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Introduction

항공기에서 이루어지는 가장 큰 무게 변화는 개조, 그리고 수리로 인한 것이다. 정비사(혹은 수리공)는 무게 변화를 정비 일지와 POH/AFM에 정확하게 기록하는 작업을 수행한다.

Equipment List

Comprehensive Equipment List에 포함된 장비의 추가, 혹은 제거를 FAA는 minor alteration으로 간주한다. 무게와 arms가 항목들과 함께 equipment list에 포함되어 있다. 정비사(혹은 수리공)가 이러한 minor alterations를 수행할 수 있으며 운항의 재개를 승인한다. 항공기 정비 일지, 그리고 POH/AFM의 weight and balance record에 적절한 기록을 남겨야 한다. [그림 7-1]

그림 7-2는 Model 182S airplane에서 사용할 수 있는 모든 세스나 장비의 comprehensive list이다. 이를 airplane-specific equipment list와 혼동해서는 안 된다. airplane-specific list는 각 비행기에 대해 제공된다. 이는 POH의 끝부분에 있다. 다음의 comprehensive equipment list와 airplane-specific list는 비슷한 순서로 나열되어 있다.

comprehensive equipment list는 다음 정보를 제공한다:

Item No에서는 코드화된 번호가 각 항목에 할당된다. 코드의 첫 두 자리는 ATA Specification 100(Chapter 11 for Placards, Chapter 21 for Air Conditioning, Chapter 77 for Engine Indicating, 등등)에서의 장비 항목을 나타낸다. 이는 또한 비행기의 Maintenance Manual chapter와도 일치한다. 항목들은 고유한 순서 번호(01. 02, 03 등등)를 부여받는다. 순서 번호 이후에는 접미사가 할당된다. 이는 장비 항목을 required, standard, 혹은 optional로 식별하기 위한 것이다. 접미사는 다음과 같다:

- R = required item

- S = standard equipment item

- O = required item, 혹은 standard item을 대체하는 optional equipment

- A = required item, 혹은 standard item에 추가된(addition) optional equipment

Equipment List Description은 각 항목의 기능을 식별하는데 도움을 제공하기 위한 설명이 할당된다.

Ref Drawing에는 항목에 해당하는 도면 번호가 제공된다.

Note: reference drawing, service bulletin, 혹은 별도의 FAA 승인에 따라 additional equipment를 설치해야 한다.

Wt and Arm에는 장비 항목의 무게(파운드)와 arm(인치)가 제공된다.

Notes: 달리 명시되지 않는 한 무게와 arm의 실제 값이 표시된다. 양(+)의 arms는 비행기 datum으로부터의 후방 거리이다. 음(-)의 arms는 비행기 datum으로부터의 전방 거리이다. weight와 arm에 별표(*)가 있을 경우 이는 완전한 어셈블리를 나타낸다. 어셈블리의 일부 주요 구성 요소들이 바로 나음 줄에 나열되어 있다. 이러한 주요 구성 요소들의 합계가 반드시 완전한 어셈블리와 동일한 것은 아니다.

Major Alteration and Repair

major alteration(대개조), 혹은 major repair(대수리)는 정비사(혹은 수리공)나 시설이 수행해야 한다. IA(Inspection Authorization)를 갖춘 정비사, 혹은 수리국의 위임대리인은 작업이 FAA-approved data와 일치하는지 확인한 다음 이를 승인해야 한다. 작업을 설명하는 Repair Station record 및/혹은 FAA form 337, Major Repair and Alteration을 반드시 작성해야 한다(major repair와 major alterations의 기록을 위한 조건으로는 14 CFR part 43, appendix B를 참조). weight and balance record의 개정이 이루어지며 이는 정비 일지와 함께 보관된다. 그리고 비행기의 새로운 empty weight 및 empty weight arm, 혹은 moment index가 POH/AFM에 입력된다.

Weight and Balance Revision Record

항공기 제조업체는 weight and balance 정보에 대해 서로 다른 형식을 사용한다. 허나 그림 7-3은 전형적인 weight and balance revision record의 예시이다. 모든 weight and balance records는 그 외의 항공기 기록들과 함께 보관되어야 한다. 각 revision record는 날짜, 항공기 제조사, 모델, 그리고 일련번호로 식별되어야 한다. revision을 수행하는 사람이 페이지에 서명을 해야 하며 여기에는 자격증 유형, 그리고 자격증 번호가 포함되어야 한다.

Weight Changes Caused by a Repair or Alteration

전형적인 개조로는 다음을 포함할 수 있다: 두 개의 라디오 장비를 계기판에서 제거하는 것, 그리고 뒷좌석 후방의 baggage compartment에 위치하는 전원 공급 장치는 제거하는 것. 이 예시에서 두 개의 장비가 하나의 가벼운 self-contained radio로 대체된다. 이와 동시에 오래된 ELT(emergency locator transmitter)를 꼬리 근처에서 제거한 다음 더 가벼운 장치를 설치한다. 승객 좌석은 baggage compartment에 설치되어 있다.

Computations Using Weight, Arm, and Moment

weight and balance 계산의 첫 단계는 그림 7-4와 같은 차트를 만든 다음 관련된 모든 항목을 나열하는 것이다. 새로운 모멘트를 새로운 무게로 나눔으로써 새로운 CG(datum으로부터 36.4 인치 후방)가 결정된다.

Computations Using Weight and Moment Indexes

weight and balance 정보가 moment indexes를 사용하는 경우 그림 7-5와 같은 차트를 사용하여 동일한 개조를 계산할 수 있다. 제거된 장비의 무게 및 moment indexes를 비행기의 empty weight 및 moment index에서 뺀다. 추가된 장비의 무게 및 moment indexes를 더하여 총 무게와 총 moment index를 결정한다. datum으로부터의 새로운 CG 위치(인치 단위)를 결정하기 위해 먼저 총 moment index에 100을 곱하여 모멘트를 얻는다. 그런 다음 이를 총 무게로 나눈다.

Determining the CG in Percentage of Mean Aerodynamic Chord(Percent MAC)

이 절차는 Chapter 5, Single-Engine Aircraft Weight and Balance Computations와 같다. 그림 7-5, 7-6, 그리고 7-7에서의 적재 조건과 CG 정보를 참조하여 % MAC 단위의 CG를 계산한다:

CG는 datum으로부터 +36.4 인치 후방에 위치한다.

MAC은 58.0 인치 길이이다.

LEMAC(leading edge mean aerodynamic chord)은 station 25.98에 위치한다.

CG는 LEMAC으로부터 10.42 인치(+36.4 – 25.98) 후방에 위치한다.

% MAC 단위의 CG를 결정하기 위해 그림 7-8의 공식을 사용한다.

개조, 혹은 수리 후의 CG는 17.9% MAC에 위치한다.

Empty Weight CG(EWCG) Range

일부 항공기에서는 fuel tanks, seats, 그리고 baggage compartments의 위치 때문에 연료나 승객의 하중 변화가 항공기의 균형에 거의 영향을 미치지 않는다. 이러한 구성의 항공기에서는 TCDS(Type Certificate Data Sheet)에서 EWCG(empty weight CG) range를 나타낸다. 만약 EWCG가 이 범위 내에 위치한다면 CG가 허용 범위를 벗어나도록 적재하는 것이 불가능하다.

TCDS가 EWCG range를 나타낸다면, 그리고 개조가 완료된 후 EWCG가 이 범위 내에 위치한다면 adverse loading을 위한 전방 및 후방 점검을 계산하지 않아도 된다. 그러나 만약 TCDS가 EWCG range를 “None”으로 나타낸 경우(거의 대부분이 그렇다) 항공기 CG가 전방/후방 한계를 벗어나도록 적재하는 것이 가능한지를 결정하기 위해 점검을 수행해야 한다.

Adverse-Load CG Checks

많은 현대 항공기는 여러 줄의 좌석, 그리고 종종 둘 이상의 baggage compartment를 가지고 있다. weight and balance를 변화시키는 수리나 개조가 이루어진 후 정비사(혹은 수리공)는 적재 조건이 CG를 허용 한계 바깥으로 이동시킬 수 없도록 해야 한다. 이를 결정하기 위해 adverse-loaded CG checks가 반드시 수행되어야 한다. 그리고 그 결과를 weight and balance revision sheet에 기록해야 한다. [그림 7-3]

Forward Adverse-Load CG Check

forward CG check을 수행하기 위해 비행기, 그리고 forward CG limit의 전방에 위치한 승객 및 항목들을 포함하는 차트를 작성한다. forward limit 뒤에 있는 항목들 중에서는 비행에 필수적인 것만을 포함한다: 조종사, 그리고 minimum fuel.

이 예시에서 조종사(170 파운드)는 forward CG limit보다 뒤에 있다. 연료 또한 forward limit보다 뒤에 있으므로 minimum fuel이 사용된다. weight and balance 목적상 minimum fuel은 rated maximum continuous power에서 30분 동안 작동하는데 필요한 양을 초과하지 않는 것이다. 이는 각 METO(maximum except takeoff) horsepower 당 1/12 갤런으로 간주된다. aviation gasoline은 갤런 당 6 파운드이다. 따라서 METO horsepower를 2로 나누어 minimum fuel에 대한 파운드 값을 결정한다. 이 예시에서 minimum fuel은 115 파운드이다. front seat, rear seat, 그리고 baggage는 모두 forward CG limit보다 뒤에 있다. 따라서 승객이나 수하물은 고려되지 않는다.

그림 7-9와 같은 차트를 만들어 최전방 CG에 대해 적재된 항공기의 CG를 결정한다. 조종사와 minimum fuel로만 구성될 경우 CG는 +36.6이다. 이는 해당 무게에 대해 허용되는 최전방 CG(+33.0)보다 후방에 위치한다.

Aft Adverse-Load CG Check

rearward CG check을 수행하기 위해 개조 이후의 항공기 empty weight 및 EWCG를, 그리고 aft CG limit(46.0) 후방에 적재된 모든 탑승자 및 항목을 포함하는 차트를 작성한다. 그러나 이 한계의 앞에 위치한 조종사는 비행에 필수적이므로 반드시 포함되어야 한다. 이 예시에서 조종사만이 front seats를 차지한다. 연료의 CG가 aft limit 뒤에 있으므로 full fuel을 사용한다. 또한 maximum allowable baggage, 그리고 rear seat passengers의 공칭 무게(170 파운드)를 사용한다.

이러한 적재 조건에서 CG는 +45.8에 위치한다. 이는 aft limit인 +46 보다 앞에 위치한다. [그림 7-10]

Ballast

대부분의 최신 비행기는 CG가 허용 한계를 벗어나도록 적재될 수 있다. weight and balance data의 placards and loading instructions는 이러한 CG 배치를 방지하는 제한 사항을 알려준다. 그림 7-11은 비행기의 baggage compartment에 놓이는 전형적인 placard이다. 항공기의 CG가 허용 한계를 벗어나면 보통 ballast를 통해 CG를 다시 되돌릴 수 있다.

Temporary Ballast

특정 비행 조건에 대한 균형을 조정하기 위해 temporary ballast가 baggage compartments에 적재되는 경우가 있다. temporary ballast는 “Ballast XX Pounds – Removal Requires Weight and Balance Check.”라 표시된다. 비행 도중 temporary ballast의 위치가 이동하지 않도록 단단히 고정되어야 한다. 이때 baggage compartment의 구조적 한계가 초과되어서는 안 된다. 항공기 무게를 측정하기 전에는 모든 temporary ballast를 제거해야 한다.

Temporary Ballast Formula

승객이나 화물을 이동시킴으로써, 혹은 temporary ballast를 추가함으로써 비행기의 CG를 허용 범위 이내로 배치시킬 수 있다.

Permanent Ballast

수리나 개조로 인해 항공기 CG가 허용 한계를 벗어나는 경우에는 permanent ballast가 설치될 수 있다. permanent ballast는 보통 납덩어리로 만들어진다. 이는 붉은색으로 칠해져 있으며 “Permanent Ballast-Do Not Remove”라 적혀있다. permanent ballast는 조종에 방해가 되지 않도록, 그리고 기동이나 착륙으로 인해 이탈되지 않도록 부착되어야 한다.

CG를 허용 한계 이내로 가져오는데 필요한 ballast 무게를 결정하기 위해선 두 가지를 알아야 한다: CG가 허용 한계로부터 벗어난 거리, 그리고 원하는 CG 위치와 ballast 사이의 거리.

1,876 파운드의 empty weight를 가진 비행기가 개조되어 EWCG가 +32.2로, 그리고 CG range가 +33 ~ +46으로 변경되었었다. EWCG를 +32.2에서 +33.0으로 이동시키기 위해선 permanent ballast를 설치해야 한다. station 228에 ballast를 지탱할 수 있을 정도로 튼튼한 bulkhead가 있다.

필요한 ballast의 무게를 결정하기 위해 그림 7-13의 공식을 사용한다.

bulkhead(station 228)에 부착된 7.7 파운드의 납덩어리는 EWCG를 적절한 forward limit(+33)으로 다시 이동시킨다. 이 블록을 빨간색으로 칠한 다음 “Permanent Ballast-Do Not Remove”라 표기한다.

※ CG를 이동시킬 수 있는 세 가지 방법이 있다.

1) 승객 및 화물의 이동

2) 화물의 추가 탑재, 혹은 적하

3) Ballast

승객과 화물을 포함하지 않는 항공기의 무게중심은 보통 AFT limit을 벗어난다. 이러한 상황은 ferry flight 시 자주 발생한다. 이 경우 CG를 전방으로 이동시키기 위해 ballast fuel을 center tank에 탑재할 수 있다. ballast fuel을 탑재한 경우 해당 연료를 사용해서는 안 된다(대한항공 weight and balance 참조).