이 장은 VFR(visual flight rules) cross-country를 소개한다. 여기에는 초보 조종사가 cross-country를 계획 및 수행하기 위한 정보를 포함하고 있다.
공중 항법이란 비행 도중 자신의 위치를 모니터링 함과 동시에 항공기를 한 지점에서 다른 지점으로 조종하는 과정이다. 이 장은 항공 차트에 course를 표시하고, checkpoints를 선택하고, 거리를 측정하고, 관련 기상 정보를 얻고, 비행시간∙heading∙연료를 산출하는 등 계획의 필요성에 대하여 소개한다. 이 장에서 사용되는 방법은 지문항법(pilotage - 눈에 보이는 랜드마크를 참조하여 항행하는 것), 추측항법(dead reckoning - 알고 있는 위치로부터 방향 및 거리를 계산하는 것), 그리고 무선항법(radio navigation - 무선 보조 시설을 사용하는 것)이다.
항공 차트는 VFR 조종사를 위한 도로 지도이다. 이 차트는 조종사가 자신의 위치를 추적할 수 있는 정보를, 그리고 안전을 강화하는 정보를 제공한다. VFR 조종사가 사용하는 세 가지 항공 차트는 다음과 같다:
• Sectional
• VFR Terminal Area
• World Aeronautical
Sectional Charts
sectional charts는 오늘날 조종사가 가장 많이 사용하는 차트이다. 이 차트의 축적은 1:500,000(1인치 = 6.86NM, 혹은 8SM)으로 차트에 자세한 정보를 포함할 수 있다.
이 차트는 공항 정보, 항법 보조시설, 공역, 그리고 지형 등 풍부한 정보를 제공한다. 그림 16-1은 sectional chart의 legend를 발췌한 것이다. 조종사는 chart legend를 참조함으로써 차트 정보들을 대부분 해석할 수 있다. 또한 조종사는 이 외의 legend 정보(예를 들어 ATC 주파수, 그리고 공역)도 차트에서 확인해야 한다. 이러한 차트들은 반년마다 개정된다.
VFR Terminal Area Charts
B등급 공역을 비행하는 경우에는 VFR terminal area charts가 유용하다. 이 차트의 축적은 1:250,000(1인치 = 3.43NM, 혹은 4SM)이다. 이는 지형 정보를 더 자세히 표시하며 반년마다 개정된다. [그림 16-2]
World Aeronautical Charts
world aeronautical charts는 moderate speed aircraft가 항행하기에 편리한 크기 및 축적으로 차트가 제공되도록 고안되었다. 이 차트의 축적은 1:1,000,000(1인치 = 13.7NM, 혹은 16SM)이다. 이는 sectional charts와 유사하며 동일한 기호를 사용한다. [그림 16-3] 이러한 차트들은 1년마다 개정된다.
적도는 지구의 극들과 같은 거리에 놓인 가상의 원이다. 적도에 평행한 원(동쪽과 서쪽을 가로지르는 선)은 위도의 평행선이다. 이는 적도의 북위(N)나 남위(S)를 측정하는데 사용된다. 적도에서 극까지의 각 거리는 원의 1/4, 혹은 90도이다. 그림 16-4에서 “Latitude”라 표시된 화살표는 위도선을 가리킨다. 경도의 자오선은 북극에서 남극으로 그려져 있으며 적도와 직각을 이룬다. 영국 그리니치를 통과하는 “본초 자오선”은 동경과 서경을 측정하는 영점으로 사용된다. 그림 16-4에서 “Longitude”라 표시된 화살표는 경도선을 가리킨다.
Time Zones
자오선은 표준 시간대를 지정하는데 유용하다. 하루는 지구가 360도를 한 바퀴 자전하는데 필요한 시간으로 정의된다. 하루는 24시간으로 나뉘므로 지구는 시간당 15도를 자전한다. 정오는 태양이 자오선 바로 위에 있을 때를, 오전은 태양이 자오선의 서쪽에 있을 때를, 그리고 오후는 태양이 자오선의 동쪽에 있을 때를 말한다.
15도의 경도마다 각 표준 시간대를 설정하는 것이 일반적이다. 이는 각 표준 시간대마다 정확히 1시간의 차이를 만들어낸다.
동쪽을 향해 장거리 비행을 하는 경우 이러한 표준 시간대 차이를 고려해야 한다(특히 어두워지기 전에 비행을 완료해야 하는 경우). 하나의 표준 시간대에서 다른 표준 시간대를 향해 동쪽으로 비행하는 경우, 혹은 같은 표준 시간대의 서쪽 끝에서 동쪽 끝으로 비행하는 경우 1시간이 손실된다는 점을 기억하라. FSS(flight service station)에 문의하여 목적지의 일몰 시간을 확인하고 비행 계획 시 이를 고려한다.
대부분의 항공 운영 도중 시간은 24-hour clock을 기준으로 표현된다. ATC instructions, 기상 보고 및 방송, 그리고 도착 예정 시간은 모두 이를 기초로 한다. 예를 들어 9a.m은 0900으로, 1p.m은 1300으로, 그리고 10p.m은 2200으로 표현된다.
조종사가 비행 도중 여러 표준 시간대를 넘나들 수 있으므로 표준시 시스템이 채택되었다. 이를 UTC(Universal Coordinated Time)이라 부르며 종종 Zulu time이라 한다. UTC는 Greenwich, England를 통과하는 0도 경도선에서의 시간이다. 전 세계의 모든 표준 시간대는 이를 기준으로 한다.
Measurement of Direction
자오선을 사용하여 한 지점으로부터 다른 지점까지의 방향을 진북을 기준으로 도(°) 단위로 측정할 수 있다. 비행할 course를 표시하기 위해선 먼저 차트에 출발지부터 목적지까지 선을 긋는다. 그리고 이 선이 자오선과 이루는 각도를 측정한다. 방향은 16-6의 compass rose처럼 도(°) 단위로 표시된다.
자오선은 극들을 향해 수렴하므로 출발지점에서 course 각도를 측정하기보다는 course 중간 지점에서 이를 수행해야 한다. 차트에서 측정된 course를 true course(TC)라 부른다. 이는 자오선이나 진북(TN-true north)을 기준으로 측정된 방향이다. true course는 진북으로부터 시계 방향으로 측정된 비행 예정 방향이다.
[그림 16-7] A에서 B로 향하는 방향을 TC 065도이다. 반면 되돌아오는 방향(reciprocal이라 부름)은 TC 245도이다.
true heading(TH)은 비행 도중 항공기의 기수가 가리키는 방향으로 이는 TN으로부터 시계 방향으로 측정된다. 일반적으로 바람의 영향을 상쇄하기 위해 항공기는 TC와 약간 다른 방향으로 향해야 한다. 그 결과 TH는 TC와 일치하지 않을 수 있다. 이는 다음 섹션에서 더 자세히 설명된다. 여기서는 무풍 조건이라 가정하여 heading과 course가 일치한다. 따라서 TC 065에 대한 TH는 065이다. 허나 나침반을 정확하게 사용하기 위해선 magnetic variation과 compass deviation을 보정해야 한다.
Variation
편차(variation)는 TN과 자북(MN-magnetic north) 사이의 각도이다. MN이 TN의 동쪽에 있는지 서쪽에 있는지에 따라 동편차(east variation)나 서편차(west variation)로 표시된다.
자북은 북위 71도, 서경 96도 근처에 위치하며 진북으로부터 약 1,300마일 떨어져 있다(그림 16-8). 지구가 균등하게 자화(magnetize)되어 있다면 나침반이 자북으로 향할 것이며 TN(geographical meridians가 나타내는 것)과 MN(magnetic meridians가 나타내는 것) 사이의 편차는 자오선들의 어떤 교차지점에서도 측정될 수 있다.
허나 사실상 지구는 균등하게 자화되어있지 않다. 수시로 조금씩 변화하는 편차의 양 및 방향이 등편차선(isogonic lines)이라 불리는 분홍색 점선을 통해 항공 차트에 표시된다. 등편차선은 자기 편차가 동일한 지점들을 연결한다. 반면 TN과 MN 사이에 변화가 없는 지점들을 연결하는 선은 무편차선(agonic line)이다. isogonic chart가 그림 16-9에 나타나 있다. 등편차선과 무편차선의 굴곡들은 해당 지역의 자기력에 영향을 미치는 특정 지리적 조건에 의해 발생한다.
미국의 서부 해안에서는 나침반이 TN의 동쪽을 가리킨다. 반면 동부 해안에서는 나침반이 TN의 서쪽을 가리킨다.
MN과 TN이 일치하는 무편차선에는 zero degree variation이 존재한다. 그림 16-9와 16-10을 비교해보라.
courses는 TN을 가리키는 geographical meridians를 기준으로 측정되며 이러한 경로들을 나침반을 기준으로 유지된다. 허나 나침반은 magnetic meridian을 따라 MN의 방향을 가리킨다. 따라서 비행을 위해 true direction을 magnetic direction으로 변환해야 한다. 이러한 변환은 가장 가까운 등편차선의 편차를 더하거나 뺌으로서 수행된다.
예를 들어 차트의 두 지점 사이에 그려진 선을 TC라 부른다. 허나 나침반으로 이 경로를 비행하는 것은 두 지점 사이의 정확한 경로를 제공하지 않는다. 왜냐하면 세 가지 요소를 고려해야하기 때문이다. 첫 번째는 magnetic variation, 두 번째는 compass deviation, 그리고 세 번째는 wind correction이다. 정확한 항법을 위해선 이 세 가지를 모두 고려해야 한다.
Magnetic Variation
앞서 언급하였듯 지리적 위치에 대한 편차를 더하거나 빼야한다. 편차 변화가 있는 지역을 가로질러 비행하는 경우 해당 수치가 비행경로를 따라 적용되어야 한다. 편차가 적용된 후 이 새로운 경로를 magnetic course라 부른다.
Magnetic Deviation
각 항공기의 자체적인 자기 간섭은 나침반 시스템에 영향을 미치므로 조종사는 비행 방향에 따라 이러한 영향을 더하거나 빼야한다. 자차를 적용할 경우 magnetic course가 보정되어 compass course가 된다. 따라서 compass course를 따를 경우(무풍 조건에서) 비록 항공기 heading이 차트에 그렸던 초기 경로와 일치하지 않더라도 항공기를 A에서 B지점으로 이동시킨다.
만약 편차가 “9° E”로 표시되어 있다면 MN은 TN으로부터 동쪽으로 9도 떨어져 있다. TC 360을 비행하기 위해선 360도에서 9를 빼야한다. 그 결과 magnetic heading은 351도이다. 동쪽으로 비행하기 위해선 magnetic course 081(090° - 9°)을 비행해야 한다. 남쪽으로 비행하기 위해선 magnetic course 171(180° - 9°)을 비행해야 한다. 서쪽으로 비행하기 위해선 magnetic course 261(270° - 9°)을 비행해야 한다. TH 060을 비행하기 위해선 magnetic course 051(060° - 9°)을 비행해야 한다.
편차가 서쪽인 경우 이를 더한다. 편차가 동쪽인 경우 이를 뺀다. 편차를 더하거나 빼는 것을 기억하는 한 가지 방법은 “east is least (subtract) and west is best (add)”이다.
Deviation
정확한 compass heading을 얻기 위해선 magnetic heading을 결정해야 한다. compass heading을 결정하기 위해선 자차를 보정해야 한다. 항공기 내의 자기 간섭(예를 들어 전기 회로, 라이도, 등화, 계기, 엔진, 그리고 자화된 금속 부품)으로 인해 나침반이 종종 정상 수치로부터 벗어난다. 이를 자차라 부른다. 자차는 항공기마다 다르며 headings에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 항공기가 MN으로 향하고 있을 때 엔진의 자력이 나침반의 북쪽 끝을 끌어당긴다면 아무런 영향이 발생하지 않는다. 허나 항공기가 동쪽이나 서쪽으로 향하고 있다면 그림 16-11과 같은 오차가 발생한다.
이 오차를 줄이기 위해 compensation이라 불리는 나침반 조정이 수행될 수 있다. 허나 남은 수정은 조종사가 적용해야 한다.
나침반의 compensation은 유능한 기술자가 수행하는 것이 가장 좋다. 착륙 충격, 진동, 기계적 작업, 혹은 장비 변화로 인해 항공기 내의 자기력들이 변화하므로 조종사는 때때로 나침반의 자차를 확인해야 한다. 자차를 점검하는데 사용되는 절차를 “swinging the compass”라 부른다. 그 절차는 다음과 같다.
항공기를 magnetic compass rose에 배치하고, 엔진을 켜고, 일반적으로 사용되는 전기 장치(예를 들어 라디오)를 켠다. tailwheel-type aircraft의 경우 비행 자세로 jack up 되어야 한다. 항공기를 compass rose의 MN과 정렬시킨 다음 나침반 수치를 deviation card에 기록한다. 그런 다음 항공기를 30도 간격마다 정렬하고 각 수치들을 기록한다. 항공기가 야간에 비행해야 하는 경우 등화들을 켜고 수치들의 변화를 기록한다. 이 경우 야간 비행을 위한 추가 항목이 작성된다. 또한 나침반의 정확도는 known runway headings와 나침반 수치의 비교를 통해서도 확인될 수 있다.
deviation card는 나침반 근처에 장착된다. 이는 다양한 heading(일반적으로 30도 간격의 heading)에서의 자차 보정에 필요한 덧셈이나 뺄셈을 나타낸다(그림 16-12). 중간 값을 위해 조종사는 보간을 적용할 수 있다. 예를 들어 heading 195에 대한 보정이 필요하다면 조종사는 180(+0)과 210(+2)을 보간하여 +1을 적용할 수 있다. magnetic heading에 자차가 보정되면 이를 compass heading이라 부른다.
앞선 논의에서 바람은 고려되지 않았다. 바람은 지구 표면 위를 일정한 방향으로 이동하는 공기 덩어리이다. 바람이 북쪽에서 25노트로 불어오는 경우 이는 공기가 1시간 동안 남쪽으로 25NM을 이동한다는 것을 의미한다.
이러한 상황에서 지구와 접촉하지 않은 물체는 1시간 동안 남쪽으로 25NM 운반된다. 이러한 영향은 구름, 먼지, 그리고 풍선과 같은 것들이 바람에 의해 날아가는 것을 관찰할 때 명백해진다. 공기 덩어리를 비행하는 항공기도 이와 비슷한 영향을 받는다. 비록 항공기가 바람을 타고 자유롭게 떠있지는 않지만 공기가 이동하는 동안 항공기도 전진하므로 바람의 영향을 받는다.
따라서 1시간의 비행이 지난 후 항공기는 다음 두 가지 운동이 결합된 지점에 놓이게 된다:
∙공기 덩어리의 움직임. ∙항공기의 전방 움직임.
사실상 이 두 운동은 독립적이다. 항공기가 비행하는 공기 덩어리가 움직이고 있는지, 혹은 정지해 있는지는 아무런 차이가 없다. 70노트의 바람을 타고 비행하는 조종사는 지면을 참조하지 않는 한 바람의 존재를 알지 못할 것이다. 허나 지면을 참조할 경우 항공기가 배풍과 함께 더 빠르게 비행하거나, 정풍과 함께 더 느리게 비행하거나, 혹은 측풍과 함께 왼쪽/오른쪽으로 편류하는 것이 보일 것이다.
움직임이 없는 공기에서 120노트의 대기 속도로 동쪽으로 비행하는 항공기는 120노트의 groundspeed(GS)를 가진다. [그림 16-13]만약 공기 덩어리가 동쪽을 향해 20노트로 움직인다면 항공기의 대기 속도에는 변화가 없으나 groundspeed는 140노트이다. 반면 공기 덩어리가 서쪽을 향해 20노트로 움직인다면 항공기의 대기 속도에는 여전히 변화가 없으나 groundspeed는 100노트이다.
항공기가 동쪽으로 120노트로 전진하고 있으며 바람이 남쪽으로 20노트 불고 있을 때 바람의 영향을 보정하지 않을 경우 항공기는 1시간 후 출발 지점으로부터 120마일 동쪽에, 그리고 20마일 남쪽에 위치한다. 이러한 상황에서 대기 속도는 120노트로 유지된다. 허나 GS는 항공기의 움직임과 공기 덩어리의 움직임이 결합되어 결정된다. GS는 출발 지점으로부터 1시간 후 항공기 위치까지의 거리를 통해 측정될 수 있다. GS는 특정 거리에 놓인 두 지점 사이를 비행하는데 필요한 시간을 통해 계산될 수 있다. 또한 GS는 이후에 설명되는 wind triangle을 통해서도 결정될 수 있다. [그림 16-14]
항공기가 비행 도중 가리키는 방향을 heading이라 부른다. 항공기의 실제 경로(항공기의 움직임과 공기의 움직임이 합쳐진 것)를 track이라 부른다. heading과 track 사이의 각도를 drift angle이라 부른다. heading이 TC와 일치하며 바람이 왼쪽에서 불고 있다면 track은 TC와 일치하지 않는다. 바람은 항공기를 우측으로 편류하게 만든다. 이는 track이 TC의 우측으로 향하게 만든다. [그림 16-15]
다음은 compass heading을 결정하기 위해 사용되는 방법이다: TC를 측정하고, 바람 수정을 적용하여 TH를 구하고, TH ± variation(V)을 적용하여 Magnetic heading(MH)을 구하고, MH ± deviation(D)을 적용하여 compass heading(CH)을 구한다. [그림 16-16]
편류의 양을 결정함으로써 조종사는 바람의 영향을 상쇄할 수 있으며 항공기의 track이 본래 의도하였던 course와 일치하게 만들 수 있다. 만약 공기 덩어리가 course의 왼쪽에서 불어오고 있다면 항공기는 오른쪽으로 편류한다. 이러한 편류를 상쇄하기 위해 항공기를 충분히 왼쪽으로 향하게 만들어야 한다. 즉, 바람이 왼쪽에서 부는 경우 항공기를 특정 각도만큼 왼쪽으로 향하게 만듦으로써 편류를 수정한다. 이것이 wind correction angle(WCA)이다. [그림 16-17] 이는 TC로부터의 왼쪽/오른쪽 각도로 표시된다.
요약:
∙Course – 의도하는 항공기 경로. 이는 특정 기준점으로부터 시계 방향으로 특정된 각도로 표시된다.
∙Heading – 비행 도중 항공기의 기수가 가리키는 방향.
∙Track – 비행 도중 지면을 따라 그려지는 실제 경로. (만약 바람 수정이 적절히 이루어졌다면 track과 course는 일치한다.)
∙Drift angle – heading과 track 사이의 각도.
∙WCA – track이 course와 일치하도록 heading을 설정하기 위해 적용된 수정.
cross-country 전에 조종사는 시간, 속도, 거리, 그리고 연료에 대해 계산해야 한다.
Converting Minutes to Equivalent Hours
종종 속도, 시간, 그리고 거리를 계산할 때 분(minute)을 이와 동등한 시간(hour)으로 변환해야 한다. 분을 시간으로 변환하기 위해선 분을 60으로 나눈다(60분 = 1시간). 따라서 30분은 30/60 = 0.5시간이다. 시간을 분으로 변환하기 위해선 시간에 60을 곱한다. 따라서 0.75시간은 0.75 x 60 = 45분이다.
Time T = D/GS
시간(T)을 구하기 위해선 거리(D)를 GS로 나눈다. 140노트의 GS로 210NM을 비행할 경우 시간은 210/140 = 1.5 시간이다.
Distance D = GS x T
특정 시간 내에 비행한 거리를 구하기 위해선 GS에 시간을 곱한다. 120노트의 GS로 1시간 45분을 비행할 경우 거리는 120 x 1.75 = 210NM이다.
GS = D/T
GS를 구하기 위해선 거리를 시간으로 나눈다. 항공기가 270NM을 3시간에 비행할 경우 GS는 270/3 = 90노트이다.
Converting Knots to Miles Per Hour
NWS는 지표면 바람과 고고도 바람을 knots 단위로 보고한다. 허나 일부 항공기의 속도계는 mph로 눈금 되어 있다. 따라서 조종사들은 knots 단위로 보고된 풍속을 mph로 변환하는 방법을 배워야 한다.
knots는 1 nautical mile per hour(NMPH)이다. 1NM은 6,076.1이고 1SM은 5,280ft이므로 변환 계수 1.15이다. knots를 mph로 변환하기 위해선 knots 단위의 속도에 1.15를 곱한다. 예를 들어 20 knots의 풍속은 23 mph와 같다.
대부분의 flight computers나 electronic calculators는 이러한 변환을 수행할 수 있다. 변환을 위한 또 다른 방법으로는 항공 차트의 맨 아래에 있는 NM and SM 눈금을 사용하는 것이다.
Fuel Consumption
비행 도중 충분한 연료를 사용하기 위해선 비행 전 계획 도중 연료 소비량을 정확하게 계산해야 한다. 일반적으로 휘발유를 사용하는 항공기의 연료 소비량은 gallons per hour로 측정된다. 터빈 엔진은 왕복 엔진보다 훨씬 많은 연료를 소비한다. 따라서 터빈 항공기는 더 많은 연료를 필요로 하고 더 큰 fuel tanks를 필요로 한다. 이렇게 많은 양의 연료량을 측정할 때 부피 단위의 측정(예를 들어 gallons)을 사용할 경우 문제가 발생한다. 왜냐하면 연료의 부피가 온도에 따라 크게 달라지기 때문이다. 반면 밀도(무게)는 온도의 영향을 덜 받으므로 더욱 한결같은 측정이 가능하다. 이러한 이유로 제트 연료는 보통 밀도 및 부피로 측정된다.
그 결과 pounds-of-fuel-per-hour 값이 만들어졌다. nautical miles(NM) per hour of travel(TAS ± wind) 값을 pounds-of-fuel-per-hour 값으로 나누면 specific range 값이 도출된다. specific range는 보통 NM per pound of fuel로 표시된다. 비행 전 계획은 연료 소비량의 올바른 모니터링을 통해, 그리고 특정 fuel management procedure 및 mixture adjustment procedure를 통해 뒷받침되어야 한다.
왕복 엔진 항공기의 경우 항공기 제조업체가 제공하는 AFM/POH가 gallons-per-hour 값을 제공한다.
비행 계획 시 예상 groundspeed(GS)에 대한 연료 소모율(gal/hr이나 lbs/hr)로 항공기가 이동할 수 있는 거리를 계산함으로써 목적지에 도달하는데 필요한 연료가 어느 정도인지를 결정해야 한다. 그리고 해당 연료량과 충분한 예비 연료량이 탑재될 수 있는지를 확인해야 한다. GS는 비행에 걸리는 시간을 결정한다. 특정 비행에 필요한 연료의 양은 예상 비행시간에 연료 소비율을 곱하여 계산될 수 있다. 예를 들어 100노트의 GS로 400NM을 비행하는데 4시간이 걸린다. 만약 항공기가 시간 당 5갤런의 연료를 소모한다면 총 소비 연료는 20갤런이다. 이 예시에서는 바람이 없다. 따라서 TAS(true airspeed) 또한 100노트이다. 특정 TAS에서의 연료 소모율은 비교적 일정하게 유지되므로 바람이 존재한다면 소비 연료를 계산하기 위해 GS를 사용해야 한다. specific range(NM/lb나 NM/gal) 또한 소비 연료를 계산하는데 유용하다.
다음과 같은 상황이 발생하기 전에 착륙할 수 있도록 계획해야 한다:
∙연료량에 대해 계산한 비행시간을 초과하는 것.
∙fuel gauge가 low fuel level을 표시하는 것.
연료 소모율은 많은 요인에 의해 달라진다: 엔진의 상태, propeller pitch, propeller rpm, mixture의 richness, 그리고 순항 속도로 비행하는데 사용되는 마력의 비율. 조종사는 cruise performance charts나 경험을 통해 대략적인 연료 소모율을 알아야 한다. 비행에 필요한 연료량 외에도 충분한 예비 연료가 있어야 한다. 연료 소비량을 계산할 때 순항 비행뿐만 아니라 startup, taxi, 그리고 climb(더 높은 연료 소모율)을 고려해야 한다. 상승 및 순항 도중 일정한 대기 속도를 유지한다 하여도 순항 도중의 ground speed가 상승 도중의 ground speed보다 더 높다는 것을 기억하라. 안전을 위해 충분한 예비 연료 또한 추가되어야 한다.
Flight Computers
대부분의 조종사들은 E6B라 불리는 mechanical flight computer를, 혹은 electronic flight calculator를 사용한다. 이 장치들은 비행 계획 및 항법과 관련된 수많은 문제들을 계산할 수 있다. [그림 16-18]
Plotter
plotter는 각도기, 그리고 자(ruler)이다. 조종사는 TC를 결정하고 거리를 측정할 때 이를 사용할 수 있다. 대부분의 plotter는 NM과 SM를 둘 다 측정하는 자를 가지고 있다. 그리고 한쪽 면은 sectional chart에 대한, 그리고 다른 한쪽 면은 world aeronautical chart에 대한 눈금이 있다. [그림 16-18]
지문항법(pilotage)은 landmarks나 checkpoints를 참조하여 항행하는 것이다. 지문항법은 적절한 checkpoints를 갖춘 모든 course에서 사용될 수 있으나 보통 추측 항법(dead reckoning), 그리고 VFR 무선 항법(radio navigation)과 함께 사용된다.
checkpoints는 눈에 띄는 특징이 있어야 한다. checkpoints는 다른 특징들(예를 들어 도로,강,철도,호수,그리고 전력선)에 의해쉽게 식별될 수 있어야 한다. 가능하다면 course의 양쪽으로 경계를 만드는 특징들(예를 들어 고속도로, 강, 철도, 그리고 산)을 선택한다. 조종사는 해당 경계들을 넘어서지 않도록 비행함으로써 편류를 방지할 수 있다. 절대로 하나의 checkpoint만을 의존하지 않는다. 충분한 checkpoints를 선택하라. 만약 checkpoint를 놓쳤다면 heading을 유지하면서 다음 checkpoint를 찾는다. checkpoints로부터 위치를 결정할 때 sectional chart의 축적이 1인치 당 8SM(혹은 6.86NM)이라는 것을 기억하라. 예를 들어 특정 checkpoint가 차트의 course line으로부터 대략 1/2인치에 있다면 이는 실제 경로 상 4SM(혹은 3.43NM)에 위치한다. 혼잡한 지역의 경우에는 몇몇 작은 특징들이 차트에 포함되지 않는다. 만약 헷갈린다면 heading을 유지한다. heading으로부터 벗어나면 길을 잃기 쉽다.
차트에 표시되는 도로는 주로 사람들이 많이 다니는 도로이거나 공중에서 볼 때 가장 눈에 띄는 도로이다. 새로운 도로들과 구조물들이 계속해서 건설되고 있으므로 다음 차트가 발부되기 전까지는 이들이 차트에 나타나지 않을 수 있다. 일부 구조물들(예를 들어 안테나)은 확인되기 어려울 수 있다. 가끔은 TV 안테나들이 마을 근처에 모여 있다. 이러한 안테나들은 거의 눈에 보이지 않는 당김줄에 의해 지탱된다. 가장 높은 안테나로부터 500ft 미만으로 접근하지 않는다. 대부분의 높은 구조물들은 가시성을 위해 섬광등을 갖추고 있다. 그러나 일부 기상 조건이나 배경 조명으로 인해 이들이 잘 보이지 않을 수도 있다. 항공 차트는 인쇄 시점에 이용 가능한 최상의 정보들을 표시한다. 따라서 조종사들은 인쇄 시점 이후에 발생한 새로운 구조물이나 변화에 주의해야 한다.
※ 다음은 대한항공 항법 교재를 발췌한 내용이다.
1. 지문항법 (Pilotage)
최초의 공중 항법은 지상의 시각 참조물들을 보고 자신의 위치를 파악하여 비행을 하는 지문항법(Pilotage) 입니다. 지문항법이란 자동차로 여행을 하는 경우 적당한 도로지도나 시가지의 안내 지도를 지형이나 도로 표지와 잘 비교하여 가면 목적지에 도달할 수 있는 것처럼, 항공기 운항에 있어서도 이와 유사한 방법으로 지상의 고정된 목표로부터 자기의 위치를 구하여 하나의 지점에서 또 다른 하나의 지점을 찾아가는 방법을 말합니다. 이 항법은 지상의 시각 참조물들을 눈으로 확인해 가면서 비행을 하기 때문에 특별한 장비 없이 쉽게 실시할 수 있는 것이 장점입니다. 그러나 기상 상황이 나빠 지상을 볼 수 없거나, 또는 특별한 시각 참조물들이 없는 사막이나 대양 지역에서 사용할 수 없는 것이 단점입니다. 또한 지상의 시각 참조물들을 기준으로 하여 비행을 하기 때문에 직선 비행을 할 수 없다는 단점도 있습니다.
추측항법(dead reckoning)은 시간, 대기 속도, 거리, 그리고 방향을 기반으로 항행하는 방법이다. 이러한 변수들에 풍향 및 풍속을 적용하여 산출한 결과물이 heading과 GS이다. 예상되는 heading은 특정 경로를 따라 항공기가 이동하게 만든다. 그리고 예상되는 GS는 각 checkpoint와 목적지에 도착하는 시간을 설정한다. 추측항법은 보통 야외비행(cross-country)을 위해 지문항법과 함께 사용된다(단, 수면 위를 비행하는 경우 제외). 계산된 heading과 GS를 지속적으로 모니터링 해야 하며 checkpoints에서 확인된 지문항법을 통해 수정이 이루어져야 한다.
※ 다음은 대한항공 항법 교재를 발췌한 내용이다.
2. 추측항법 (Dead Reckoning)
지문 항법의 단점을 극복하기 위해 개발된 항법이 추측항법(Dead Reckoning) 입니다. 지문항법을 수행할 수 없는 기상 조건이나 뚜렷한 시각 참조물들이 없는 상황에서도 예상되는 바람 정보와 항공기의 Heading, 속도 등의 정보를 이용하여 한 지점에서 목표지점까지 비행하는 방법을 추측항법이라 합니다. 1927년 린드버그가 뉴욕~파리 간의 대서양 무착륙 단독비행에 사용했던 항법이 바로 추측항법입니다. 1927년 5월 20∼21일 린드버그는 정확하게 항로를 계산하여 지상의 시각 참조물 없이 비행하는 추측항법(Dead-reckoning)으로 대서양 횡단을 성공함으로써 장거리 항행기술의 새로운 장을 열게 됩니다. 그러나 추측항법은 예보된 기상 정보를 사용하기 때문에 바람의 정확한 예보가 필수적일 뿐만 아니라 비행 시간이 길어지면 길어질수록 오차가 증가한다는 단점을 가지고 있습니다.
Wind Triangle or Vector Analysis
바람이 존재하지 않는 경우에는 항공기 ground track이heading과 동일하며 GS는 true airspeed와 동일하다. 허나 이러한 상황은 거의 존재하지 않는다. wind triangle은 추측항법의 기초가 된다.
wind triangle이란 비행 도중 바람이 미치는 영향을 그림으로 나타낸 것이다. wind triangle을 통해 GS, heading, 그리고 시간을 결정할 수 있다. 이는 가장 간단한 종류의 야외비행 뿐만 아니라 가장 복잡한 계기 비행에도 적용될 수 있다. 숙련된 조종사는 그림을 그리지 않고도 측정이 가능할 정도로 기본 원리에 익숙해진다. 허나 초보 조종사가 바람의 영향을 완전히 이해하기 위해선 이러한 그림을 그려내는 기술을 개발해야 한다. 훌륭한 조종사는 의식적이든 무의식적이든 비행을 wind triangle의 측면에서 생각한다.
동쪽으로 비행할 때 북동쪽에서 바람이 불어오고 있다면 편류를 상쇄하기 위해 약간 북쪽으로 향하여야 한다. [그림 16-19] 각 선은 방향과 속도를 나타낸다. 파란색과 흰색의 점선은 항공기가 향하는 heading을 나타내며그 길이는 지시 대기속도로 1시간 동안 이동한 거리를 나타낸다. 오른쪽의 짧은 파란색 화살표는 풍향을 나타내며 그 길이는 1시간 동안의 풍속을 나타낸다. 노란색 실선은 지구 표면에서 측정된 경로(track)의 방향을 나타내며 그 길이는 1시간 동안 이동한 거리(ground speed)를 나타낸다.
실제로는 그림 16-19에 표시된 삼각형을 그리지 않는다. 대신 그림 16-20의 파란색, 노란색, 그리고 검은색 선으로 이루어진 삼각형을 그린다. 이는 다음 예시에서 설명된다.
E에서 P를 향하여 비행하다 가정해보자. 이 두 지점을 연결하는 선을 항공 차트에 그린다. 각도기나 plotter를 사용하여 자오선을 기준으로 그 방향을 측정한다. 이것이 TC이다(이 예시의 경우 90도). 바람은 북동쪽(045도)으로부터 40노트로 불고 있다.
이제 종이 위에 북쪽에서 남쪽으로 향하는 수직선을 그린다. 자세한 순서는 그림 16-21에 나타나 있다.
Step 1
각도기의 밑면이 수직선에 놓이도록 배치시킨다. 밑면의 중앙에 “E”(출발 지점)라 표시된 점을 찍는다. 그리고 각도기의 90도 지점(true course의 방향)과 45도 지점(바람의 방향)에도 점을 찍는다.
Step 2
E 지점에서 90도 지점을 향하여 true course를 그리고 “TC 090°”라 표시한다.
Step 3
E 지점과 45도 지점이 연장되도록 자를 배치한다. 그리고 E 지점에서 바람의 풍하쪽으로 wind arrow를 그린다. 이때 풍속 40노트에 해당하는 40 단위의 길이로 그린다. 이 선의 끝부분에 문자 “W”를 표시한다.
Step 4
마지막으로 대기 속도를 나타내기 위해 자의 120 단위 지점에 점을 찍는다. 이러한 단위는 축적(예를 들어 1/4인치 = 10노트)을 통해 이루어질 수 있다. 그런 다음 자의 끝부분이 W 지점에 놓이도록, 그리고 120 단위 점이 TC line을 가로지르도록 배치한다. 선을 그린 다음 이를 “AS 120”라 표시한다. 교차점에 위치한 “P”는 1시간 후의 항공기 위치를 나타낸다. 이제 그림이 완성되었다.
1시간 동안 비행한 거리(GS)는 TC line의 단위를 통해 측정된다(88knots). 편류를 상쇄하는데 필요한 TH는 airspeed line의 방향으로 표시되며 이는 두 가지 방법 중 하나를 통해 결정될 수 있다:
∙각도기의 밑면이 남북 수직선과 연장되도록, 그리고 각도기의 중심점이 airspeed line과 남북 수직선의 교차점에 위치하도록 배치한다. 그리고 TH를 읽는다(076°). [그림 16-22]
∙각도기의 밑면이 TC line과 연장되도록, 그리고 각도기의 중심점이 P에 놓이도록 배치한다. 그리고 TC line과 airspeed line 사이의 각도를 읽는다. 이것이 WCA이다. TH를 구하기 위해선 TC에 WCA이 적용되어야 한다. 만약 바람이 TC의 오른쪽에서 분다면 WCA를 더한다. 만약 바람이 TC의 왼쪽에서 분다면 WCA를 뺀다. 이 예시에서 WCA는 14°이고 바람이 왼쪽에서 불어오므로 TC(090도)에서 14도를 뺀다. 그 결과 TH는 076도이다. [그림 16-23]
TH를 계산한 후 magnetic heading을 구하기 위해 magnetic variation을 적용한다. 그리고 compass heading을 구하기 위해 compass deviation을 적용한다. compass heading은 추측항법으로 목적지까지 비행하는데 사용될 수 있다.
비행에 필요한 시간과 연료를 결정하기 위해선 먼저 목적지까지의 거리를 찾아야 한다. 이는 항공 차트에 그려진 course line의 길이를 통해 측정될 수 있다. 거리가 220NM로 측정된 경우 이를 GS(88knots)로 나누면 2.5시간이 나온다. 연료 소비량이 시간 당 8갤런인 경우 대략 20갤런이 사용된다.
비행 정보를 얻는 단계들을 간단히 요약하자면 다음과 같다:
∙TC – 원하는 두 지점을 연결하는 선의 방향. 이는 중앙자오선의 진북(TN)으로부터 시계 방향으로 측정된다.
∙WCA – wind triangle로부터 결정되는 값. 바람이 오른쪽에서 부는 경우에는 TC에 WCA를 더한다. 바람이 왼쪽에서 부는 경우에는 TC에서 WCA를 뺀다.
∙TH – 진북으로부터 시계방향으로 측정된 방향. 이는 특정 course를 유지하기 위해 비행기의 기수가 가리켜야 하는 방향이다.
∙Variation – 차트의 등편차선으로부터 얻어지는 값. 서편차인 경우에는 TH에 편차를 더한다. 동편차인 경우에는 TH에서 편차를 뺀다.
∙MH – TH에 편차를 적용하여 얻어지는 값.
∙Deviation – 항공기의 deviation card로부터 얻어지는 값. deviation card에서 지시하는 대로 이를 MH에 적용한다.
∙Compass heading – 원하는 course를 유지하기 위해 따라야 하는 나침반 값. 이는 MH에 deviation을 적용하여 구해진다.
∙Total distance – 차트의 TC line 길이를 측정하여 얻어지는 값. 차트 하단의 축적을 사용한다.
∙GS – wing triangle의 TC line 길이를 통해 측정된 값. 그림을 그리는데 사용된 축적을 사용한다.
항공기의 PIC는 비행 전에 비행과 관련된 모든 정보를 숙지해야 한다. 여기에는 최신 기상 보고 및 예보, 연료 필요조건, 계획하는 비행이 완료될 수 없는 경우 이용 가능한 대안, 그리고 ATC로부터 전달받은 항적 지연에 대한 정보를 포함해야 한다.
Assembling Necessary Material
조종사는 비행 전에 필수 자료들을 수집해야 한다. 비행경로가 차트의 경계선 근처에 놓인 경우 적절한 sectional chart가, 그리고 비행경로와 인접한 지역에 대한 차트가 이러한 자료에 포함되어야 한다.
추가 장비에는 flight computer나 electronic calculator, plotter, 그리고 특정 비행에 적합한 그 외 품목이 포함되어야 한다. 예를 들어 야간 비행을 수행하는 경우 손전등을 휴대한다. 만약 사막 지역 상공을 비행한다면 물과 그 외 생필품을 휴대한다.
Weather Check
가장 먼저 기상을 확인하여 비행이 가능한지, 그리고 가능하다면 어떤 경로가 가장 좋은지를 확인하는 것이 현명하다. Chapter 12, “Aviation Weather Services”는 기상 브리핑을 받는 방법에 대하여 설명한다.
Use of Chart Supplement U.S.
착륙하려는 공항에 대해 이용 가능한 정보를 공부한다. 여기에는 NOTAMs, 그리고 Chart Supplement U.S.에 대한 공부가 포함되어야 한다. [그림 16-24] 여기에는 위치, 표고, 활주로 및 등화 시설, 이용 가능한 서비스, aeronautical advisory station frequency(UNICOM)의 가용성, 이용 가능한 연료의 형식(이는 재급유 지점을 결정하기 위함), FSS, control tower 주파수 및 ground control 주파수, 항적 정보, remarks, 그리고 기타 관련 정보가 포함된다. Chart Supplement U.S.가 발부된 후 발생한 위험 상황이나 변경 상황에 대한 추가 정보를 위해 NOTAM을 확인해야 한다.
각 sectional chart의 마지막 발행일 이후 발생한 주요 변경 사항을 확인하기 위해 sectional chart bulletin subsection을 확인해야 한다. 차트는 최대 6개월 이전의 것일 수 있다는 점을 기억하라. 차트의 유효 날짜는 차트 전면의 상단에 표시된다. Chart Supplement U.S.에는 보통 해당 사항에 대한 최신 정보를 포함하고 있다. 만약 차이가 있다면 차트의 정보보다 이를 우선적으로 사용해야 한다.
Airplane Flight Manual or Pilot’s Operating Handbook(AFM/POH)
AFM/POH(weight and balance data)를 확인하여 항공기의 올바른 적재를 확인해야 한다. 항공기에 탑재된 usable fuel과 drainable oil의 무게를 알아야 한다. 또한 승객들의 무게, 수하물의 무게, 그리고 항공기의 empty weight를 점검하여 총 무게가 최대 허용 무게를 초과하지 않는지를 확인해야 한다. 적재물이 어떻게 분배되어있는지를 알아야만 무게 중심이 허용 한계 이내에 있는지를 알 수 있다. empty weight와 empty weight CG를 얻기 위해선 AFM이나 그 외 permanent aircraft records의 최신 weight and balance 정보를 사용해야 한다.
계산된 하중, 공항 표고, 그리고 온도를 기반으로 적절한 차트를 통해 이착륙 거리를 결정한다. 그리고 이 값을 runway available과 비교한다. 하중이 무거울수록, 그리고 표고∙온도∙습도가 높을수록 takeoff roll/landing roll이 길어지며 상승률이 낮아진다는 것을 기억하라.
의도하는 비행 고도 및 출력 설정에서의 연소 소모율을 결정하기 위해 fuel consumption charts를 확인한다. 연료 소모율을 계산한 다음 이를 비행 예상시간과 비교하여 경로 상 급유 지점을 계획에 포함한다.
