시스템(예를 들어 autopilots)을 제대로 관리해야 한다. 사전 계획을 통해 조종사는 비행의 중요한 단계에서 업무량을 효율적으로 줄일 수 있다. 자신의 업무를 효율적으로 관리하는 조종사는 가능한 한 일찍 일상적인 업무를 완료한다. 이는 비행 후반(비행의 더 중요한 구간)에서 과부하와 압박의 가능성을 배제하기 위함이다.
3. Task Management
조종사들은 제한된 정보 수용력을 가진다. 조종사의 정보 처리 능력을 초과하는 정보가 흘러온다면 모든 부가적 정보들이 방치되거나, 혹은 이미 처리된 다른 작업과 정보를 대체한다. 또한 산만함, 그리고 fixation은 정보를 처리하는 능력을 방해한다. 예를 들어, 조종사가 계기 고장에 fix 될 경우 불필요한 집중으로 인해 더 중요한 업무를 인지하지 못하게 된다.
4. Aeronautical Decision-Making (ADM)
안전한 비행을 위해서는 세 가지 별도의 기술(비행기 조종 기술, 항공기 시스템을 능숙하게 운영하는 기술, 그리고 ADM 기술)이 효과적으로 통합되어야 한다. ADM 절차는 조종실에서 이루어지는 의사 결정의 모든 측면을 다루며 좋은 의사 결정과 연관된 단계들을 식별한다. ADM절차가 오류를 없애지는 않지만 조종사가 오류를 인지하는데 도움이 된다. 또한 조종사가 오류를 관리하여 그 영향을 최소화 할 수 있게 해준다. 그 단계는 다음과 같다:
airport ramp는 공항 직원, 승객, 트럭, 기타 차량, 항공기, 그리고 돌아다니는 사람과 동물들이 있는 복잡한 환경이 될 수 있다. 조종사는 비행기의 운영을 책임지기 때문에 항상 안전하게 운항해야 한다. 지상 운영 도중에는 특별한 위험들이 있다. 따라서 조종사에겐 이러한 위험을 완화하기 위한 계획과 상황 인식이 필요하다. 위험을 완화하는 방법에는 지상 운영 전에 airport diagram을 검토하는 것, 그리고 항상 쉽게 이용할 수 있도록 소지하는 것을 포함한다. ramp에서 출발할 때, 혹은 ramp로 진입할 때 조종사는 다음 사항들을 이해 및 관리할 수 있어야 한다:
1. Refueling operations
2. Passenger and baggage security and loading
3. Ramp and taxi operations
4. Standard ramp signals
재급유 도중에는 항공기에서 모든 승객들이 내리는 것이 권장된다. 그리고 조종사는 비행기에 정확한 연료, 그리고 그 양이 급유되는지를 바라보고 있어야 한다. 재급유가 끝난 이후에는 모든 캡과 뚜껑이 제대로 고정되었는지 확인한다.
승객들은 공항의 ramp에 대한 경험이 거의 없을 수도 있다. 조종사는 승객들에게 지시대로만 움직일 것을 주의함으로써 승객들의 안전을 보장해야 한다. 만약 조종사의 직접적인 감독 하에 놓일 수 없다면 승객들에겐 호위대가 필요하다. 이는 승객들의 안전과 ramp의 보안을 위함이다. 수하물 적재와 고정 또한 조종사사 감독해야 한다. 고정되지 않은 수하물, 혹은 부적절하게 적재된 수하물은 항공기의 무게중심에 악영향을 미칠 수 있다.
ramp의 항적 양은 매우 다양할 수 있다. 예를 들어, 강력한 항공기는 blast나 rotor downwash를 발생시킬 수 있는데 이는 light airplane으로 하여금 제어될 수 없게 만들 수 있다. light airplane에서 이러한 위험을 완화하는 것은 안전한 비행을 위해 중요하다.
조종사가 ramp에서 taxiway까지 안전하게 출발하는 것을 돕기 위해 일부 ramp에는 직원이 배치될 수 있다. 그림 2-13은 AIM에 게재된 것과 동일한 standard aircraft taxiing signal을 나타낸다. 그 외의 표준 신호로는 Advisory Circular 00-34에 게재된 것, 그리고 군대에서 게재된 것이 있다. 또한 지역의 운영 요건으로 인해 유도 신호가 수정될 수도 있다. 그림 2-13에 표시된 신호들은 가장 일반적으로 사용되는 신호들을 나타낸다. 각 비행 운영 센터에서 적합한, 그리고 합의된 신호들을 사용하는 한 표준 신호들을 사용하는지, 혹은 수정된 신호들을 사용하는지는 중요하지 않다.
