계기 비행 기술은 항공기 형식, 등급, 성능, 그리고 계기에 따라 다르다. 따라서 다음의 절차 및 기법들은 각각의 항공기에 맞게 수정되어야 한다. 특정 항공기의 권장 절차, 성능 데이터, 운영 제한, 그리고 비행 특성은 비행 기동을 연습하기 전에 POH/AFM를 통해 학습할 수 있다.
Chapter 7-I에서 설명하는 비행 기동은 retractable gear 및 flaps를 갖춘 single-engine, propeller-driven small airplane, 그리고 Chapter 5, Flight Instruments에서 설명한 계기들을 사용하는 것으로 가정한다. instrument takeoff를 제외한 모든 기동들은 attitude gyro와 heading indicator를 사용하지 않는 상태에서 “partial panel”로 수행될 수 있다.
비행기의 pitch attitude는 비행기의 세로축과 실제 수평선 사이의 각도이다. 수평 비행 도중 pitch attitude는 속도, 그리고 load에 따라 달라진다. small airplanes의 훈련 목적으로는 후자의 요인을 일반적으로 무시할 수 있다. 일정한 속도에서 수평 비행에 대한 특정 pitch attitude는 하나뿐이다. 낮은 순항 속도에서의 수평 비행 자세는 nos high이다. [그림 7-1] 높은 순항 속도에서는 수평 비행 자세가 nose low이다. [그림 7-2] 그림 7-3은 정상적인 순항 속도에서의 자세를 보여준다. 항공기의 pitch attitude를 결정하는데 사용되는 계기에는 attitude indicator, altimeter, vertical speed indicator(VSI), 그리고 airspeed indicator(ASI)가 있다.
Attitude Indicator
자세계는 pitch attitude를 직접적으로 표시한다. 원하는 pitch attitude는 elevator control을 통해 miniature aircraft를 horizon bar 기준으로 위/아래로 움직인다. 이는 시계 비행에서 자연 수평선에 대해 비행기의 기수를 위/아래로 움직임으로서 pitch attitude를 조절하는 방법에 해당한다. 그러나 속도가 일정하지 않은 경우, 그리고 해당 속도에 대한 수평 비행 자세가 확인 및 설정되기 전까지는 자세계에 설정된 수평 자세가 수평 비행으로 이어질 수 있는지를 알 수 있는 방법이 없다. 이륙 전에 자세계의 miniature aircraft가 지상에서 올바르게 조정되었다면 조종사가 상승으로부터 수평 비행으로 진입한 후 정상 순항 속도에 도달하였을 때 대략 수평 자세를 보여준다. miniature aircraft의 조정이 필요한 경우 조정을 수행하는 동안 수평비행을 유지하기 위해 그 외의 pitch 계기들을 사용해야 한다.
자세계만을 사용하여 수평 비행에 대한 pitch control을 연습하려면 다음 방법을 사용한다. horizon bar의 움직임을 1/2 bar width, 1 bar width, 그리고 1-1/2 bar width로 제한한다. 1/2, 1, 1-1/2 bar width nose-high attitude는 그림 7-4, 5, 그리고 6에 나타나있다.
교관은 이러한 pitch 수정을 시연한 다음 자세계와 자연 수평선을 비교할 수 있다.
계기를 참조하여 수평 비행을 향해 pitch attitude 수정을 가할 경우 일반적으로 시계 비행에서 사용되는 것보다 훨씬 작다. 비행기가 수평비행에 대해 올바르게 trim된 상태에서 이러한 pitch 변화를 만드는데 필요한 조종간 압력은 보통 매우 적다. 다음은 elevator 조종간 압력을 알아내는데 도움이 되는 몇 가지 유용한 정보들이다.
첫 번째로 조종간을 꽉 쥐면 압력 변화를 느끼기 어렵다. 긴장을 풀고 항공기를 조종하는 것을 배우는 것은 계기 훈련의 초기 단계에서 상당히 의식적인 노력을 필요로 한다.
두 번째로 부드럽고 작은 pitch 변화를 만든다. 연습을 통해 조종사는 이러한 작은 pitch 수정을 위/아래로 적용함으로써 자세계의 1/2, 1, 그리고 1-1/2 bar width를 일정하게 유지할 수 있다.
세 번째로 수평비행에 대해 비행기가 올바르게 trim된 상태에서 긴장감을 감지하였다면 순간적으로 elevator control의 모든 압력을 놔준다. 이는 비행기가 안정적이라는 것을 상기시켜 준다. 비행기를 그대로 둘 경우 이는 수평 비행을 유지한다(단, 난기류 조건 제외). 심지어 조종간 움직임이 필요 없음에도 불구하고 조종간을 움직이려는 충동을 억제하는 것이 어렵다. 이는 계기 비행 도중 가장 어려운 초기 문제 중 하나일 수 있다.
Altimeter
일정한 출력 상태에서 고도 편차가 발생하였다면 이는 pitch 변화의 결과이다(단, 난기류 제외). 따라서 고도계는 수평 비행 도중 pitch attitude를 간접적으로 나타낸다(일정한 출력상태 가정). 수평 비행 도중에는 고도가 일정하게 유지되어야 하므로 고도 편차가 발생하였다면 pitch 변화가 필요하다. 만약 항공기 고도가 증가하고 있다면 기수를 낮춰야 한다. [그림 7-7, 8]
자세계를 사용하지 않는 상태에서는 고도계 지시침이 움직이는 속도, 그리고 지시침이 움직이는 방향이 중요하다. 수평 비행으로부터 pitch 변화가 과도하게 발생한 경우 상대적으로 빠른 고도 변화를 초래한다. 반면 pitch 변화가 약간 발생한 경우 느린 고도 변화가 발생한다. 따라서 고도계 지시침이 시계 방향으로 빠르게 이동하는 경우 수평 비행 자세로부터 상당한 nose-high 변화가 발생하였다 가정한다. 반대로 지시침이 반시계 방향으로 느리게 이동한다면 약간의 nose-low attitude를 나타내며 이는 고도를 회복하는데 필요한 pitch 수정이 작음을 가정한다. crosscheck에서 고도계가 자세계에 추가될 경우 조종사는 주어진 pitch 변화에 대한 고도계 지시침의 이동 속도를 인지하는 것을 배운다.
자세계를 사용하지 않는 상태에서 pitch의 정밀한 조작을 연습하려면 자연 수평선을 시각 참조하여 작은 pitch 변화를 수행한 다음 고도계의 움직임을 확인한다. 고도계상에 가장 느린 변화율을 제공하는 pitch 값을 확인한다. 그런 다음 지시침이 움직이는 속도를 정확하게 판독 및 제어함으로써 미세한 pitch 수정 연습을 한다.
교관은 과도한 nose-down 자세(빠르게 움직이는 고도계 지시침으로 확인됨)를 시연한 다음 부적절한 수정 기술을 사용하였을 때의 결과를 보여줄 수 있다. 일반적으로 급하게 많은 pitch 수정을 가하게 되는데 이는 반드시 과조작으로 이어진다. 지시침의 속도가 줄어들다가 방향이 반대로 바뀌고 종래에는 과도한 nose-high 자세가 나타난다. 그 결과 조종간의 긴장, 불규칙한 조종간 응답, 그리고 점점 더 극심해지는 조종간 움직임이 발생한다. 천천히, 그리고 부드러운 수정 기법을 사용하면 비행기가 더 빨리 원하는 자세로 되돌아온다.
pitch 오류가 감지되면 즉시 수정 조치를 취해야 한다. 이는 가벼운 조종간 압력을 통해 두 가지 자세 변화로 이루어져야 한다: (1) 지시침 움직임을 막기 위한 자세 변화 (2) 원하는 고도로 돌아가기 위한 자세 변화.
고도계가 고도 변화를 나타낼 경우 지시침이 움직이는 속도를 감소시키기에 충분한 양의 elevator pressure를 가한다. 이러한 감속이 급격할 경우 압력을 약간, 그러나 지시침이 계속 움직일 정도로 천천히 완화한다. 지시침이 느리게 움직인다는 것은 비행기의 자세가 수평 비행에 가깝다는 것을 의미한다. 지시침의 움직임을 멈추기 위해 수정 압력을 약간 더 추가한다. 이 시점에서 수평 비행이 달성된다. 지시침의 움직임이 반전되었다면 이는 항공기가 수평 비행을 통과하였음을 의미한다. 조종간 압력을 조심스럽게 완화한 다음 계속하여 cross-check을 수행한다. 왜냐하면 속도의 변화로 인해 주어진 조종간 압력의 효율성이 변화하기 때문이다. 그런 다음 정상적인 pitch 수정과 연관된 고도계 지시침 변화율에 맞춘 elevator pressure로 pitch attitude를 수정하여 원하는 고도로 되돌아간다.
100ft 미만의 오차에 대해서는 1/2 bar width로 수정한다. [그림 7-9, 10] 100ft를 초과하는 오차에 대해서는 1 bar width 수정을 적용한다. [그림 7-11, 12] 고도계만을 사용하여 고도 변화를 연습한 다음 이를 자세계와 함께 사용한다.
Vertical Speed Indicator(VSI)
VSI는 고도계와 마찬가지로 pitch attitude를 간접적으로 나타낸다. 이는 trend 및 rate 계기이다. trend 계기로서 이는 비행기의 초기 수직 움직임을 즉시 나타내며 이는 pitch가 변화하다고 간주될 수 있다. 수평 비행을 유지하기 위해 VSI를 고도계 및 자세계와 함께 사용한다. 지시침이 0으로부터 양/음의 trend를 나타내는 것을 확인하였다면 매우 가벼운 elevator 수정 압력을 가한다. 지시침이 0으로 되돌아왔다면 수정 압력을 풀어준다. 조종간 압력이 부드럽고 가볍게 가해졌다면 지시침이 천천히, 그리고 즉각적으로 반응하며 고도계의 고도 변화가 거의 나타나지 않는다. VSI는 rate 계기로서 lag 특성을 고려해야 한다.
lag는 pitch 변화 후 지시침이 안정으로 지시되기 전까지 나타나는 지연을 나타낸다. lag는 pitch를 변화하는 속도와 그 크기에 비례한다. 만약 부드럽고 천천히 pitch 변화를 수행하였다면 지시침은 최소한의 lag로 움직인다. 그런 다음 상승/하강에서의 공기역학적 힘이 균형을 이룰 때 VSI가 안정된다. 크고 갑작스러운 pitch 변화는 불규칙한 지시침 움직임, 역방향 지시, 그리고 안정화까지의 시간 지연 연장을 만들어낸다. 조종사는 난기류 통과 시 발생하는 불규칙한 지시침 움직임을 chase 하지 않도록 주의해야 한다. pitch 변화에 따른 대기속도 지시 지연은 비행기마다 크게 다르다. 이는 pitch가 변화 시 비행기가 가속/감속하는데 필요한 시간 때문이다. 계기의 구조, 혹은 작동 방식으로 인한 지연은 없다. 조그마한 pitch 변화가 부드럽게 수행될 경우 즉각적인 속도 변화가 발생한다.
VSI를 rate instrument로 사용하는 경우, 그리고 수평 비행을 위해 이 계기와 고도계 및 자세계를 같이 사용할 경우 조종사는 고도계의 지시침이 원하는 고도로부터 벗어난 양을 통해 원래의 고도로 되돌아갈 rate를 결정함을 알아야 한다. rule of thumb는 고도의 오차를 약 두 배로 증가한 vertical speed가 발생할 수 있는 자세 변화를 만드는 것이다. 예를 들어 고도가 100ft 벗어난 경우 원하는 고도로 돌아갈 rate는 대략 200 fpm이어야 한다. 만약 100ft 이상으로 벗어난 경우 이에 상응하여 수정을 적용해야 한다. 그러나 주어진 속도 및 외장에 대한 비행기의 최적 상승률/하강률을 초과해서는 안 된다.
적절한 상승률/하강률로부터 200fpm 이상의 편차가 발생할 경우 이는 과조작으로 간주된다. 예를 들어 100ft의 고도 변경을 위해 400fpm 이상을 사용할 경우 이는 과조작을 의미한다.
원하는 고도로 되돌아갈 때 VSI가 primary pitch 계기가 된다. 간혹 VSI의 보정이 약간 어긋나 있을 경우 비행기가 수평비행을 하는 도중 상승/하강을 지시할 수 있다. 만약 계기를 조정할 수 없다면 pitch control 시 계기의 오차를 고려한다. 예를 들어 수평 비행 도중 지시침이 200 fpm 하강을 지시한다면 이를 0의 값으로 사용한다.
Airspeed Indicator(ASI)
ASI는 pitch attitude를 간접적으로 나타낸다. 출력 설정과 pitch attitude가 동일한 상태에서 대기 속도는 일정하게 유지된다(단, 난기류가 없는 조건에서). [그림 7-13] pitch attitude가 낮아지면 속도가 증가하므로 기수를 들어야 한다. [그림 7-14] pitch attitude가 높아지면 속도가 감소하므로 기수를 낮춰야 한다. [그림 7-15] 속도의 빠른 변화는 커다란 pitch 변화를 나타낸다. 그리고 속도의 느린 변화는 작은 pitch 변화를 나타낸다.
수평 비행 도중 pitch control은 pitch attitude를 시각화 및 조작할 수 있도록 하는 계기들의 cross-check, 그리고 판독의 문제일 뿐이다. 모든 조종사는 특정한 기동 도중 비행기 제어를 위한 최상의 정보를 제공하는 계기를 사용해야 한다(이는 개개인의 cross-check 기법 차이와 상관없음). 또한 조종사는 primary instruments가 적절한 지시를 유지하는데 도움을 얻기 위해 그 외의 계기들도 점검해야 한다.
primary instrument는 특정 기동도중 가장 적절한 정보를 제공하는 계기이다. 이는 일반적으로 일정한 지시를 유지해야 한다. 예를 들어 수평 비행 도중 pitch control을 위한 primary instrument는 무엇인가? 이 질문은 특정 비행기, 기상 조건, 조종사 경험, 운영 조건, 그리고 그 외의 요소들의 맥락에서 고려되어야 한다. 고성능 비행기에서는 즉각적인 조작을 위해 자세 변화를 즉시 감지 및 해석해야 한다. 반면 느린 비행기의 조종사는 primary pitch 정보를 위해 고도계를 더 의존할 수 있다(특히 자세계에 너무 많이 의존할 경우 정확한 자세 정보를 제공받지 못한다면). 조종사가 고도계나 자세계 중 하나를 primary instrument로 간주하는 여부는 자세 제어에 가장 도움이 되는 방법에 따라 결정된다. 이 교재에서는 일반적으로 고도계가 수평 비행을 위한 primary pitch 계기로 간주된다.
Bank Control
비행기의 bank attitude는 비행기의 날개와 자연 수평선 사이의 각도이다. 직진수평비행 경로를 유지하기 위해 비행기의 날개는 수평으로 유지된다(비행기의 삼타일치가 유지되어있다 가정). bank control을 위한 계기들에는 attitude indicator, heading indicator, 그리고 turn coordinator가 있다. 그림 7-16은 삼타일치 비행을 보여준다. attitude indicator와 turn coordinator는 항공기가 좌측으로 bank졌음을 보여준다. heading indicator는 compass card의 시계방향 회전을 통해 좌선회를 나타낸다.
Attitude Indicator
자세계는 bank attitude의 변화를 직접적으로, 그리고 즉각적으로 나타낸다. 따라서 이는 직접적인 계기이다. bank angle은 miniature aircraft와 artificial horizon bar 사이의 관계, 그리고 계기 상단의 bank scale과 pointer의 정렬을 통해 표시된다. 3인치짜리 표준 계기의 경우 miniature aircraft의 참조를 통해서는 미세한 bank angle을 확인하기 어려울 수 있다(특히 조종사가 한쪽으로 기울어져 있거나, 혹은 좌석 위치를 약간 변경한 경우). scale pointer의 위치는 miniature aircraft의 위치에 대해 명확한 표시를 나타낸다. 직진비행으로부터 작은 편차가 발생할 경우 scale pointer를 통해 쉽게 확인될 수 있다. bank index는 그림 7-17처럼 눈금이 매겨질 수도 있고, 혹은 30도 단위로 눈금이 매겨질 수도 있다.
그림 7-17에 표시된 계기는 miniature aircraft가 표시하는 것과 동일한 bank 방향으로 이동하는 scale pointer를 가지고 있다. 이 경우 항공기는 좌측 15도 bank 상태이다. 이 계기에서 세차 오류는 일반적이다. 그러나 자세계의 분명한 장점은 pitch 및 bank attitude를 한 눈에 볼 수 있다는 것이다. 따라서 자세계와 관련된 세차 오류에도 불구하고 이 계기는 확실한 조작을 위한 시각적 노력/시간을 그 외의 계기들보다 덜 필요로 한다.
Heading Indicator
항공기의 bank attitude는 heading indicator에 간접적으로 나타난다. 왜냐하면 bank는 선회, 그리고 heading의 변화를 초래하기 때문이다. 속도가 동일하다 가정할 때 heading indicator(directional gyro의 azimuth card)가 빠르게 움직인다면 bank angle이 큼을 의미한다. 반면 움직임이 느리다면 이는 bank angle이 작음을 의미한다. heading indicator가 움직이는 속도를 확인한 다음 이를 자세계의 bank angle과 비교한다. 자세계는 세차 오류를 발생시키므로 직진비행을 유지하려면 heading 정보를 정확하게 확인해야 한다.
직진비행으로부터의 변화가 heading indicator에 표시될 경우 선회할 각도보다 작은 bank angle을 사용하여 원하는 heading으로 수정한다. 어떤 경우에도 표준율 선회에서 필요한 bank angle보다 적은 값으로 수정을 제한한다. 더 큰 bank angle을 사용하려면 매우 높은 수준의 숙련도가 필요하다. 또한 이는 보통 과조작, 그리고 불규칙한 bank control로 이어진다.
Turn Coordinator
turn coordinator의 miniature aircraft는 비행기의 bank attitude를 간접적으로 나타낸다. miniature aircraft가 수평일 경우 비행기는 직진비행을 수행한다. miniature airplane이 하나의 alignment mark와 정렬되어 있고 항공기가 왼쪽, 혹은 오른쪽으로 roll 한 경우 이는 roll rate를 나타낸다(alignment mark는 초 당 3도의 roll을 나타냄). 이는 수평 비행 도중 bank가 왼쪽, 혹은 오른쪽으로 가해졌을 때 나타날 수 있다. turn coordinator는 선회가 이루어지지 않더라도 rolling motion을 나타낸다. 달리 말하자면 왼쪽, 혹은 오른쪽으로 rudder가 가해질 경우 항공기는 수직축을 중심으로 순간 회전하며(rolling motion 없이) turn coordinator는 선회를 지시한다. 선회가 alignment mark(초 당 3도의 선회)에서 안정화 되었다면 turn coordinator는 선회율을 지시한다. turn coordinator는 roll과 turn의 매개변수를 모두 표시할 수 있다. 왜냐하면 전기로 작동하는 자이로스코프가 각을 이루어 비스듬히 놓여있기 때문이다. 그 결과 turn coordinator는 roll과 turn 지시를 둘 다 제공한다. 오늘날 general aviation의 autopilot은 roll과 turn 정보를 결정할 때 이 계기를 사용한다. 선회 완료 후 직진비행으로 돌아올 때 miniature aircraft를 수평으로 만들기 위하여 삼타일치를 적용한다. miniature aircraft를 cross-check에 포함하여 조그마한 편차라도 발견할 경우 수정을 적용한다. 직진비행을 유지하기 위해 이 계기를 사용할 경우 조종간 압력을 매우 가볍고 부드럽게 적용해야 한다.
turn coordinator의 ball은 사실상 별도의 계기이지만 두 계기는 함께 사용되므로 편리함을 위해 miniature aircraft의 아래에 위치한다. ball instrument는 선회의 품질을 나타낸다. 만약 ball이 중앙에서 벗어나 있으면 비행기는 slip, 혹은 skid 한다. 즉, 만약 coordinator의 miniature airplane이 왼쪽으로 기울어진 상태에서 ball이 오른쪽으로 움직이면 항공기는 skid 한다. [그림 7-18] miniature airplane이 오른쪽으로 기울어진 상태에서 ball이 오른쪽으로 움직인다면 항공기는 slip 한다. [그림 7-19] 만약 날개 수평 상태에서 비행기가 올바르게 trim 되었다면 ball은 중앙에 놓여있고 비행기는 직진비행을 수행한다. 만약 ball이 중앙에 놓여있지 않다면 비행기는 부적절하게 trim 된 것이다.
올바른 trim 상태에서 직진수평비행을 유지하기 위해서는 ball이 움직이는 방향을 확인해야 한다. 만약 ball이 왼쪽에 있는 상태에서 왼쪽 날개가 낮은 상태라면 왼쪽 rudder를 가해 ball을 중앙으로 맞추어 slip을 수정한다. 이와 동시에 날개 수평을 위해 right aileron을 가한다. ball을 중앙으로 맞추는 동안 heading indicator와 attitude indicator를 cross-check 한다. 만약 날개가 수평인 상태에서 ball이 중앙으로부터 벗어나 있다면 비행기는 skid를 한다. ball이 놓인 방향을 확인한 다음 slip과 동일한 수정 방법을 사용한다. ball을 중앙으로 만든 다음(left ball/left rudder, right ball/right rudder) 필요하다면 bank control을 위해 aileron을 사용한다. 그리고 retrim을 수행한다.
turn coordinator만을 사용하여 비행기를 trim 하려면 aileron을 사용하여 miniature aircraft를 수평으로 만들고 rudder를 사용하여 ball의 중앙을 맞춘다. 조종간 압력을 통해 이 지시를 유지한 다음 모든 rudder 압력을 완화하기에 충분한 rudder trim을 적용함과 동시에 rudder 압력을 점차 풀어준다. 만약 이용 가능하다면 aileron trim을 적용하여 aileron 압력을 완화한다. 모든 계기를 사용할 수 있는 상태라면 비행기 trim 도중 모든 계기들을 사용하여 날개 수평 자세를 유지한다.
Turn-and-Slip Indicator(Needle and Ball)
turn-and-slip indicator는 세 가지 지시(roll, turn, 그리고 trim)를 제공하는 turn coordinator와는 달리 두 가지 지시(turn-rate와 trim)를 제공한다. turn-and-slip indicator의 지시침은 선회율만을 지시하지만 이 계기가 roll indicator(예를 들어 heading indicator, 혹은 magnetic compass)와 함께 사용될 경우 항공기의 자세를 간접적으로 나타낸다. turn-and-slip indicator는 turn coordinator와 마찬가지로 그 지시침이 alignment mark와 정렬되었을 때 항공기가 표준율 선회를 수행함을 나타낸다.
turn-and-bank indicator의 ball은 trim 정보를 제공한다. 이는 turn coordinator의 ball과 동일한 방식이다. 그림 7-18과 7-19는 두 계기를 비교한 것이다.
Power Control
출력은 적절한 날개 받음각 상태에서 추력을 생성한다. 추력은 중력, 항력, 그리고 관성의 힘을 극복하여 비행기 성능을 결정한다.
power control은 고도 및 속도에 미치는 영향과 관련되어야 한다. 왜냐하면 출력 설정의 변화는 비행기의 속도, 혹은 고도를 변경하기 때문이다. 특정한 속도에서의 출력 설정은 비행기가 수평 비행 중인지, 상승 중인지, 혹은 하강 중인지를 결정한다. 만약 수평비행상태에서 출력이 증가하되 속도가 일정하게 유지된다면 비행기는 상승한다. 만약 출력이 감소하되 속도가 일정하게 유지된다면 비행기는 하강한다. 반면 고도가 일정하게 유지된다면 출력의 적용이 속도를 결정한다.
고도와 속도 사이의 관계는 pitch, 혹은 power의 변화 필요성을 결정한다. 만약 현재의 속도가 원하는 값이 아니라면 항상 출력 변화의 필요성을 결정하기 전에 고도계를 확인한다. 고도와 속도가 서로 교환될 수 있다고 생각한다. 기수를 낮춤으로써 고도를 속도로 변환할 수 있으며, 혹은 기수를 높임으로써 속도를 고도로 변환할 수 있다. 만약 원하는 값보다 고도는 높은데 속도는 낮다면(혹은 그 반대) pitch만을 변화하여도 비행기가 원하는 고도 및 속도로 되돌아올 수 있다. [그림 7-20] 만약 속도/고도가 둘 다 높거나, 혹은 둘 다 낮다면 pitch와 power를 둘 다 변화시켜야 한다. [그림 7-21]
직진수평비행 도중 속도를 변화시킬 때 altitude/heading을 일정하게 유지하기 위해선 pitch, bank, 그리고 power가 조정되어야 한다. 단발 프로펠러 비행기가 직진수평비행 도중 속도 변화를 위해 출력을 변화시킬 경우 모든 축 주위의 자세를 변화시키는 경향이 있다. 따라서 일정한 altitude/heading을 유지하기 위해서는 출력 변화에 비례한 조종간 압력들을 가해야 한다. 증속을 위해 출력이 증가될 경우 pitch instruments는 상승을 지시한다(단, 속도가 변화함에 따라 forward elevator를 적용한 경우 제외). 출력이 증가함에 따라 비행기는 좌측으로 yaw 및 roll 하려는 경향이 있다(단, 이를 상쇄하기 위해 aileron 및 rudder를 적용한 경우 제외). 이러한 변화에 앞서기 위해서는 cross-check 속도를 증가시켜야 한다. 이는 비행기 형식, 비행기의 토크 특성, 출력의 정도, 그리고 연관된 속도 변화에 따라 달라진다.
Power Settings
다양한 속도에서의 직진수평비행 출력 설정을 미리 알고 있을 경우power control 및 속도 변화가 훨씬 쉬워진다. 그러나 속도를 상당한 양으로 변경하는 경우에는 초기 출력 변경 시 overpower, 혹은 underpower를 수행하여 속도 변화율을 가속화하는 것이 일반적인 절차이다. (작은 속도 변화가 필요한 경우, 혹은 감속이나 감속이 빠른 비행기의 경우에는 overpower/underpower가 필요하지 않다).)
정상 순항 속도인 120노트를 유지하기 위해선 23＂Hg가 필요한, 그리고 100노트를 유지하기 위해선 18＂Hg가 필요한 비행기를 예로 들자. 직진수평비행을 유지하면서 속도를 120에서 100으로 감속하는 절차가 아래에 설명되어 있다. [그림 7-22,23, 그리고 24]
출력 감소 이전의 계기 지시가 그림 7-22에 나타나 있다. 기본적인 자세는 자세계를 통해 설정 및 유지된다. 특정한 pitch, bank, 그리고 power control 조건들은 다음의 primary instrument에서 확인된다:
Altimeter – Primary Pitch
Heading Indicator – Primary Bank
Airspeed Indicator – Primary Power
supporting pitch-and-bank instruments는 그림 7-23에 나타나 있다. supporting power instrument가 manifold pressure gauge(혹은 고정 피치 프로펠러의 경우에는 tachometer)임을 주목한다. 그러나 15＂Hg(underpower)를 향해 부드럽게 출력 감소를 적용할 때 manifold pressure gauge가 primary power instrument가 된다. [그림 7-23] 연습을 통해 power instrument를 잠깐 보기만 하여도, throttle의 움직임을 감지하기만 하여도, 소리의 변화를 감지하기만 하여도, 그리고 조종간 압력의 변화를 감지하기만 하여도 출력 설정을 변화할 수 있다.
추력이 감소함에 따라 cross-check의 속도를 높인다. 그리고 pitch-and-bank instruments가 altitude/heading에 대해 변화를 보이는 순간 left rudder, back-elevator, 그리고 aileron control을 가할 준비를 한다. 능숙해짐에 따라 조종사는 altitude/heading의 오차 없이도 변화들을 cross-check, 판독, 그리고 제어하는 방법을 배운다. 고도를 유지하기 위해서는 속도 감소에 따라 pitch attitude를 비례적으로 증가해야 한다. 효율적인 토크 제어는 rudder를 통한 yaw 상쇄로 이루어진다.
출력 감소에 따라 고도계가 pitch를 위한 primary가 되고, heading indicator가 bank를 위한 primary가 되며, manifold pressure gauge가 순간적으로 power를 위한 primary가 된다(이 예시에서는 15＂Hg). 비행기가 감속함에 따라 조종간 압력들이 trim 되어야 한다. 100노트에 가까워지면 manifold pressure를 대략 18＂Hg로 조정한다. 이제 manifold pressure gauge는 supporting power instrument가 되며 ASI는 다시 power를 위한 primary가 된다. [그림 7-24]
Airspeed Changes in Straight-and-Level Flight
직진수평비행 도중 속도를 변화시키는 연습은 세 가지 기본 계기 기술의 숙련도를 개발하는데 훌륭한 수단을 제공한다. 이는 또한 직진수평비행 훈련 도중 예상되는 몇 가지 일반적인 오류를 이해하기 쉽게 만들어준다. clean 외장(최소 항력 조건)에서 비행기를 제어하는 방법을 배운 후에는 flaps/landing gear를 내리거나 올림과 동시에 속도를 변화시킴으로써 crosscheck, 그리고 조종 숙련도를 높인다. 연습 도중 gear/flap 작동을 위해 POH/AFM에서 명시한 속도 제한 사항을 준수해야 한다.
일부 비행기에서는 landing gear/flap 연장 도중 직진수평비행 유지 시 갑작스러운, 그리고 엄청난 자세 변화가 필요할 수 있다. gear 연장 시 기수가 아래로 향하는 경향이 있다. flap 연장 시에는 양력이 순간적으로 증가하며(partial flap 설정에서) 최대 연장 지점에 가까워짐에 따라 항력이 현저하게 증가한다.
조종 기법은 각 비행기의 양력 및 항력 특성에 따라 달라진다. 따라서 속도, gear, 그리고 flap의 다양한 조합과 관련된 출력 설정 및 trim 변화에 대해 알고 있다면 cross-check와 판독의 문제를 줄여준다.
예를 들어 gear/flap을 올린 상태에서 직진수평비행 시 계기가 120노트, 그리고 23＂Hg/2,300 rpm을 지시한다고 가정하자. gear/flap을 완전히 연장한 상태에서 직진수평비행 시에는 계기가 95노트, 그리고 25＂Hg/2,500 rpm을 지시한다. maximum gear extension speed는 115노트이고 maximum flap extension speed는 105노트이다. 95노트로 감속하고 gear/flap을 연장하기 위해서는 다음과 같은 방법을 사용할 수 있다:
1. 최대 항력 외장 상태에서는 고출력 설정을 사용하므로 rpm을 2,500으로 유지한다.
2. manifold pressure를 10＂Hg로 줄인다. 속도 감소에 따라 cross-check 속도를 증가한다.
3. 받음각의 증가, 그리고 토크의 감소에 따른 trim 조정을 수행한다.
4. 115노트에서 gear를 연장한다. 기수가 pitch down하려는 경향이 발생할 수 있으며 감속률이 증가한다. 고도 유지를 위해 pitch attitude를 증가한 다음 back-elevator 압력을 trim 한다. 만약 105노트에서 full flaps로 연장한다면 cross-check, interpretation, 그리고 control이 매우 빨라져야 한다. 더 간단한 기법은 flaps를 연장하기 전에 먼저 gear down 자세를 안정시키는 것이다.
5. gear down 상태에서 100노트 수평 비행 시 18＂Hg manifold pressure가 필요하다. 따라서 ASI가 약 105노트를 나타내기 전까지 그 값으로 출력을 부드럽게 증가시킨다. 자세계는 이제 수평비행 상태에서 약 2.5 bar width nose-high를 나타낸다.
6. flap control을 작동시킴과 동시에 원하는 속도에 대한 설정(25＂Hg)으로 출력을 증가한다. 그리고 일정한 altitude/heading을 유지하는데 필요한 압력을 trim한다. 이제 자세계는 95노트 직진수평비행 상태에서 1bar width nose-low를 나타낸다.
직진수평비행의 숙련도는 항공기 자세의 현저한 변화가 발생하는 동안 부드러운 pitch, bank, power, 그리고 trim control을 가하여 일정한 altitude/heading을 유지할 수 있을 때 이루어진다.
Trim Technique
모든 비행 도중 부드럽고 정밀한 항공기 제어를 수행하기 위해서는 올바른 trim 기법이 필수적이다. 모든 조종간 압력을 완화함으로써 특정한 자세를 일정하게 유지하는 것이 훨씬 쉬워진다. 또한 이 외의 조종간 업무에 더 많은 주의를 기울이기 쉬워진다.
원하는 자세 설정을 위해 조종간 압력을 가한 다음 trim을 적용함으로써 항공기는 trim 된다. 이를 통해 조종간을 놓아도 항공기는 그 자세를 유지한다. turn-and-slip indicator의 ball이 놓인 방향으로 rudder trim을 적용함으로써 삼타일치를 만든다. 다발 항공기 엔진의 서로 다른 출력은 삼타일치 비행에 영향을 미치는 추가적인 요소이다. 가능하다면 출력/추력을 균등하게 사용하여 사타일치 비행을 유지한다.
자세, 출력, 혹은 외장의 변화는 대부분 trim 조정을 필요로 한다. trim만을 사용하여 항공기 자세를 변화할 경우 불규칙한 항공기 제어로 이어진다. 조종간 압력과 trim 조정을 조합하여 수행해야만 부드럽고 정확한 자세 변화가 이루어진다. 따라서 trim 조정이 올바르게 수행될 경우 부드러운 항공기 제어에 도움이 된다.
Common Errors in Straight-and Level Flight
Pitch
pitch 오류는 일반적으로 다음과 같은 실수들로 인해 발생한다:
1. 자세계 miniature aircraft를 wing-level attitude에 대해 부적절하게 조정함. 상승으로부터 level off를 한 이후 자세계를 점검한다. 필요한 경우 정상 순항 속도에서 수평 비행 지시에 대해 miniature aircraft를 조정한다.
2. pitch 계기에 대한 cross-check 및 판독 불충분. 예를 들어 속도 지시가 낮을 때 조종사는 nose-high attitude 상태라 믿고 forward pressure를 가하였다. 사실 속도 부족의 원인은 낮은 출력 설정 때문이었다. 조종간 입력을 수행하기 전에 cross-check 속도를 높여서 모든 연관 계기들의 지시를 확인한다.
3. 수평비행 상태가 아닐 때 자세계를 uncage 함(단, caging 기능이 존재하는 경우). 정상 순항 속도에서 직진수평비행 시 정확한 지시를 얻으려면 caging knob를 pull out 하기 전에 altimeter/heading indicator가 안정화 되어야 한다.
4. 현재의 대기 속도 측면에서 자세계 지시를 해석하지 못함.
5. 늦은 pitch 수정. 조종사는 일반적으로 있는 그대로 두려한다. 고도계가 20ft의 오차를 지시할 때 과조작에 대한 두려움 때문인지 수정을 꺼린다. 만약 과조작이 우려 사항이라면 미세 수정을 연습해야 하며 과조작의 원인을 찾아야 한다. 어떠한 오차라도 허용하게 된다면 오류가 증가한다.
6. vertical speed의 지시 chase. 이러한 경향은 그 외 pitch 계기들의 올바른 cross-check, 그리고 계기 특성에 대한 전반적 이해를 높임으로써 수정될 수 있다.
7. 과도한 pitch 수정을 사용. pitch를 크게 변경함으로써 pitch 수정을 서두르는 것은 일반적으로 기존의 오류들을 악화시킨다.
8. 설정된 pitch 수정을 유지하지 못함. 이는 cross-check, 그리고 trim 오류와 관련된 일반적 실수이다. 예를 들어 고도 오차를 수정하기 위해 pitch 변화를 설정한 경우 비행기가 새로운 pitch 자세에서 안정될 때까지 기다리는 동안 cross-check 속도가 느려지는 경향이 있다. 자세 유지를 위해선 계속하여 cross-check을 수행해야 하며 압력을 trim해야 한다.
9. cross-check 도중 fixation. 예를 들어 heading 수정을 적용한 이후 bank control에 몰두하여 pitch attitude 오류를 놓치는 경향이 있다. 마찬가지로 속도 변화 도중 출력 계기를 응시하는 것이 일반적이다. 출력 설정의 작은 오류는 엄청난 altitude/heading 오차보다 덜 중요하다. manifold pressure gauge를 응시한다 해서 비행기가 더 빠르게 감속하지는 않는다.
Heading
heading 오류는 일반적으로 다음과 같은 실수들로 인해 발생한다:
1. heading indicator를 cross-check 하지 못함(특히 출력, 혹은 pitch attitude 변화 도중).
2. heading 변화를 잘못 판독하여 잘못된 방향으로 수정을 적용함.
3. 미리 선정해둔 heading을 확인 및 기억하지 못함.
4. heading 변화율, 그리고 이와 관련된 bank attitude를 확인하지 못함.
5. heading 변화에 대해 과조작을 적용(특히 출력 설정 변경 도중).
6. rudder를 조기에 적용함으로써 heading 변화를 예상함.
7. 작은 heading 변화를 수정하지 못함. heading 오차를 0으로 만드는 것이 목적이 아니라면 조종사는 점점 더 큰 오차를 허용할 것이다. 1도의 오차를 수정하는 것은 20도의 오차를 수정하는 것보다 훨씬 적은 시간과 집중력을 필요로 한다.
8. 부적절한 bank attitude로 수정. 10도의 heading 오차를 20도의 bank로 수정할 경우 비행기는 bank가 설정되기도 전에 이미 원하던 heading을 지나친다. 이는 반대 방향을 향한 추가 수정으로 이어진다. 잘못된 수정 기법을 통해 현재의 오차들을 증가시키지 않는다.
9. 이전에 발생하였던 heading 오차의 원인을 확인하지 못하여 같은 실수를 반복한다. 예를 들어 비행기의 trim이 맞지 않아서 왼쪽 날개가 낮아지려는 경향이 있다. 좌선회에 대해 반복적으로 수정을 적용하지만 trim은 계속 무시된다.
10. heading indicator를 올바르게 설정하지 못하거나, 혹은 uncage를 하지 못함.
Power
power 오류는 일반적으로 다음과 같은 실수들로 인해 발생한다:
1. 다양한 속도 및 비행기 외장에 적합한 power 설정, 그리고 pitch attitude를 알지 못함.
2. throttle의 갑작스러운 사용.
3. 출력 변화 시 속도의 lead를 잡지 못함. 예를 들어 수평비행 상태에서 감속 도중 원하는 속도에 도달아기 전에 throttle을 조정해야 한다(특히 gear/flaps가 연장된 상태인 경우). 그렇지 않으면 비행기는 원하는 속도보다 낮은 속도로 감소하여 추가적인 출력 조정이 필요해진다. lead의 양은 비행기가 출력 변화에 얼마나 빠르게 반응하느냐에 따라 달라진다.
4. 속도 변화 도중 속도, 혹은 manifold pressure 계기에 fixation 됨. 이는 속도 및 출력의 불규칙한 제어로 이어진다.
Trim
trim 오류는 일반적으로 다음과 같은 실수들로 인해 발생한다:
1. 좌석, 혹은 rudder pedal의 부적절한 조정으로 인해 다리와 발이 불편함. 발목의 긴장은 rudder 압력을 완화시키기 어렵게 만든다.
2. 비행기 형식에 따른 trim 장치 작동에 대해 혼동함. 일부 trim wheel은 비행기의 축과 적절히 정렬되어 있다(그러나 그 외의 trim wheel은 그렇지 않음). 일부는 예상하였던 방향의 반대쪽으로 회전한다.
3. 부적절한 trim 순서. trim은 조종간과 rudder 제어를 대체하기 위해 사용되지 않아야 한다. 이는 자세 안정을 위해 이미 유지하고 있던 압력을 완화하기 위해 사용되어야 한다. 숙련도가 높아짐에 따라 압력 완화를 위한 의식적 노력이 거의 사라지게 된다.
4. 과도한 trim 제어. 이는 비행기가 올바르게 trim되기 전까지 유지해야 할 조종간 압력을 유도한다. trim을 자주, 그러나 작은 양으로 사용한다.
5. trim 변화의 원인을 이해하지 못함. 기본 계기 기술과 관련된 기본적인 공기 역학에 대해 이해하지 못할 경우 조종사는 계속하여 뒤처지게 된다.
주어진 출력 및 하중 조건에 대해 가장 효율적인 상승률을 제공하는 자세는 하나뿐이다. 이러한 상승 자세를 결정하는 속도 및 상승 출력은 POH/AFM의 performance data에 나와 있다. 상승에 진입하는 기법의 세부 사항은 진입 시 속도, 그리고 상승 형식(정속인지 정률인지)에 따라 달라진다. (heading control과 trim control은 직진수평비행에서 언급한 대로 유지한다.)
Entry
순항 속도에서 정속 상승으로 진입하기 위해서는 미리 선정해둔 상승 속도에 대한 대략적인 nose-high 자세로 miniature aircraft를 들어준다. 자세는 비행기의 형식에 따라 달라진다. 상승 자세를 설정 및 유지하기 위해 가벼운 back-elevator pressure를 가한다. 비행기 감속에 따라 압력이 달라진다. pitch 변화와 동시에 상승 설정으로 출력이 증가될 수 있다(혹은 pitch 변화를 만든 다음 상승 속도에 도달하였을 때 출력을 증가하여도 됨). 수평 비행 상태에서 상승 자세로 원활하게 전환한 경우 VSI는 즉시 상승 경향을 보인 다음, 계속하여 천천히 움직이다가, 안정화된 속도 및 자세에 적절한 rate에서 멈춘다. (상승 진입을 위한 primary and supporting instruments는 그림 7-25에 나타나 있다.)
비행기가 일정한 속도 및 자세에서 안정화 되었다면 속도계는 pitch를 위한 primary가 된다. heading indicator는 여전히 bank를 위한 primary이다. [그림 7-26] 올바른 출력 설정이 유지되는지 확인하기 위해 tachometer, 혹은 manifold pressure gauge를 primary power instrument로서 확인한다. 선택한 출력 설정에 대해 상승 자세가 적합하다면 속도는 원하는 값에서 안정화될 것이다. 만약 속도가 높거나 낮다면 미세한 pitch 수정을 적용한다.
정속 상승에 진입하기 위해 먼저 직진수평비행을 유지한 상태에서 순항속도로부터 상승 속도로 감속한다. 상승 진입은 순항 속도에서 진입하였을 때와 동일하다(단, pitch attitude가 증가함과 동시에 출력을 상승 설정으로 증가시켜야 함). partial panel 기동을 수행할 경우 상승 속도를 먼저 만든 다음 상승으로 진입해야 조작이 쉽고 정확해진다.
정률 상승에 진입하기 위한 기법은 상승 속도에서 정속 상승으로 진입하는 기법과 매우 유사하다. 원하는 상승률에 대한 대략적인 설정으로 출력을 증가한다. 이와 동시에 원하는 상승 속도 및 상승률에 대한 상승 자세를 향하여 miniature aircraft를 들어준다. 출력이 증가할 때 속도계가 pitch control을 위한 primary가 된다(단, 수직 속도가 원하는 값에 도달하기 전까지만). 수직 속도가 안정되었다면 VSI는 pitch control을 위한 primary가 되고 속도계는 power control을 위한 primary가 된다. [그림 7-27]
pitch와 출력의 수정은 통합적으로 이루어져야 한다. 예를 들어 수직 속도는 정확하나 속도가 낮다면 출력을 증가한다. 출력이 증가함에 따라 수직 속도를 일정하게 유지하기 위해서는 miniature aircraft를 약간 낮춰주어야 한다. 만약 수직 속도는 높으나 속도가 낮다면 miniature aircraft를 약간 낮춘 다음 속도 증가를 확인함으로써 출력 변화가 필요한지를 결정한다. [그림 7-28] 대략적인 출력 설정을 숙지한다면 pitch와 출력의 수정이 최소화 될 수 있다.
Leveling off
상승으로부터 수평을 잡은 다음 고도를 유지하기 위해서는 원하는 고도에 도달하기 전에 level off를 시작해야 한다. 이 lead의 양은 상승률, 그리고 조종사 기술에 따라 달라진다. 만약 비행기가 1,000fpm으로 상승하고 있다면 수평 비행으로 전환하는 동안 감소되는 상승률로 비행기는 계속하여 상승한다. 효과적인 방법은 수직 속도의 10%만큼 lead를 잡는 것이다(500fpm의 경우 50ft의 lead, 1,000fpm의 경우 100ft의 lead).
순항 속도로 level off를 하기 위해서는 원하는 속도에 대한 수평 비행 자세를 향해 부드럽고 안정적인 forward-elevator pressure를 가해야 한다. 자세계가 pitch 변화를 나타낼 때 VSI는 천천히 0을 향해 움직이고, 고도계는 점점 천천히 움직이며, 속도계는 가속을 나타낸다. [그림 7-29] 고도계, 자세계, 그리고 VSI가 수평 자세를 나타낼 때 속도가 증가함에 따라 pitch control/torque control이 지속적으로 변화해야 한다. 순항 속도에 가까워지면 출력을 순항 값으로 감소한다. lead의 양은 비행기 가속도에 따라 달라진다.
상승 속도로 level off를 하기 위해서는 해당 속도에 대한 수평 비행 pitch 자세로 기수를 내린다. 이와 동시에 해당 속도에 대한 설정으로 출력을 감소한다. pitch 변화에 비례하여 출력 감소가 이루어진다면 속도가 일정하게 유지될 것이다.
Descents
하강은 출력 감소, 항력 증가, 그리고 기수 낮춤을 통해 다양한 속도 및 자세에서 수행될 수 있다. 속도는 결국 일정한 값에서 안정화될 것이다. 이때 정확한 자세 기준을 제공하는 유일한 계기는 자세계이다. 자세계가 없다면(예를 들어 partial panel 하강 도중) 비행기가 일정한 자세에서 일정한 속도로 감속하기 전까진 속도계, 고도계, 그리고 VSI가 다양한 변화율을 나타낸다. 전환 도중 정확한 제어를 유지하기 위해선 조종간 압력과 trim을 변화시킬 뿐만 아니라 cross-check, 그리고 판독을 정확하게 수행해야 한다.
Entry
하강에 진입하는 다음 방법은 자세계의 유무에 관계없이 효과적이다. 먼저 직진수평비행을 유지한 상태에서 하강 속도(미리 선정해둔 값)로 감속한다. 그 다음 출력을 더 줄여준다(미리 선정해둔 설정). 출력을 조정함과 동시에 기수를 내려주어 일정한 속도를 유지한다. 그리고 조종간 압력을 trim한다.
정속 하강 도중 속도의 변화가 발생하였다면 pitch를 조정해야 한다. 정률 하강의 경우 그 진입 방법은 동일하다. 그러나 VSI가 pitch control을 위한 primary이고(단, 원하는 하강률 근처에서 안정화된 후) 속도계가 power control을 위한 primary이다. pitch와 출력의 수정은 통합적으로 이루어져야 한다. [그림 7-30]
Leveling Off
원하는 고도에 도달하기 전에 하강으로부터의 level off가 시작되어야 한다. lead의 양은 하강률, 그리고 조종 기법에 따라 달라진다. lead가 너무 적다면 원하는 고도를 overshoot 하는 경향이 있다. 하강 속도보다 높은 속도로 level off를 수행하기 위해서는 100 – 150ft의 lead를 사용한다(단, 하강률이 500fpm이라 가정). lead 지점에서 순항 설정으로 출력을 증가한다. [그림 7-31] 증속에 따라 기수가 상승하는 경향이 있으므로 대략 50ft 지점에 도달하기 전까지는 forward elevator pressure를 유지함으로써 하강률을 유지한다. 이후 원하는 속도에 대한 수평 비행 자세에 맞춰 pitch attitude를 부드럽게 조장한다.
하강 속도를 그대로 유지한 상태로 level off를 수행하기 위해서는 대략 50ft의 lead를 사용한다. 이와 동시에 pitch attitude를 수평 비행 상태로 조정한다. 또한 하강 속도를 일정하게 유지할 수 있는 설정으로 출력을 증가한다. [그림 7-32] 조종간 압력을 trim한 다음 정상적인 직진수평비행 cross-check을 수행한다.
Common Errors in Straight Climbs and Descents
일반적인 오류는 다음과 같은 실수로 인해 발생한다:
1. 상승 진입 시 과도하게 pitch를 제어함. 상승/하강에 사용되는 특정 출력 설정과 관련된 pitch attitude를 학습하기 전까지는 필요 이상의 pitch 조정이 이루어진다. 계기 훈련 도중 습득하기 가장 어려운 습관 중 하나는 결과가 확인되기 전까지 비행 자세를 유지하는 것이다. pitch 변화를 위해 조종간을 과도하게 움직이려는 경향을 극복하라. 또한 미세한 조종간 압력을 부드럽게 적용하는 것, 변화의 결과를 신속하게 cross-check 하는 것, 그리고 원하는 결과가 계기에서 나타나는 동안 조종간 압력을 유지하는 것을 배우라. 작은 pitch 변화는 쉽게 제어, 중지, 그리고 수정될 수 있다. 그러나 큰 변화는 제어하기가 훨씬 어렵다.
2. 속도, 출력, 혹은 자세를 변화하는 도중(혹은 상승/하강 진입 도중) cross-check 속도를 변화하지 않은 경우.
3. 새로운 pitch attitude를 유지하지 못한 경우. 예를 들어 정확한 상승 자세로 기수를 높인 후 속도가 감소함에 따라 pitch attitude를 더 들었거나, 혹은 낮추었다. 조종간 압력은 속도의 변화에 따라 달라지므로 cross-check이 반드시 증가해야 한다. 또한 압력이 다시 조정되어야 한다.
4. 압력을 trim하지 못함. 비행기가 trim 되지 못하면 조종간 압력의 변화가 공기역학적 변화에 의해 발생한 건지, 혹은 조종사 자신의 움직임에 의해 발생한 건지를 결정하는데 어려움이 생긴다.
5. 올바른 출력 설정을 사용하지 못함.
6. pitch, 혹은 출력 조정을 수행하기 전에 속도계와 수직 속도계를 둘 다 cross-check 하지 못함.
7. pitch와 출력을 통합적으로 사용하지 못하여 level off 시 속도가 낮아짐. 이는 속도계와 고도계의 cross-check이 느리기 때문에 발생한다.
8. VSI를 다른 pitch control instrument에 대해 cross-check 하지 못하여 수직 속도를 chase하게 됨.
9. 고도를 overshoot/undershoot 하게 됨. 이는 상승률/하강률을 확인하지 못하여 level off를 위한 lead를 결정하지 못한 경우 발생한다.
10. 하강으로부터 level off 도중 ballooning(기수가 상승함). 이는 수평 비행 순항 설정으로 출력을 증가할 때 forward-elevator pressure로 하강 자세를 유지하지 못한 경우 발생한다.
11. 직진수평비행 지시들이 가까워지는 것을 level off가 완료된 것으로 인지하지 못한 경우. 직진수평비행이 확실하게 설정되기 전까지 cross-check을 빠르게 유지한다.
표준율 선회는 조종사가 2분 동안, 혹은 초 당 3도로 360도 원을 선회하는 것이다. 표준율 선회는 항상 초 당 3도이지만 속도가 증가함에 따라 더 높은 bank angle이 필요해진다. 표준율 선회에 진입하기 위해 원하는 선회 방향으로 삼타일치를 적용한다. 조종사는 일반적으로 너무 빠른 속도로 선회에 진입한다. 선회 훈련의 초기 단계에서는 cross-check 및 판독 속도에 기반을 두어 조종간 압력을 가한다. 계기 지시의 변화를 따라잡을 수 있는 능력보다 비행기를 더 빠르게 조종할 경우 이는 단지 수정의 필요성을 만들어낼 뿐이다.
표준율 선회에 필요한 대략적인 bank angle은 진대기속도의 15%를 사용하는 것이다. 이를 결정하는 간단한 방법은 속도를 10으로 나눈 다음 그 결과의 1/2를 더하는 것이다. 예를 들어 100노트에서는 약 15도의 bank가 필요하다(100/10 = 10 + 5 = 15). 120노트에서는 약 18도의 bank가 필요하다.
roll-in 도중 자세계를 사용하여 대략적인 bank angle을 설정한다. 그런 다음 turn coordinator의 miniature aircraft, 혹은 turn-and-bank indicator를 통해 표준율 선회를 확인한다. turn coordinator의 miniature aircraft를 primary bank로 사용하고 attitude indicator를 supporting bank로 사용함으로써 선회율에 대한 bank를 유지한다. [그림 7-33] turn coordinator가 표준율 선회를 나타낼 때 자세계의 bank scale에 나타난 정확한 bank angle을 확인한다.
roll-in 도중 bank 증가에 따라 수직 양력 성분이 감소하므로 고도계, VSI, 그리고 자세계를 참조하여 pitch 조정을 수행한다. 일정한 속도를 유지하려면 ASI가 power를 위한 primary가 된다. 항력이 증가함에 따라 throttle을 조정해야 한다. bank가 설정되었다면 pitch/power 변경으로 인한 압력을 trim한다.
직진수평비행으로 되돌아오기 위해 선회 반대방향으로 삼타일치를 적용한다. roll-in에 사용하였던 속도와 동일한 속도로 roll-out을 수행하기 위해 노력하라. 이는 정확한 heading에서 roll-out을 하는데 필요한 lead를 추정할 때 발생하는 문제를 적게 해준다(특히 partial panel 기동 도중). 선회 회복이 시작되면 자세계는 primary bank 계기가 된다. 비행기가 대략 수평으로 되돌아가면 heading indicator는 primary bank 계기가 된다. 수직 양력 성분, 그리고 속도의 변화가 발생함에 따라 pitch, power 그리고 trim 조정이 이루어진다. 선회 도중 ball이 점검되어야 한다(특히 조종간 압력을 trim하지 않고 유지할 경우).
일부 비행기는 선회 도중 매우 안정적이여서 약간의 trim 조정만을 필요로 한다. 그 외의 비행기들은 선회 도중 overbanking tendency를 수정하기 위해 지속적인, 그리고 빠른 cross-check 및 제어를 필요로 한다. 선회 도중 pitch, bank, 그리고 속도 편차의 상호 관계로 인해 오차들이 누적되지 않기 위해선 cross-check을 빠르게 수행해야 한다.
Turns to predetermind Headings
삼타일치 bank가 유지되는 한 비행기는 계속하여 선회한다. 따라서 원하는 heading에 도달하기 전에 roll-out이 시작되어야 한다. lead의 양은 선회율, bank angle, 그리고 roll-out rate 사이의 관계에 따라 달라진다. 작은 heading 변화를 위해서는 선회하려는 각도보다 적은 양의 bank angle을 사용한다. 사용하는 bank의 절반을 사용함으로써 원하는 heading으로부터 lead를 잡는다. 예를 들어 heading 변화를 위해 10도의 bank를 사용하였다면 원하는 heading으로부터 5도 이전에 도달하였을 때 roll-out을 시작한다. 많은 양의 heading을 수정해야 할 경우에는 lead의 양이 저마다 달라진다. 왜냐하면 표준율 선회에 대한 bank angle은 진대기속도에 따라 변화하기 때문이다.
특정한 기법에 필요한 lead가 정해지기 전까지는 bank angle의 1/2로 lead를 연습한다. roll-in과 roll-out 속도가 일정할 경우 특정 roll-out 기법에 적합한 lead 양을 결정할 수 있다.
Timed Turns
timed turn은 시계, 그리고 turn coordinator를 사용하여 주어진 시간 동안 특정 각도의 heading을 변화하는 선회이다. 예를 들어 15초의 표준율 선회(초 당 3도)는 45도를 선회한다. 반표준율 선회에는 30초 동안 45도를 선회한다.
timed turn을 수행하기 전에 turn coordinator를 보정하여 그 지시 값의 정확도를 결정해야 한다. [그림 7-34] turn coordinator를 통해 표준율 선회를 설정한 다음 시계의 초침이 cardinal point(12, 3, 6, 9)를 통과할 때 heading indicator의 heading을 확인한다. 표시된 선회율을 일정하게 유지하는 동안 heading의 변화를 10초 간격으로 확인한다. 이 간격 동안 비행기가 30도 미만으로/초과하여 선회하였다면 turn coordinator miniature aircraft의 편향이 필요하다. 각 방향으로 선회하여 turn coordinator를 보정하였다면 수정된 편향 값을 확인한 다음 이를 모든 timed turns 도중 적용한다.
미리 지정해둔 heading으로 선회를 수행하기 위해선 앞서 설명한 cross-check 및 control 기법이 사용된다(단, heading indicator 대신 시계가 사용됨). turn coordinator의 miniature aircraft는 bank control을 위한 primary이고, altimeter는 pitch control을 위한 primary이며, ASI는 power control을 위한 primary이다. 시계의 초침이 cardinal point를 통과할 때 roll-in을 시작한다. 그리고 보정된 표준율 선회 지시를 통해 선회를 유지한다(작은 heading 변화의 경우에는 반표준율 선회). 그 다음 계산된 초가 경과하였을 때 roll-out을 시작한다. roll-in과 roll-out 속도가 동일하다면 선회 진입/회복 도중 소요되는 시간을 계산에 고려할 필요가 없다.
모든 계기들을 사용하여 timed turn을 연습한 다음 선회의 정확도 확인을 위해 heading indicator를 점검한다. gyro heading indicator 없이 선회가 수행되는 경우에는 magnetic compass를 사용한다. magnetic compass 사용 시 deviation error를 고려한다.
Compass Turns
대부분의 소형 비행기에서 나침반은 그 외의 비행기 계기들, 그리고 동력원으로부터 독립된 유일한 방향 지시 계기이다. 나침반은 compass errors라 불리는 작동 특성을 가진다. 따라서 조종사들은 나침반을 heading indicators를 설정하기 위한 기준으로만 사용하는 경향이 있다. 그러나 나침반 특성에 대한 지식을 알면 나침반을 사용하여 정확한 heading으로 선회할 수 있다.
나침반으로 선회를 수행할 때, 혹은 heading indicator를 설정하기 위한 기준으로 나침반을 사용할 때 다음 사항을 기억하라:
1. 북쪽 heading에서 동쪽, 혹은 서쪽으로 선회할 때 나침반은 지연, 혹은 반대 방향으로의 선회를 지시한다.
2. 남쪽 heading에서 동쪽, 혹은 서쪽으로 선회할 때 나침반은 선도를 지시하여 실제 선회량보다 더 많은 선회량을 나타낸다.
3. 동쪽, 혹은 서쪽 heading에서 어느 방향으로 선회를 시작하든 나침반은 정확한 지시를 나타낸다.
4. 동쪽, 혹은 서쪽 heading에서 가속 시 북쪽으로 선회함을 지시한다. 감속 시에는 남쪽으로 선회함을 지시한다.
5. 북쪽, 혹은 남쪽 heading을 유지한 상태에서 하강, 상승, 혹은 속도 변화가 발생하여도 오류가 발생하지 않는다.
북쪽, 혹은 남쪽 방향으로 선회할 때 사용되는 lead, 혹은 lag의 양은 선회가 수행되는 지역의 위도에 따라 달라진다. 북쪽 방향으로 선회할 경우 roll-out lead에는 위도 값, 그리고 선회로부터 회복하는데 사용되는 lead 값을 더한다. 남쪽 방향으로 선회할 경우 <남쪽(180) + 위도 값 – 선회로부터 회복하는데 사용되는 lead>를 지나기 전까지 선회를 유지한다. [그림 7-35]
예를 들어 위도가 30도인 곳에서 동쪽 방향으로부터 북쪽으로 선회할 경우 나침반이 37도를 가리킬 때 roll-out을 시작한다(30도, 그리고 15도 bank angle의 절반을 더한 값). 동쪽 방향에서 남쪽으로 선회할 경우 나침반이 203을 가리킬 때 roll-out을 시작한다(180도에 30을 더하고 bank angle의 절반을 뺀 값). 서쪽 방향에서 선회를 수행할 경우 roll-out을 시작할 적절한 지점은 323도(북쪽으로 선회 시), 그리고 157도(남쪽으로 선회 시)이다.
북쪽 방향에서 동쪽, 혹은 서쪽으로 선회할 경우 동쪽, 혹은 서쪽이 지시되기 대략 10에서 12도 전에 roll-out을 시작한다. 남쪽 방향에서 동쪽, 혹은 서쪽으로 선회할 경우 동쪽, 혹은 서쪽이 지시되기 대략 5도 전에 rollout을 시작한다. 그 외의 heading으로 선회하는 경우에는 선도나 지연을 보간해야 한다.
자세나 속도가 급격히 변화하여 나침반이 불규칙하게 움직일 경우 계기의 정확한 해석이 매우 어려워진다. compass turn의 숙련도는 나침반 특성에 대한 지식, 부드러운 조작 기법, 그리고 정확한 bank-and-pitch 조작에 달려있다.
Steep Turns
기존 비행기의 계기 비행 훈련 목적상 표준율 선회를 초과하는 선회는 steep이라 간주된다. [그림 7-36] 정상 선회가 steep이 되는 정확한 bank angle은 중요하지 않다. 중요한 것은 계기 비행 도중 일반적으로 사용되는 bank attitude를 초과한 상태에서 비행기를 제어하는 방법을 배우는 것이다. steep turn을 연습하는 것은 기본 계기 비행 기술에 대한 숙련도를 높인다. 또한 계기 비행 조건 하에서 예상치 못한 비정상 자세에 빠졌을 때 부드럽고, 빠르고, 확고한 반응을 가능하게 해준다.
점진적으로 bank attitudes가 증가함에 따라 항공기 조작에 대한 공기역학적 힘의 영향에 뚜렷한 변화가 발생한다. 이러한 변화량에 비례하여 cross-check, interpretation, 그리고 control을 위한 기술이 점점 더 필요하다. 그러나 선회에 진입, 유지, 그리고 회복하는 기술은 정상 선회와 동일하다.
정상 선회와 같은 방법으로 steep turn에 진입한다. 선회가 깊어짐에 따라 cross-check을 빠르게 수행할 준비를 한다. 양력의 수직 성분이 크게 감소하기 때문에 pitch control이 이 기동에서 가장 어려운 측면이다. pitch 증가를 통해 이를 즉시 수정하지 않을 경우 수직 양력의 손실로 인해 고도계, 수직 속도계, 그리고 속도계의 지시가 빠르게 움직인다. bank 변화율이 빠를수록 양력의 변화가 더 갑작스럽게 발생한다. pitch 변화의 즉각적인 필요성을 알아차릴 수 있을 정도로 cross-check이 빠르다면 부드러운 back elevator pressure를 통해 일정한 고도를 유지할 수 있다. 그러나 bank 변화 시 pitch를 조정하지 않는 상태에서 과도하게 깊은 각도로 overbank를 가하려면 더욱 강한 elevator 압력이 필요하다. 수직 양력의 손실, 그리고 날개 하중의 증가로 인해 결국 back-elevator를 추가하여도 기수가 상승하지 못하고 선회가 조여지는 시점에 도달한다.
조종사는 overbank와 low pitch attitude를 어떻게 인지할까? 조종사는 이러한 문제를 해결하기 위해 어떻게 해야 할까? back elevator 압력을 가했음에도 불구하고 고도계/수직 속도계가 빠르게 아래로 이동하고 속도계는 빠르게 증가할 경우 비행기는 diving spiral 상태이다. [그림 7-37] 즉시 삼타일치를 적용하여 bank를 풀어주고, elevator pressure를 유지(혹은 약간 풀어줌)해주고, 계기들(자세계, 고도계, 그리고 VSI)의 crosscheck을 빠르게 수행한다. 증속이 빠를 경우 출력을 줄여준다. 수직 양력이 증가함에 따라 VSI가 위로 올라가기 시작하고 고도계는 천천히 움직인다. 기수를 상승시키기에 elevator가 유효해지면 자세계의 bank attitude를 유지한 다음 해당 bank에 적절한 nose-high attitude로 elevator pressure를 부드럽게 조정한다. steep turn 진입 시 pitch control이 계속하여 지연되는 경우 직진수평비행으로 즉시 rollout 한 다음 가능한 오류들을 분석한다. 처음에는 얕은 선회를 수행함으로써 필요한 자세 변화와 조종간 반응을 학습한다. 그런 다음 보다 빠르고 정확한 cross-check 및 control 기법이 발달함에 따라 bank를 증가한다.
일정한 속도를 유지하는데 필요한 출력은 bank와 항력의 증가에 비례한다. 연습을 통해 특정 bank attitude에 적절한 출력 설정을 학습한다. 또한 속도 및 출력계기에 지나친 주의를 기울이지 않고도 조정을 수행할 수 있다. 기동 도중 먼저 가장 중요한 업무를 수행해야 한다. pitch attitude를 비교적 일정하게 유지함으로써 cross-check 및 계기 판독에 더 많은 시간을 할애할 수 있다.
steep turn으로부터 직진수평비행으로 회복하는 도중 공기역학적 힘의 변화량에 비례하여 elevator 및 power control을 bank control과 함께 수행해야 한다. back elevator pressure를 풀어주고 출력을 줄여줘야 한다. steep turn과 관련된 일반적인 오류는 이 장의 뒷부분에서 설명하는 것과 동일하다. steep turn에 진입하는 속도, 그리고 steep turn으로부터 회복하는 속도가 세 가지 기본 계기 비행 기술의 숙련도와 일치하지 않는다면 오류가 더 커지고, 수정하기 더욱 어려워지며, 더욱 분석하기 어려워진다.
Climbing and Descending Turns
상승/하강 선회를 수행하려면 직진 상승/하강에 사용되는 기술과 다양한 선회 기술을 결합해야 한다. 출력 설정을 결정하기 위해서는 양력, 그리고 power control에 영향을 미치는 공기역학적 요인을 고려해야 한다. 또한 bank와 pitch의 변화를 제어하기 위하여 cross-check 및 판독 속도를 높여야 한다.
Change of Airspeed During Turns
선회 도중 속도를 변화하는 것은 세 가지 기본 계기 기술의 숙련도를 높이는데 효과적인 기동이다. 이는 모든 조종간 변화를 동시에 수반하므로 올바른 수행을 위해서는 부드러운 조작, 그리고 신속한 cross-check 및 판독이 필요하다. 기동에 능숙해질 경우 보다 복잡한 기동과 연관된 자세 및 출력 변화 도중에도 계기를 신뢰하게 된다. pitch 및 power control 기법은 직진수평비행에서 속도 변화 도중 사용하는 기술과 동일하다.
주어진 선회율에 대해 필요한 bank angle은 진대기속도에 비례한다. 선회는 표준율로 수행되므로 일정한 선회율을 유지하기 위해서는 속도 변화에 따라 bank angle을 바꿔주어야 한다. 감속 도중 고도와 표준율 선회를 유지하기 위해서는 bank angle을 줄여주고 pitch attitude를 증가해야 한다.
고도계와 turn coordinator의 지시는 선회 내내 일정하게 유지되어야 한다. 고도계는 pitch control을 위한 primary이며 turn coordinator의 miniature aircraft는 bank control을 위한 primary이다. 속도를 변화하는 도중에는 manifold pressure gauge(혹은 tachometer)가 power control을 위한 primary이다. 속도가 새로운 값에 도달함에 따라 ASI가 power control을 위한 primary가 된다.
선회 도중 속도를 변화하는 방법으로 두 가지를 사용할 수 있다. 첫 번째 방법으로는 선회가 설정된 이후 속도 변화를 수행하는 것이다. [그림 7-38] 두 번째 방법으로는 선회 진입과 동시에 속도 변화를 수행하는 것이다. 첫 번째 방법이 더 쉽긴 하나 출력 감소에 따라 crosscheck 속도를 반드시 증가시켜야 한다. 비행기 감속 도중 고도계/VSI를 통해 pitch 변화를 확인하고 bank instruments를 통해 bank 변화를 확인한다.
turn coordinator의 miniature aircraft가 원하는 지점으로부터 벗어난 경우 bank를 조정한다. 고도 유지를 위해 pitch attitude를 조정한다. 원하는 속도에 도달하였다면 pitch attitude가 power control을 위한 primary가 된다. 원하는 속도를 유지하기 위해 manifold pressure gauge(혹은 tachometer)를 조정한다. 조종간 압력을 완화하기 위해 기동 도중 trim을 사용하는 것이 중요하다.
조작 기법이 매우 원활해지기 전까지는 자세계를 자주 cross-check 해주는 것이 필수적이다. 이는 과조작을 방지하기 위해, 그리고 변화하는 속도에 적절한 대략적인 bank angle을 준비하기 위함이다.
Common Errors in Turns
Pitch
다음과 같은 실수로 인해 pitch 오류가 발생한다:
1. 선회 진입 및 회복 도중 bank control에만 몰두한 경우. 선회에 진입하는데 5초가 필요하다면 bank 압력을 가하기 시작하였을 때 pitch 계기를 확인한다. 만약 bank control 압력과 bank 변화율이 일정하다면 자세 변화에 필요한 시간과 관련된 감각이 발달한다. 이 시간 도중 pitch, power, trim, 그리고 bank를 확인한다. 이때 한 번에 하나씩 확인하기보다는 전체 자세를 제어한다.
2. 수직 양력 성분이 변화하면 pitch attitude를 변경해야 하는 필요성을 이해하지 못하거나, 혹은 기억하지 못한 경우. 이는 선회 진입 도중 고도 손실로 이어진다.
3. 필요 이전에 pitch attitude를 바꾸는 경우. 이는 cross-check이 느리거나, 혹은 선회 진입 속도가 너무 빠른 경우 발생할 가능성이 높다. 이러한 실수는 선회 진입 도중 back-elevator pressure가 기계적으로, 그리고 이르게 적용되어 발생한다.
4. 과도한 pitch 변화. 이러한 실수는 일반적으로 이전의 실수들로 인해 발생한다.
5. roll-out 도중 양력의 수직 성분이 증가함에 따라 pitch attitude를 적절하게 조정하지 못한 경우. 이는 선회 회복 도중 고도 증가로 이어진다.
6. 선회 진입 도중, 그리고 선회 회복 이후 trim을 수행하지 못함.
7. roll-out 이후 직진수평비행 cross-check을 유지하지 못함. 이러한 실수는 일반적으로 완벽하게 수행된 선회 이후에 발생한다.
8. 선회 진입 및 회복 도중 bank 변화율이 불규칙함. 이는 양력 변화에 따른 일관된 기법을 통해 pitch 계기를 cross-check 하지 못하였기 때문에 발생한다.
Bank
다음과 같은 실수로 인해 bank 및 heading 오류가 발생한다:
1. 과조작으로 인해 선회 진입 시 overbanking, heading overshoot/undershoot, 그리고 pitch∙airspeed∙trim 오류 악화.
2. 하나의 bank 계기에 fixation. 예를 들어 90도의 heading 변화 시 표준율 선회를 설정한 히후 약 20초 동안 heading indicator를 cross-check에서 제외하라. 초당 3도의 선회로는 20초의 시간이 경과하여도 lead point에 도달하지 않는다. cross-check을 선택적으로 수행하여 때에 따라 점검해야 할 사항만을 점검한다.
3. 선회로부터 회복한 후 horizon bar의 세차를 확인하지 못함. 자세계가 수평을 나타낼 때 heading indicator가 heading 변화를 나타내는 경우 비행기는 선회하고 있는 것이다. 만약 ball이 중앙에 있다면 attitude gyro는 세차가 가해진 상태인 것이다. 만약 ball이 중앙에 있지 않다면 비행기는 slip/skid turn 상태인 것이다. rudder를 사용하여 ball을 중앙에 두고, 자세계와 heading indicator를 점검하고, heading의 변화를 멈추고, retrim을 수행한다.
4. 원하는 heading 변화량에 대해 적절한 bank angle을 사용하지 못함. 10도의 heading 변화를 위해 20도 bank로 roll 할 경우 일반적으로 overshoot으로 이어진다. 원하는 heading 변화량에 적절한 bank attitude를 사용한다.
5. 항공기가 선회할 heading을 기억하지 못함. 이는 기동을 서두를 경우 발생할 수 있다.
6. heading indicator를 잘못 읽거나(혹은 잘못 판독), 혹은 나침반에 대한 혼동으로 인하여 잘못된 방향으로 선회함. 먼 길로 선회해야할 특별한 이유가 없다면 특정 heading에 도달하는데 있어 가장 짧은 방향으로 선회한다. compass rose를 연구하여 최소한 8방위의 위치를 시각화한다. 몇몇 방법을 통해 heading 변화를 위한 계산을 빠르게 수행할 수 있다. 예를 들어 heading 305에서 110으로 선회하는 경우 가장 짧은 방향을 위해선 좌선회를 해야 하는가 우선회를 해야 하는가? 305에서 200을 뺀 다음 20을 더하면 305도의 역수인 125도가 된다. 따라서 우선회를 수행한다. 180도 미만의 heading으로부터 역수를 구하려면 200을 더한 다음 20을 뺀다. 이 방법을 사용할 경우 실제 heading으로부터 180을 더하거나 빼는 것보다 더 빠르게 계산이 수행된다. 따라서 위에서 제시한 방법이 시간과 혼란을 줄여줄 수 있다.
7. bank 정보를 위해 계기를 판독할 때 turn coordinator의 ball은 확인하지 못함. roll rate가 0으로 감소할 경우 turn coordinator의 miniature aircraft는 선회율과 선회 방향만을 지시한다. ball이 중앙에 오지 않는다면 bank attitude에 대한 선회가 이루어지지 않는다.
Power
다음과 같은 실수로 인해 출력 및 속도 오류가 발생한다:
1. pitch 변화 시 속도계를 cross-check 하지 못함.
2. power control의 불규칙한 사용. 이는 부적절한 throttle friction, 부정확한 throttle 설정, 속도계 chase, pitch-and-bank의 급격한(혹은 과도한) 조작, 혹은 출력 조정의 영향 확인을 위해 속도를 다시 점검하지 않은 경우가 원인이 될 수 있다.
3. 느린 cross-check, 혹은 선회와 연관된 공기역학적 요인을 이해하지 못하여 throttle control과 pitch-and-bank 변화가 동시에 조작되지 못함.
Trim
다음과 같은 실수로 인해 trim 오류가 발생한다:
1. 느린 cross-check 및 판독으로 인해 trim 변화의 필요성을 인지하지 못함. 예를 들어 cross-check에 비해 너무 빠른 속도로 선회에 진입할 경우 cross-check 및 판독에 혼란이 발생한다. 이는 조종간 긴장으로 이어진다.
2. trim과 자세/출력 변화의 관계를 이해하지 못함.
3. vertical speed 지시침을 chase 함. 과조작은 긴장으로 이어지며 이는 trim 되어야 할 압력을 감지하지 못하게 만든다.
4. 출력 변화 이후 trim을 하지 못함.
Errors During Compass Turns
compass turn과 관련된 다음 오류들을 주의해야 한다:
1. lead/lag에 대한 잘못된 이해, 혹은 계산.
2. roll-out 도중 compass에 fixation 됨. 비행기가 비가속 직진수평비행 상태가 되기 전까지는 heading을 읽을 필요가 없다. 따라서 roll-out 이후 선회의 정확도를 확인하기 전에 먼저 직진수평비행에 대해 cross-check을 수행한다.
다양한 비행기 외장 상태에서 실속 회복을 연습하는 것은 예상치 못한 상황에서 비행기를 제어하는 조종사의 능력을 길러준다. 실속은 직진 비행 상태에서, 그리고 shallow bank 상태에서 연습되어야 한다. 이 목표는 실속에 대한 인식 및 회복을 연습하는 것이다.
실속 회복을 연습하기 전에 지형으로부터 충분히 떨어진 고도를 선택한다. 또한 다른 항적이 없으며, 기상이 적절하고, 레이더 항적 조언 서비스를 이용할 수 있는 곳을 선택한다.
실속은 다음 외장에서 수행된다:
1. 이륙 외장 – 이는 liftoff speed에 가까운 수평 비행으로부터 시작되어야 한다. 실속을 유도하기 위하여 받음각을 증가시킴과 동시에 출력을 가해야 한다.
2. clean 외장 – 이는 감소된 속도(예를 들어 pattern 속도)에서 수평 비행으로 시작되어야 한다. 실속을 유도하기 위하여 받음각을 높이는 동시에 출력을 가해야 한다.
3. 접근, 혹은 착륙 외장 – 이는 적절한 접근, 혹은 착륙 속도에서 시작되어야 한다. 실속을 유도하기 위하여 받음각을 부드럽게 높여주어야 한다.
실속 경고 장치, 혹은 공기역학적 징후가 발생함에 따라 즉시 회복을 수행해야 한다. 부드럽게 받음각을 감소시킴과 동시에 최대 출력, 혹은 POH/AFM의 권장 출력을 적용한다. 과도한 고도 손실 없이 미리 설정해둔 heading, 고도, 그리고 속도로 회복을 완료해야 한다.
unusual attitude는 계기 비행을 위한 일반적 비행 자세는 아니다. unusual attitude는 여러 상황에서 발생할 수 있다(예를 들어 난기류, 방향감각 상실, 계기 고장, 혼란, 조종실 업무에만 열중, 부주의한 cross-check, 계기 판독 오류, 혹은 항공기 조작 숙련도 부족). unusual attitude는 계기 비행 도중 의도적으로 수행하는 기동이 아니다. 때문에 이는 예상치 못한 상황에서 발생하는 경우가 많다(단, 훈련인 경우 제외). 따라서 unusual attitude에 대한 경험이 없는, 혹은 충분치 못한 훈련을 받은 조종사는 본능적으로 반응한다. 난기류 조건, 과도한 속도, 혹은 낮은 고도일 경우 이러한 상황은 더더욱 위험하다. 허나 연습을 통해 unusual attitude를 신속하고 안전하게 회복하는 기술을 습득할 수 있다.
cross-check 도중 unusual attitude를 확인하였다면 현재 비행기가 어떤 상황인지, 그리고 어떻게 해야 최대한 빨리 직진수평비행으로 되돌아갈 수 있는지를 판단해야 한다(어쩌다 그 상황에 진입하였는지는 당장 중요하지 않다).
Recognizing Unusual Attitudes
기본 계기 비행 기동과 관련되지 않은 계기 움직임이나 지시가 확인되었다면 unusual attitude라 가정한다. 그런 다음 cross-check 속도를 증가시켜서 자세를 확인하고, 계기 오류를 확인하고, 계기 고장을 확인한다.
nose-high attitude는 altimeter needle, vertical speed needle, airspeed needle, 그리고 attitude indicator가 움직이는 방향과 그 정도를 통해 지시된다. [그림 7-39] Nose-low attitude 또한 해당 계기들을 통해 지시된다(단, 그 방향은 반대임). [그림 7-40]
Recovery from Unusual Attitudes
심하지 않은 unusual attitude의 경우 조종사는 보통 자세계에 수평 자세를 만듦으로서 회복을 할 수 있다. 허나 자세계가 spillable type인 경우 조종사는 해당 계기를 의존해서는 안 된다. 왜냐하면 자세계의 upset limit가 이미 초과되었거나, 혹은 기계적 고장으로 인해 오작동 할 수 있기 때문이다. 자세계가 nonspillable-type이며 올바르게 작동한다 하여도 최대 5도의 pitch-and-bank 오류가 발생할 수 있다. 또한 극심한 자세에서는 그 지시를 판독하기 매우 어렵다. unusual attitude가 확인되는 즉시 POH/AFM에 명시된 권장 회복 절차를 시작해야 한다. POH/AFM이 권장 절차를 명시하지 않는 경우 속도계, 고도계, VSI, 그리고 turn coordinator를 참조하여 회복을 시작해야 한다.
Nose-High Attitudes
만약 감속중이라면 출력을 증가하고(감속의 정도에 비례하여), 실속 방지를 위해 기수를 낮추고, 삼타일치된 aileron 및 rudder를 가하여 bank를 수평 자세로 수정한다. 수정 조작은 거의 동시에 수행되지만 위에 주어진 순서대로 수행된다. 속도계와 고도계가 반전된 다음 안정화됨으로써 수평 pitch 자세가 지시된다. 자세계의 miniature aircraft가 수평이 되고 turn coordinator의 ball이 중앙에 오면 삼타일치 직진 비행이 지시된다.
Nose-Low Attitudes
만약 증속 중이라면 출력을 줄여서 과도한 속도 및 고도 감소를 방지한다. 삼타일치된 aileron과 rudder를 사용하여 bank를 수평 자세로 수정한다. 부드러운 back elevator pressure를 가하여 기수를 수평 자세로 들어올린다. 부드럽고 능숙한 회복을 만들어내기 위해 모든 조작이 동시에 이루어져야 한다. 그러나 초기 훈련 도중에는 위에 제시된 순서를 따라서 회복을 수행해야 한다. 기억해야 할 매우 중요한 점은 nose-down attitude 상태에서 조종사는 본능적으로elevator control을 당긴다는 것이다.
초기 조작을 수행한 이후 과조작의 가능성을 확인하기 위해 빠른 cross-check을 계속한다. 고도계와 속도계의 움직임이 느려지면 자세가 수평 자세로 향하고 있음을 나타낸다. 지시침들이 멈춘 후 반대 방향을 지시할 경우 이는 항공기가 수평 비행을 통과하였음을 의미한다. 속도계, 고도계, 그리고 turn coordinator의 지시가 안정화되었다면 자세계를 cross-check에 통합한다.
자세계와 turn coordinator를 통해 bank attitude를 확인한 다음 삼타일치된 aileron 및 rudder를 적용한다. ball은 중앙에 있어야 한다. 만약 그렇지 않다면 skidding 및 slipping으로 인해 방향 감각 상실이 더 악화되어 회복이 지연될 수 있다. 교관이 할당한, 혹은 ATC가 할당한 고도에서 unusual attitude에 진입하는 경우 항공기를 직진수평비행으로 안정화시킨 다음 원래의 고도로 되돌아간다.
Common Errors in Unusual attitudes
unusual attitude와 관련된 일반적 오류는 다음을 포함한다:
1. 비행기를 제대로 trim하지 못함. 조종간 압력을 유지하고 있는 상태에서 어떤 방해가 발생할 경우 의도치 못하게 unusual attitude로 진입할 수 있다.
2. 지저분한 조종실. 차트, 로그, 컴퓨터, 등등을 찾으려는 행동은 계기로부터의 주의를 분산시킬 수 있다.
3. 느린 cross-check과 fixation. 계기 편차가 발생하면 조종사는 cross-check을 멈추고 하나에 fix 된다. 조종사는 즉각적인 인지에 필요한 기술을 개발할 수 있을 정도로 충분히 훈련받아야 한다.
4. 시각 이외의 감각으로 회복 시도. Chapter 3, Human Factors에서 언급한 disorientation은 계기 신뢰의 중요성을 나타낸다.
5. basic instrument skills를 연습하지 못함. basic instrument skills와 관련하여 지적받은 모든 오류들은 unusual attitude recovery도중 더욱악화된다. 기본 기법들을 숙달해야만 한다.
instrument takeoff 수행 능력은 낮은 시정, 비, 낮은 ceiling, 혹은 야간에 출항하는 도중 비행계기를 사용하는데 필요한 숙련도와 자신감을 제공한다. “visual”에서 “instrument” flight로 급격하게 전환할 경우 심각한 방향감각 상실 및 제어 문제로 이어질 수 있다.
instrument takeoff 기법은 비행기 유형에 따라 다르다. 그러나 아래에 설명된 방법은 비행기가 단발이든 다발이든, tricycle gear이든 conventional gear이든 상관없이 적용할 수 있다.
nosewheel, 혹은 tailwheel이 일직선인 상태에서 비행기를 활주로 중심선에 정렬한다. 이륙 준비를 하는 동안 비행기가 움직이는 것을 방지하기 위해 tailwheel을 lock 하고(단, 만약 장비한 경우) 브레이크를 단단히 잡는다. heading indicator의 nose index를 runway heading에 가장 가까운 5도 지점으로 설정한다. 이는 이륙 도중 heading이 약간만 변화하여도 즉시 감지하기 위함이다. 계기를 uncage한 후 knob를 돌림으로서 일정한 heading이 지시되는지 확인하여 계기의 uncage를 확인한다(단, caging 기능이 있는 경우). rotatable needle을 갖춘 electric heading indicator를 사용하는 경우에는 지시침이 top index 아래에서 기수 방향을 가리키도록 조정한다. partial rudder를 필요로 하는 rpm으로 throttle을 증가한다. 브레이크를 해제하고 출력을 takeoff 수치로 부드럽게 증가한다.
takeoff roll 도중 rudder를 사용하여 heading indicator의 heading을 일정하게 유지한다. 다발 엔진 프로펠러 비행기의 경우에는 방향 유지를 위해 differential throttle 또한 사용한다. 브레이크를 사용할 경우 일반적으로 과조작, 그리고 takeoff roll 연장으로 이어지므로 사용하지 않아야 한다(단, 최후의 수단인 경우 제외). 브레이크를 풀었을 때 발생한 heading 편차는 반드시 수정되어야 한다.
비행기가 가속함에 따라 heading indicator와 속도계를 빠르게 cross-check 한다. 자세계는 약간의 nose-up attitude로 세차가 가해질 수 있다. 비행 속도에 가까워지면(takeoff speed로부터 대략 15 ~ 25 노트 낮은) 적절한 이륙 자세를 자세계에 만들기 위하여 부드럽게 elevator control을 가한다. 이는 대부분의 small airplanes에서 대략 2 bar width climb 지시를 나타낸다.
비행기가 지면을 떠나는 동안 heading indicator와 attitude indicator를 계속하여 빠르게 cross-check 한다. 설정한 자세를 일정하게 유지하면서 비행기가 날아가게 만든다. 자세계를 참조하여 pitch-and-bank control을 유지한다. heading indicator에 heading 편차가 나타난 경우 수정을 적용한다. 고도계와 VSI를 crosscheck 하여 positive rate of climb(고도계 지시침이 안정적으로 회전하고 VSI는 안정적인 상승률을 나타냄)를 확인한다.
고도계가 안전 고도(대략 100ft)를 나타내면 자세계를 참조하여 자세를 유지함과 동시에 landing gear와 flaps를 올린다. gear/flap의 작동으로 인해 조종간 압력이 변화하므로 조종사가 pitch 지시를 빠르고 정확하게 확인하지 않는 한 과조작이 발생할 수 있다. 안정적인 상승 자세를 유지하는데 필요한 조종간 압력을 trim 한다. 고도계, VSI, 그리고 속도계를 점검하여 상승 속도까지 부드럽게 가속하는지 확인한다(고도계와 속도계 상승, 수직 속도 안정). 상승 속도에 도달하면 POH/AFM의 상승 설정으로 출력을 줄인다. 조종간 압력을 완화하기 위해 항공기를 trim 한다.
instrument takeoff 도중 cross-check 및 판독이 신속해야 하며 부드럽고 확실한 control을 가해야 한다. liftoff, gear/flap 상승, 출력 감소, 그리고 조종간 반응의 변화는 신속한 cross-check, 조종간 압력 조절, 그리고 정확한 trim 변화를 필요로 한다.
Common Errors in Instrument Takeoffs
instrument takeoff 도중 발생하는 일반적인 실수는 다음을 포함한다:
1. 이륙 전에 충분한 조종실 점검을 수행하지 않음. 조종사들은 속도계가 작동하지 않거나(pitot tube가 막혀서), gyro가 cage 된 상태이거나, control이 lock된 상태이거나, 혹은 기타 많은 실수(부주의, 혹은 서두름으로 인한)들과 함께 instrument takeoff를 시도하였다.
2. 활주로에 제대로 정렬하지 못함. 이는 활주로 정렬 이후 브레이크를 부적절하게 적용하여 비행기가 옆으로 벗어난 경우에 발생할 수 있다. 혹은 nosewheel, 혹은 tailwheel이 삐뚤어진 상태에서 활주로에 정렬된 경우에도 발생할 수 있다. 어찌되었든 이륙이 시작된다면 그 결과 방향 제어 문제가 발생한다.
3. 출력의 부적절한 적용. 갑작스러운 출력 적용은 방향 제어를 복잡하게 만든다. 출력을 부드럽게, 그리고 중단 없이 적용한다.
4. 부적절한 브레이크 사용. 부적절한 좌석, 혹은 rudder 조정으로 인해 발이 불편한 위치에 놓일 경우 브레이크의 부주의한 적용, 그리고 과도한 heading 변화로 이어진다.
5. rudder pedal 과조작. 이는 heading 변화를 늦게 인지하거나, 조종간에 긴장이 가해지거나, heading indicator를 잘못 판독하거나(이로 인해 잘못된 방향으로 수정), 항공기 가속에 따른 rudder control의 유효성 변화를 인지하지 못하거나, 혹은 기타 요인으로 인해 발생할 수 있다. heading 변화 확인 시 rudder의 미세한 움직임만으로 수정이 즉시 이루어진다면 방향이 틀어지려는 경향이 감소할 수 있다.
6. 이륙 후 자세를 유지하지 못함. 비행기 이륙 시 조종사가 육감과 경험에 의해 반응한다면 pitch control이 추측으로 수행된다. 조종사는 trim 변화에 대한 반응에 따라 과도한 pitch를 허용하거나, 혹은 과도한 forward elevator pressure를 가할 수 있다.
7. 불충분한 cross-check. trim 변화 시, 자세 변화 시, gear/flap 조작 시, 그리고 출력 변화 시 fixation이 발생할 수 있다. 조종간 입력을 적용하였다면 cross-check을 계속 진행하고 그 다음 cross-check 시 그 영향을 확인한다.
8. 불충분한 계기 판독. 계기 지시를 즉시 이해하지 못한다면 기동에 대한 추가 연구가 필요하다.
flight pattern은 기본 계기 비행을 연습하기 위한 목적을 가진 기본 기동이다. 이는 외부의 시각 단서가 아닌 계기만을 참조하여 수행된다. pattern은 계기 비행 도중 마주할 수 있는 기동들을 시뮬레이션 한다(예를 들어 holding pattern, procedure turn, 그리고 approach). 기본 기동에 대한 적절한 숙련도를 얻은 이후에는 이러한 기술들을 각 기동들의 다양한 조합에 적용한다. 다음 flight pattern은 계기 비행에 직접 적용할 수 있다.
Racetrack Pattern
1. A에서 B까지의 직진수평비행으로 3분을 잰다. [그림 7-41] 이 동안 항공기에 적절한 holding speed로 감속한다.
2. B에서 우측으로 180도 표준율 선회를 수행한다. C(A에서 사용하였던 heading의 역수)에서 rollout을 수행한다.
3. C에서 D까지 직진수평비행으로 1분을 잰다.
4. D에서 우측으로 180도 표준율 선회를 수행한다. 그리고 원래의 heading에서 rollout을 수행한다.
5. 원래의 heading에서 1분간 비행한다. 이때 inbound 구간이 1분이 되도록 outbound leg를 조정한다.
NOTE: 이 패턴은 기본 기동과 함께 시계를 사용하는 연습이다.
Procedure Turn
procedure turn은 다음을 용이하게 만드는 기동이다:
∙비행 방향의 역전.
∙initial approach fix, 혹은 할당된 고도로부터 특정 고도(이는 보통 procedure turn altitude)로 하강.
∙항공기가 final approach에 정렬될 수 있도록 충분한 거리에서 inbound course를 교차.
procedure turn의 유형에는 45° turn, the 80/260 turn, 그리고 teardrop turn을 포함한다. 이러한 선회들은 일반적으로 공항으로부터 10NM 이하에서 수행된다. procedure turn altitude는 일반적으로 procedure turn area 내에서 최소 1,000ft의 장애물 회피를 제공한다. 선회는 증가/감소해야할 수도 있으나 30도 bank angle을 초과해서는 안 된다.
Standard 45° Procedure Turn
1. A 지점(일반적으로 접근 절차에서 fix로 식별됨)에서 시간을 재기 시작한다. 예를 들어 지정된 시간 동안 heading 360로 outbound를 비행한다(이 예시에서는 2분). [그림 7-42]
2. 2분간 outbound를 비행한 후(B 지점) 표준율 선회를 사용하여 heading 315로 선회한다. roll-out 이후 이 heading을 40초간 비행한다. 그 다음 항공기는 대략 C 지점에 위치한다.
3. C 지점에서 heading 180로 선회한다(표준율 선회 사용). 바람이 없다면 조종사는 D 지점에서 180도의 final approach course에 정렬된다. 그러나 procedure turn을 수행하는 도중 바람을 고려해야 한다. 바람 수정으로 인해 outbound 시간, procedure turn heading 및/혹은 시간, 그리고 inbound turn에 대한 사소한 변경이 발생할 수 있다.
80/260 Procedure Turn
1. A 지점(일반적으로 접근 절차에서 fix로 식별됨)에서 시간을 재기 시작한다. 예를 들어 heading 360로 2분간 outbound를 비행한다. [그림 7-43]
2. B 지점에서 heading 280로 표준율 선회를 수행한다.
3. heading 280로 선회가 완료되었다면(C 지점) 즉시 우선회를 수행한 다음 heading 180(D 지점)에서 roll-out 한다.
Teardrop Patterns
일반적으로 세 가지 teardrop procedure turns가 있다: 30°, 20°, 그리고 10° teardrop pattern. 다음은 heading 360에서 시작하는 세 가지 teardrop procedure turns 절차를 나타낸다. [그림 7-44]
1. B 지점(outbound course에서 안정화된 후)에서 좌선회를 수행한다:
∙heading 330로 1분간 진행한다.
∙heading 340로 2분간 진행한다.
∙heading 350로 3분간 진행한다.
2. 위에서 언급한 시간이 지난 후(C 지점) 표준율 선회를 이용하여 우선회를 한다:
∙30° teardrop – final course heading 180(D 지점)을 향해 210도 선회
∙20° teardrop – final course heading 180(D 지점)을 향해 200도 선회
∙10° teardrop – final course heading 180(D 지점)을 향해 190도 선회
다양한 teardrop patterns를 사용함으로써 조종사는 시간을 더 효율적으로 관리할 수 있다. 예를 들어 10° pattern으로 3분간 진행할 경우 30° pattern보다 약 3배의 거리(및 시간)를 제공한다. 패턴의 선택은 procedure turn 조건(바람, 복잡성, 개인의 준비 등등)에 대한 평가에 기초해야 한다.
Circling Approach Patterns
Pattern I
1. A 지점에서 2분간 시간을 재기 시작한다(B 지점). 이때 접근 속도로 감속한다. [그림 7-45]
2. B 지점에서 좌측 45도를 선회한다(표쥰율).
3. 선회가 완료되면 45초의 시간을 잰다(C 지점).
4. C 지점에서 원래의 heading으로 선회한다. D 지점을 향해 1분간 비행하고 landing gear/flap을 내린다.
5. D 지점에서 180도 우선회를 수행한다. 진입 heading의 역수에서 roll-out을 수행한다(E 지점).
6. E 지점에서 500fpm 하강을 시작한다. 500ft 하강을 수행하였다면 직진 정속 상승에 진입하고 gear/flap을 올린다.
Pattern II
1. A 지점에서 2분간 시간을 재기 시작한다(B 지점). 이때 접근 속도로 감속한다. [그림 7-46]
2. B 지점에서 좌측 45도를 선회한다(표쥰율).
3. 선회가 완료되면 C지점을 향해 1분간 시간을 잰다.
4. C 지점에 도달하면 D 지점을 향해 우측 180도를 선회한다. E 지점을 향해 1-1/2분을 비행하고 landing gear/flaps를 내린다.
5. E 지점에서 우측 180도를 선회하고 F에서 roll-out을 수행한다.
6. F 지점에서 500fpm으로 하강한다. 500ft 하강을 수행하였다면 직진 정속 상승에 진입하고 gear/flap을 올린다.
