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Hydraulic Systems

항공기에서는 유압이 다양하게 이용된다. 이는 항공기의 복잡성에 따라 달라진다. 예를 들어 유압 시스템은 wheel brakes, retractable landing gear, 그리고 일부 constant-speed propellers에서 종종 사용된다. 대형 비행기에서는 유압 시스템이 flight control surfaces, wing flaps, spoilers, 그리고 그 외 시스템에서 사용된다.

기본 유압 시스템은 reservoir, pump(hand, electric, 혹은 engine-driven), filter(용액을 청결하게 유지하는 장치), selector valve(흐름 방향을 제어하는 장치), relief valve(과도한 압력을 완화하는 장치), 그리고 actuator로 구성된다. [그림 7-36]

유압유는 시스템을 통해 actuator, 혹은 servo로 펌프 된다. servo는 그 내부에 피스톤이 있는 실린더이다. 이는 유체동력을 일(work)로 전환한다. 이는 또한 항공기 시스템, 혹은 flight control을 움직이는데 필요한 동력을 생성한다. servo는 시스템에 따라 단동(single-acting), 혹은 복동(double-acting)일 수 있다. 즉, servo의 유형에 따라 servo의 한 쪽에, 혹은 양 쪽에 유체가 적용될 수 있다. single-acting servo는 한 방향으로 동력을 공급한다. selector valve를 통해 유압유의 방향을 제어할 수 있다. 이는 유압유가 두 가지 방향으로 작동해야 하는 운영(예를 들어 landing gear를 올리고 내리는 것)에서 필요하다. 시스템 내에 과도한 오일 압력이 발생한 경우 relief valve가 시스템을 위한 출구를 제공한다. 각 시스템은 서로 다른 항공기의 개별적 조건들을 충족시키기 위하여 서로 다른 구성 요소들을 통합한다.

mineral-based 유압유는 small aircraft에서 가장 널리 사용되는 유형이다. 이러한 형식의 유압유는 윤활성이 우수하다. 또한 거품 억제, 그리고 부식 방지를 위한 첨가제를 포함한다. 이는 화학적으로 안정적이고, 온도에 따른 점도 변화가 거의 없으며, 식별을 위해 염색된다. 일반적으로 여러 가지 유형의 유압유가 사용되므로 제조업체가 지정한 유형을 사용해야 한다. AFM/POH, 혹은 Maintenance Manual을 참조한다.

Landing Gear

landing gear는 지면에서 항공기의 주요 지지대를 형성한다. 가장 일반적인 종류의 landing gear는 바퀴들로 구성되어 있다. 그러나 항공기는 또한 floats(수상 운영을 위한), 혹은 skis(눈 착륙을 위한)를 장비할 수 있다. [그림 7-37] small aircraft의 landing gear는 세 개의 바퀴들로 구성된다: 두 개의 main wheels(fuselage의 양 쪽에 하나씩 위치), 그리고 비행기의 전방이나 후방에 위치하는 세 번째 바퀴. 뒤쪽에 장착된 바퀴를 사용하는 landing gear를 conventional landing gear라 부른다. conventional landing gear를 갖춘 비행기를 종종 tailwheel airplanes라 부른다. 세 번째 바퀴가 기수에 위치하는 경우 이를 nosewheel이라 부른다. 그리고 이러한 설계를 tricycle gear라 부른다. steerable nosewheel(혹은 tailwheel)은 비행기가 지상에 있는 동안 제어될 수 있도록 해준다.

Tricycle Landing Gear

tricycle landing gear를 사용하면 세 가지 이점이 있다:

1. 고속으로 착륙하는 도중 브레이크를 강하게 작동하여도 nose over가 발생하지 않는다.

2. 이륙, 착륙, 그리고 taxi 도중 조종사의 전방 시야가 향상된다.

3. 지상 운영 도중 더 많은 방향 안정성을 제공하여 ground looping(swerving)을 방지하는 경향이 있다. 왜냐하면 항공기의 CG가 main wheels 앞에 있기 때문이다. 이는 비행기가 ground loop 하지 않고 일직선으로 전진하게 만든다.

nosewheels는 steerable nosewheels, 혹은 castering nosewheels 중 하나이다. steerable nosewheels는 cable이나 rod에 의해 rudder와 연결된다. 반면 castering nosewheels는 자유롭게 회전할 수 있다. 이 두 가지 nosewheels 모두 항공기를 조향하기 위하여 rudder pedals를 사용한다. castering nosewheel을 갖춘 비행기의 경우 조종사는 rudder pedals, 그리고 각각의 브레이크를 결합하여 사용해야 할 수 있다.

Tailwheel Landing Gear

tailwheel landing gear airplanes는 두 개의 main wheels를 가진다. 이들은 비행기의 CG(구조물의 무게 대부분을 지탱하는 지점) 전방에 부착된다. fuselage의 맨 뒤쪽에 있는 tailwheel은 세 번째 지탱 지점을 제공한다. 이러한 배열은 대형 프로펠러에게 충분한 지면 간격을 제공한다. 그리고 이는 경작되지 않은 지역에서의 운영에 훨씬 바람직하다. [그림 7-38]

CG가 main landing gear의 뒤에 위치할 경우 지상에 있는 동안 방향 제어가 어렵다. 이는 tailwheel landing gear의 주요 단점이다. 예를 들어 낮은 속도로 지상 이동 도중 항공기의 방향이 틀어졌다. 조종사에게 충분한 rudder control이 없을 수 있으며 CG는 main gear보다 앞서나가려 할 것이다. 이는 비행기의 ground loop을 유발할 수 있다.

지상 근처에 있을 때 전방 시야가 감소하는 것은 tailwheel landing gear airplanes의 두 번째 단점이다. 이러한 단점 때문에 tailwheel airplanes를 운영하기 위해서는 특정 훈련이 필요하다.

Fixed and Retractable Landing Gear

landing gear는 또한 fixed, 혹은 retractable로 분류될 수 있다. fixed landing gear는 항상 연장된 상태로 유지된다. 이는 단순하며 관리하기 쉽다는 장점이 있다. retractable landing gear는 순항 도중 landing gear를 구조 내에 보관함으로써 비행기를 유선형으로 만들도록 설계되었다. [그림 7-39]

Brakes

비행기의 브레이크는 main wheels에 위치한다. 이는 hand control, 혹은 foot pedals(발가락이나 발꿈치)로 작동한다. foot pedals는 개별적으로 작동하여 차별적 제동이 가능하다. 지상 운영 도중 차별적 제동을 통해 nosewheel/tailwheel steering을 보완할 수 있다.

Pressurized Aircraft

항공기가 높은 고도를 비행하는 두 가지 이유가 있다. 첫 번째, 특정 속도에 대해 높은 고도를 비행하는 항공기는 낮은 고도를 비행하는 항공기보다 더 적은 연료를 소비한다. 왜냐하면 높은 고도에서 항공기가 더 효율적이기 때문이다. 두 번째, 폭풍 위를 비행함으로써 악기상과 난기류를 회피할 수 있다. 많은 현대 항공기들은 높은 고도를 운영하도록 설계됨으로써 이러한 이점을 갖는다. 높은 고도를 비행하기 위해선 항공기가 여압 되거나, 혹은 각 탑승자에게 적절한 보조 산소가 제공되어야 한다. 이러한 항공기를 조종하는 조종사는 기본적인 작동 원리를 숙지하는 것이 중요하다.

일반적인 여압 시스템의 경우 객실, 조종실, 그리고 수화물 칸은 외부 대기압보다 높은 압력의 공기를 담을 수 있는 밀폐 장치로 결합된다. 터빈 엔진 항공기에서는 엔진 압축기의 bleed air가 객실을 여압 하는데 사용된다. 구형 터빈 엔진 항공기에서는 fuselage 내에 공기를 주입하기 위해 supercharger를 사용할 수 있다. 피스톤 항공기는 각 엔진의 turbocharger로부터 sonic venturi(flow limiter)를 통해 공급되는 공기를 사용할 수 있다. 공기는 outflow valve라 불리는 장치에 의해 fuselage에 방출된다. outflow valve는 공기의 출구를 조절함으로써 여압 영역을 향해 공기가 지속적으로 유입되도록 만든다. [그림 7-40]

객실 여압 시스템은 일반적으로 항공기의 maximum designed cruising altitude에서 약 8,000ft의 객실 기압 고도를 유지한다. 이는 승객과 승무원이 불편함을 느낄 수 있는 급격한 객실 고도 변화를 방지한다. 또한 여압 시스템은 객실 내부에서 외부로 공기를 빠르게 교체되게 해준다. 이는 악취와 퀴퀴한 공기를 제거하기 위해 필요하다. [그림 7-41]

저산소증(hypoxia)으로부터 탑승자를 보호하기 위해서는 항공기 객실의 여압이 필요하다. 여압 된 객실 내에서 탑승자는 장시간 동안 편안하고 안전하게 운송될 수 있다(특히 cabin altitude가 8,000ft 이하로 유지되는 경우. 8,000ft 이하에서는 산소 장비가 필요하지 않다). 이러한 유형의 항공기를 비행하는 승무원은 객실 압력이 우발적으로 손실될 위험이 있음을 인지해야 한다. 따라서 이러한 비상사태에 대체할 준비가 항상 되어있어야 한다.

다음 용어들은 여압 및 공기 조절 시스템의 작동 원리를 이해하는데 도움이 된다:

∙ Aircraft altitude – 항공기가 비행하는 해수면으로부터의 실제 높이

∙ Ambient temperature – 항공기 주위를 둘러싼 영역의 온도

∙ Ambient pressure – 항공기 주위를 둘러싼 영역의 압력

∙ Cabin altitude – 해수면으로부터의 고도에 대해 동등한 객실 압력

∙ Differential pressure – 벽의 한 쪽에서 작용하는 압력, 그리고 벽의 다른 쪽에서 작용하는 압력 사이의 차이. 공기 조절 및 여압 시스템의 경우 이는 객실 압력과 대기압간의 차이이다.

cabin pressure control system은 cabin pressure regulation, pressure relief, vacuum relief, 그리고 isobaric range 및 differential range를 통해 원하는 cabin altitude를 선택하기 위한 수단을 제공한다. 객실 압력을 dump 하는 것 또한 pressure control system의 기능이다. 이러한 기능들을 수행하기 위해 cabin pressure regulator, outflow valve, 그리고 safety valve가 사용된다.

cabin pressure regulator는 조종사가 선택한 isobaric range로 객실 기압을 제어한다. 그리고 이는 객실 압력을 differential range에서 설정해둔 값으로 제한한다. 객실 내부와 외부의 압력 차이가 fuselage 구조에 대해 설계된 최대 differential pressure와 동일해지는 고도에 도달한 이후 고도가 더 높아질 경우 cabin altitude가 그에 따라 증가한다. differential control은 fuselage에 대해 설계된 최대 differential pressure가 초과되는 것을 방지하기 위해 사용된다. differential pressure는 객실의 구조적 강도에 의해 결정된다. 이는 종종 균열이 가능한 영역(예를 들어 창문이나 문)에 대한 객실 크기의 관계로부터 결정된다.

cabin air pressure safety valve는 pressure relief, vacuum relief, 그리고 dump valve의 조합이다. pressure relief valve는 객실 압력이 사전에 설정된 differential pressure를 초과하는 것을 방지한다. ambient pressure가 객실 압력을 초과할 경우 vacuum relief는 외부 공기가 객실로 유입되도록 함으로써 외부 압력이 객실 압력을 초과하는 것을 방지한다. 조종실의 스위치는 dump valve를 작동시킨다. 이 스위치가 ram에 놓이면 solenoid valve가 열려서 객실 공기가 대기 중으로 배출된다.

항공기의 여압 정도, 그리고 운영 고도는 몇 가지 설계 요인에 의해 제한된다. 기본적으로 fuselage는 특정 cabin differential pressure를 견딜 수 있도록 설계되었다.

pressurization controller와 함께 몇몇 계기들이 사용된다. cabin differential pressure gauge는 내부 압력과 외부 압력의 차이를 나타낸다. 최대 differential pressure를 초과하지 않는지 확인하기 위해선 이 계기를 모니터링 해야 한다. cabin altimeter 또한 시스템의 성능을 점검하기 위해 제공된다. 경우에 따라 이 두 계기가 하나로 합쳐지기도 한다. 세 번째 계기는 객실의 증감율을 나타낸다. cabin rate-of climb instrument와 cabin altimeter가 그림 7-42에 나타나있다.

감압(decompression)은 항공기의 여압 시스템이 pressure differential을 유지할 수 없는 것으로 정의된다. 이는 여압 시스템의 오작동, 혹은 항공기의 구조적 손상으로 인해 발생할 수 있다.

생리학적으로 감압은 다음 두 가지로 분류된다:

∙ Explosive decompression – 폐가 감압할 수 있는 속도보다 더 빠른 속도로 객실 기압이 변화하는 경우 폐 손상이 발생할 수 있다. 일반적으로 폐가 공기를 배출하는데 필요한 시간은 0.2초이다. 대부분의 관계 당국은 0.5초 이내에서 발생하는 모든 감압을 잠재적으로 위험하다 간주한다.

∙ Rapid decompression – 폐가 객실보다 빠르게 감압되는 객실 압력 변화.

explosive decompression 도중 소음이 발생할 수 있으며 잠시 멍한 느낌이 들 수 있다. 객실 공기는 안개, 먼지, 혹은 이물질들로 가득 찬다. 급격한 기온 하락, 그리고 상대습도의 변화로 인해 안개가 발생한다. 일반적으로 귀는 곧 맑아진다. 폐로부터 공기가 빠져나가기 때문에 입과 코에서 공기가 밀려온다.

rapid decompression은 유효 의식시간(the period of useful consciousness)을 줄인다. 왜냐하면 폐에 있는 산소가 빠르게 배출되어 신체의 압력이 감소하기 때문이다. 이는 혈액 내 산소 분압을 낮춰서 조종사의 유효 동작시작(effective performance time)을 정상 시간의 1/3에서 1/4로 줄인다. 이러한 이유로 매우 높은 고도(35,000ft 이상)에서 비행할 때에는 산소마스크를 착용해야 한다.

감압의 주된 위험은 저산소증이다. 의식불명을 피하기 위해선 산소 장비를 신속하게 올바르게 사용해야 한다. 높은 고도에서의 감압 도중 조종사, 승무원, 그리고 승객들이 직면하는 또 다른 위험은 evolved gas decompression sickness이다. 이는 신체에 가해지는 압력이 충분히 떨어진 결과 신체 내부에 녹아있던 질소가 기포를 형성할 때 발생한다. 이는 일부 신체 조직에 악영향을 미칠 수 있다.

항공기의 구조적 손상으로 인한 감압은 조종사, 승무원, 그리고 승객에게 또 다른 유형의 위험을 초래한다. 바로 개구부 근처에 위치한 경우 항공기 밖으로 튕겨나가는 것이다. 개구부 근처에 있는 사람은 항공기 여압 도중 항상 안전벨트를 착용해야 한다. 구조적 손상은 또한 개구부 근처의 사람들을 wind blast, 그리고 극도로 추운 온도에 노출시킬 수 있다.

이러한 문제를 최소화하기 위해서는 빠른 하강이 필요하다. 자동화된 시각 및 청각 경고 장치가 모든 여압 항공기의 장비에 포함된다.

Oxygen Systems

승무원과 승객들은 저산소증을 방지하기 위하여 여압 시스템과 산소 시스템을 함께 사용한다. 규정에 따르면 최소한 승무원은 12,500ft ~ 14,000ft 사이의 cabin pressure altitude에서 30분간 노출된 이후 보조 산소를 사용해야 한다. 14,000ft 이상의 cabin pressure altitude에 노출되었다면 즉시 보조 산소를 사용해야 한다. 15,000ft 이상의 cabin pressure altitude에서는 모든 항공기 탑승자가 보조 산소를 사용해야 한다. 그러나 사람의 신체적 특징과 상태에 따라 훨씬 더 낮은 고도에서도 산소 부족의 영향을 느낄 수 있다. 일부 사람들은 주간에 10,000ft 이상을 비행할 때 산소 부족으로 인하여 방향감각상실을 경험할 수 있다. 야간에는 이러한 영향이 5,000ft까지 낮아질 수 있다(특히 피곤할 경우). 따라서 주간에는 10,000ft cabin altitude 이상일 때, 그리고 야간에는 5,000ft cabin altitude 이상일 때 보조 산소를 사용하는 것이 좋다.

대부분의 고고도 항공기는 고정식 산소 장치를 갖추고 있다. 만약 항공기에 고정식 장치가 없다면 휴대용 산소 장비를 비행 도중 쉽게 사용할 수 있어야 한다. 휴대용 장비는 일반적으로 container, regulator, mask outlet, 그리고 pressure gauge로 구성된다. 산소는 일반적으로 1,800 ~ 2,200 psi의 고압 시스템 container에 저장된다. 산소 용기를 둘러싼 주변 온도가 감소하면 용기 내의 압력이 감소한다. 왜냐하면 기체의 부피가 일정하게 유지될 때 압력은 온도에 따라 직접적으로 변화하기 때문이다. 보조 산소 용기에서 표시되는 압력이 감소하는 것은 실제 산소가 고갈되기보다는 container가 항공기의 차가운 곳에 보관되어 있기 때문일 수 있다. 고압의 산소 containers에는 psi 한계(즉, 1,800 psi)가 표시되어야 한다. container에는 SAE AS8010, Aviator’s Breathing Oxygen Purity Standard 이상의 산소를 공급해야 한다. 안전을 보장하기 위해 산소 시스템의 정기 검사 및 정비가 수행되어야 한다.

산소 시스템은 mask(혹은 cannula), 그리고 regulator(cabin altitude에 따라 산소 흐름을 공급하는 장치)로 구성된다. 40,000ft까지 사용되도록 승인된 대부분의 regulators는 8,000ft 이하의 cabin altitude에서 0%의 실린더 산소와 100%의 객실 공기를 제공하도록 설계되어 있다. 이 비율은 대략 34,000ft의 cabin altitude에서 100%의 산소, 그리고 0%의 객실 공기로 변경된다. 45,000ft까지 사용되도록 승인된 대부분의 regulators는 낮은 고도에서 40%의 실린더 산소와 60%의 객실 공기를 제공하도록 설계되어 있다. 이 비율은 고도가 높아짐에 따라 100%로 변경된다.

조종사는 산소를 이용할 경우 화재의 위험을 알아 차려야 한다. 일반적인 공기에서는 거의 불연성인 물질들이 산소의 연소에는 취약할 수 있다. 오일과 그리스는 산소에 노출될 경우 발화될 수 있다. 따라서 산소 장비의 밸브나 이음쇠를 봉하는데 이를 사용할 수 없다. 모든 종류의 산소 장비 사용 도중 흡연을 금지해야 한다. 매 비행 전에 조종사는 모든 산소 장비를 철저히 점검 및 테스트해야 한다. 이용 가능한 비축량, 시스템의 작동 체크, 그리고 보조 산소를 손쉽게 이용할 수 있는지에 대한 여부가 철저히 점검되어야 한다. 이러한 점검은 깨끗한 손으로 수행되어야 한다. 또한 마스크/튜브의 찢김∙균열∙노후화, regulator 밸브/레버의 상태 및 position, 산소의 양, oxygen pressure gauge∙flow indicators∙connections의 위치 및 기능을 육안 점검해야 한다. mask를 착용한 다음 시스템을 테스트해야 한다. 산소를 사용한 후에는 모든 구성 요소들과 밸브가 차단되었는지 확인한다.

Oxygen Masks

산소마스크에는 다양한 유형과 디자인이 있다. 산소마스크에서 가장 중요한 요소는 마스크와 산소 시스템이 호환되는지 확인하는 것이다. 승무원의 마스크는 누출을 최소화하면서 사용자의 얼굴에 장착되며 일반적으로 마이크를 포함한다. 대부분의 마스크는 입과 코만 덮는 oronasal type이다.

승객용 마스크는 간단한 컵 모양의 고무 성형품일 수 있다. 이는 모두가 사용할 수 있을 정도로 충분히 유연하다. 이는 신축성이 좋은 간단한 머리끈을 가진 형식이거나, 혹은 승객이 직접 본인의 얼굴에 갖다 대야하는 형식일 수도 있다.

감염의 위험을 줄이기 위해, 그리고 사용 수명을 연장하기 위해선 산소마스크를 청결하게 유지해야 한다. 순한 비누와 물로 마스크를 씻은 후 맑은 물로 헹군다. 마이크가 설치된 경우 흐르는 물 대신 깨끗한 면봉을 사용하여 비눗물을 닦아낸다. 또한 마스크는 소독 되어야 한다. Merthiolate 수용액에 적신 거즈 패드를 사용하여 마스크를 닦을 수 있다. 이 용액에는 물 1쿼트 당 1/5 티스푼의 Merthiolate가 포함되어야 한다. 깨끗한 천으로 마스크를 닦고 공기 건조시킨다.

Cannula

cannula는 사용자에게 산소를 공급하기 위해 코 아래에서 흐르는 인체공학적 플라스틱 관이다. [그림 7-44] cannula는 일반적으로 마스크보다 편안하다. 허나 높은 고도를 운영할 경우 마스크만큼 안정적으로 산소를 제공하지 못할 수 있다. 오래된 규정에 따라 증명된 비행기에는 산소 시스템과 함께 cannula가 설치되어 있다. 허나 현재의 규정에서는 18,000ft 이상의 운영에 대해 증명 받은 항공기에 대해 cannula 대신 산소마스크를 장비하도록 요구하고 있다. 많은 cannula의 산소 공급 라인에는 flow meter가 있다. 이것이 장착된 경우 주기적으로 green flow detector를 점검해야 한다.

Diluter-Demand Oxygen Systems

diluter-demand oxygen system은 사용자가 마스크를 통해 흡입하는 경우에만 산소를 공급한다. automix lever를 사용하면 regulator가 자동으로 실내 공기와 산소를 혼합한다(혹은 고도에 따라 100% 산소를 공급). demand masks는 외부 공기와의 희석을 방지하기 위하여 얼굴과 단단히 봉인된다. 이는 40,000ft까지 안전하게 사용될 수 있다. 턱수염이나 콧수염이 있는 조종사는 산소마스크의 봉인을 방해하지 않도록 수염을 손질해야 한다. 턱수염이나 콧수염 주위로 마스크가 맞는지를 지상에서 확인해야 한다.

Pressure-Demand Oxygen Systems

pressure-demand oxygen system은 diluter demand oxygen 장비와 유사하다(단, 34,000ft 이상의 cabin altitudes에서 산소가 압력을 받아 마스크에 공급된다는 점 제외). pressure-demand regulators는 밀폐된 공간을 만든다. 또한 이는 마스크에 산소의 양압 작용을 제공한다. 이는 사용자의 폐가 산소로 가압될 수 있게 해준다. 이 기능 덕분에 40,000ft 이상의 고도에서도 안전하다. 일부 pressure demand mask에서는 regulator가 계기판, 혹은 조종실 내 그 외의 영역에 장착되지 않고 마스크에 직접 부착될 수 있다. mask-mounted regulator는 100% 산소가 마스크로 유입되기 전에 공기가 제거되어야 하는 긴 호스의 문제를 제거한다.

Continuous-Flow Oxygen System

continuous-flow oxygen system은 일반적으로 승객을 위해 제공된다. 승객용 마스크는 일반적으로 reservoir bag을 가지고 있다. 이는 마스크 사용자가 숨을 내쉬는 동안 continuous-oxygen system으로부터 산소를 수집한다. reservoir bag에 모인 산소는 흡기 도중 더 높은 호흡량을 허용함으로써 공기의 희석량을 줄인다. reservoir bag의 산소 공급이 고갈된 이후에는 흡기 도중 외부 공기가 산소 공급에 추가된다. 호기된 공기는 객실로 방출된다. [그림 7-45]

Electrical Pulse-Demand Oxygen System

휴대용 electrical pulse-demand oxygen system은 개개인의 호흡 노력을 감지하여 흡기의 초기 단계에서 산소 흐름을 제공한다. pulse demand systems는 호흡 도중 산소를 낭비하지 않는다. 왜냐하면 흡기 도중에만 산소가 공급되기 때문이다. continuous-flow systems와 비교하였을 때 pulse-demand 방식은 필요한 산소의 양을 50 ~ 85%까지 줄일 수 있다. 대부분의 pulse-demand oxygen systems는 internal barometer를 포함한다. 이는 고도가 증가함에 따라 각 pulse에 대해 전달되는 산소의 양을 증가시킴으로써 고도 변화를 자동으로 보상한다. [그림 7-46]

Pulse Oximeters

pulse oximeter는 개개인의 혈액 속 산소량, 그리고 심장 박동 수를 측정하는 장치이다. 이 비침습 장치는 적혈구가 산소로 포화되었을 때 겪는 색 변화를 측정한다. pulse oximeter는 적혈구의 색을 평가하기 위해 손가락 끝에 특별한 빛을 내보낸다. 이는 직접 측정한 혈중 산소의 1% 이내에서 산소 포화도를 계산할 수 있다. pulse oximeter는 휴대성, 그리고 속도 덕분에 보조 산소를 필요로 하는 12,500ft 이상의 비여압 항공기를 운영하는 조종사에게 매우 유용하다. pulse oximeter는 항공기의 승무원, 그리고 승객들의 보조 산소에 대한 실제 필요성을 평가할 수 있게 해준다. [그림 7-47]

Servicing of Oxygen Systems

항공기에 산소를 공급하기 전에 특정 항공기의 취급 설명서를 참조한다. 이는 필요한 장비의 유형, 그리고 사용 절차를 결정하기 위함이다. 항공기 산소 시스템을 공급할 때에는 항상 특정 예방 조치를 준수해야 한다. 산소 시스템의 공급은 항공기가 격납고 밖에 있을 때에만 수행되어야 한다. 산소를 사용하여 작업할 때에는 청결과 자재 관리가 필수적이다. 압력이 가해진 산소는 석유 제품과 접촉할 때 자연 발화를 생성한다. 산소 공급 직원은 산소 장비 주변에서 작업하기 전에 손의 먼지, 오일, 그리고 그리스(입술크림과 헤어오일 포함)를 반드시 씻어야 한다. 또한 옷과 도구에 기름, 그리스, 그리고 먼지가 없어야 한다. 산소 탱크가 설치된 항공기에 산소를 공급하기 위해선 일반적으로 두 사람이 필요하다. 한 명은 산소를 공급하는 장비의 control valve에 있어야 한다. 그리고 다른 한 명은 항공기 시스템의 pressure gauge를 확인할 수 있는 곳에 있어야 한다. 항공기 급유 작업 도중, 혹은 점화원을 제공할 수 있는 그 외의 작업 도중에는 산소 시스템을 공급하지 않는 것이 좋다. 승객들이 항공기에 탑승한 동안 산소 시스템을 공급하는 것은 권장되지 않는다.

Anti-Ice and Deice Systems

anti-icing equipment는 얼음의 형성을 방지하기 위해 설계되었다. 반면 deicing equipment는 이미 형성된 얼음을 제거하기 위해 설계되었다. 이러한 시스템들은 날개의 앞전, 꼬리표면, 동정압 개구부, fuel tank vents, stall warning devices, windshields, 그리고 프로펠러 블레이드를 보호한다. 일부 항공기에는 ice detection lighting이 설치될 수 있다. 이는 야간 비행 도중 구조적 착빙의 정도를 결정하기 위한 장치이다.

(ATP: 비행 전 점검 도중 항공기 표면의 착빙(특히 맑은 착빙)을 탐지하기는 어렵다. 때문에 항공기 표면에 손전등을 비춘 다음 빛의 반사를 확인하는 것이 좋다. 빛이 반사될 경우 이는 표면에 착빙이 존재함을 나타낸다.)

대부분의 light aircraft는 pitot tube만 가열되며 착빙 조건에서의 비행에 대해 증명되지 않는다. 이러한 light aircraft는 늦가을, 겨울, 그리고 이른 봄 도중의 차가운 기후에서 제한적인 cross-country 능력을 가지고 있다. 착빙에 대해 증명되지 않은 항공기는 즉시 착빙 조건을 빠져나가야 한다. 자세한 내용은 AFM/POH를 참조한다.

Airfoil Anti-Ice and Deice

inflatable deicing boots는 에어포일의 앞전에 접착된 고무 시트로 구성된다. 앞전에 얼음이 쌓이면 engine-driven pneumatic pump가 rubber boots를 팽창시킨다. 많은 터보프롭 항공기는 엔진 bleed air를 날개로 전환시켜서 rubber boots를 팽창시킨다. 팽창 시 얼음이 갈라지고 앞전에서 떨어져나간다. deicing boots는 조종실의 스위치로 제어된다. 이는 한 번 작동하거나, 혹은 시간 간격마다 자동으로 작동할 수 있다. [그림 7-48]

과거에는 착빙을 마주한 후 boots를 너무 이르게 작동하였을 때 얼음 층이 갈라지지 않고 팽창하여 “bridging”이라 불리는 상태로 이어진다 여겨졌다. 그 결과 차후의 deice boot 작동 시 얼음 축적을 제거하는데 효과적이지 않았다. 현대의 boots의 경우 잔여 얼음이 남아 있을 수는 있으나  “bridging”이 발생하지는 않는다. 조종사는 얼음이 쌓이는 것을 확인하는 즉시 boots 사용할 수 있다. 항공기의 deice boots 작동에 대한 정보는 AFM/POH를 참조한다.

(ATP: FAA는 착빙을 처음 발견하였을시 deicing system을 작동하도록 권장한다. pneumatic boot 사용 후에도 일부 잔여 얼음이 계속 남아있기 때문에 날개가 완전히 깨끗해지지는 않는다. 이러한 잔여 얼음의 양은 대기속도 및/혹은 온도가 감소함에 따라 증가한다. 해당 상황과 관련하여 이러한 조건들은 얼음 축적에 더 유리하기 때문이다. small airplanes의 전형적인 대기속도에 얼음을 효과적으로 제거하기 위해선 여러 번의 boots 작동이 필요할 수 있다.)

많은 deicing boot systems는 올바른 boot 작동을 나타내기 위해 pneumatic pressure gauge와 instrument system suction gauge를 사용한다. 이러한 계기들은 boot 작동에 대한 한계를 나타내는 범위가 표시되어 있다. 또한 일부 시스템들은 올바른 boot 작동을 나타내기 위해 annunciator light를 내장할 수 있다.

이 시스템을 지속적으로 자용하기 위해선 deicing boots의 올바른 정비 및 관리가 중요하다. deicing boots는 비행 전에 면밀하게 점검되어야 한다.

또 다른 유형의 앞전 보호 장치는 thermal anti-ice system이다. 열은 에어포일에 얼음이 쌓이는 것을 방지하는 가장 효과적인 방법 중 하나이다. 고성능 터빈 항공기는 종종 엔진 압축기로부터 앞전 표면을 향해 뜨거운 공기를 보낸다. 뜨거운 공기는 얼음의 형성을 방지하기에 충분할 정도로 앞전 표면을 가열한다. ThermaWing이라 불리는 새로운 유형의 thermal anti-ice system은 전기로 가열되는 흑연 포일 래미네이트를 사용한다. 이는 날개와 수평 안정판의 앞전에 적용된다. ThermaWing systems에는 일반적으로 열이 적용되는 두 가지 영역이 있다. 하나는 앞전으로 열을 끊임없이 받는다. 이 뒤쪽에 있는 다른 영역은 주기적으로 열을 받아 공기역학적 힘이 얼음을 제거할 수 있도록 한다. 착빙 조건에 진입하기 전에 thermal anti-ice systems를 활성화해야 한다.

다른 유형의 앞전 보호 장치로 weeping wing이 있다. 이는 thermal anti-ice boots와 deicing boots처럼 일반적이지는 않다. weeping-wing 설계는 얼음의 형성 및 축적을 막기 위해 날개의 앞전에 위치한 작은 구멍들을 사용한다. 부동액이 앞전에 펌프 되어 구멍을 통해 배출된다. weeping wing은 항공기의 deicing 또한 가능하다. 앞전에 얼음이 축적되었을 때 부동액을 사용하면 얼음과 airframe 사이의 결합이 화학적으로 분해된다. 이는 공기역학적 힘이 얼음을 제거할 수 있게 해준다. [그림 7-49]

Windscreen Anti-Ice

windscreen anti-ice systems에는 크게 두 가지 형식이 있다. 첫 번째 시스템은 windscreen에 알코올 흐름을 유발한다. 충분히 일찍 사용될 경우 알코올은 windscreen에 얼음이 쌓이는 것을 방지한다. 알코올이 흐르는 속도는 항공기 제조업체가 권장하는 절차에 따라 조종실의 다이얼로 제어될 수 있다.

또 다른 효율적인 anti-icing equipment로는 electrical heating method가 있다. 작은 와이어, 혹은 그 외 전도성 물질이 windscreen에 박혀 있다. 조종실의 스위치를 통해 히터를 켤 경우 전류가 전선을 통해 windshield를 가로지른다. 이는 windscreen에 얼음이 형성되는 것을 방지할 수 있는 충분한 열을 제공한다. windscreen의 가열은 비행 도중에만 사용되어야 한다. 지상 운영 도중에 windscreen을 가열할 경우 과열로 인해 windscreen 손상이 발생할 수 있다. 경고: 전류로 인해 나침반 자차 오차가 40도까지 발생할 수 있다.

Propeller Anti-Ice

프로펠러는 알코올, 혹은 전기 가열 소자를 통해 착빙으로부터 보호된다. 일부 프로펠러들은 블레이드의 root로 향하는 discharge nozzle을 장착한다. 알코올이 노즐에서 분사되면 원심력으로 인해 알코올이 블레이드의 앞전을 따라 이동한다. 또한 boots는 알코올이 흐르는 것을 돕기 위하여 홈이 파여져 있다. 이는 프로펠러의 앞전에 얼음이 형성되는 것을 방지한다. 프로펠러에는 propeller anti-ice boots가 장착될 수도 있다. propeller boot는 두 섹션(inboard section과 outboard section)으로 나뉜다. boots에는 전선이 내장되어 있다. 이는 프로펠러를 가열하기 위한 전류를 전달한다. prop anti-ice system은 prop anti-ice ammeter를 모니터링 함으로써 올바른 작동을 확인할 수 있다. 비행 전 점검 도중 propeller boots가 올바르게 작동하는지 점검한다. boot가 하나의 블레이드를 가열하지 못하면 블레이드 부하가 불균등해져서 심각한 프로펠러 진동으로 이어질 수 있다. [그림 7-50]

Other Anti-Ice and Deice Systems

동정압 계통, fuel vents, stall-warning sensors, 그리고 그 외 옵션 장비가 전기 소자에 의해 가열될 수 있다. 전기 가열 시스템의 작동 점검은 AFM/POH에 따라 수행되어야 한다.

착빙 조건을 마주하기 전에 항공기의 anti-icing systems와 deicing systems의 작동을 점검해야 한다. 구조적 착빙은 즉각적인 조치를 필요로 한다. anti-icing 및 deicing equipment는 착빙 조건에서 장시간 비행을 유지하기 위해 의도된 것이 아니다.

Chapter Summary

모든 항공기는 필수 시스템들(예를 들어 엔진, 프로펠러, 흡입 계통, 그리고 점화 시스템), 그리고 비행을 지원하는 시스템들(연료, 윤활, 냉각, 전기, landing gear, 그리고 환경 조절 시스템)에 대한 조건들을 가지고 있다. 비행 중인 항공기의 시스템을 이해하는 것은 항공기의 안전한 운영 및 올바른 정비에 매우 중요하다. 비행하는 항공기와 관련된 특정 정보는 AFM/POH를 참조한다. 다양한 제조업체 및 소유자 웹 사이트 또한 부가적인 정보의 출처가 될 수 있다.