Instructor-pang

착륙을 위해 공항에 도착할 때 다음 사항을 고려한다:

∙조종사는 패턴에 진입하기 전에 적절한 장주 패턴 고도를 알고 있어야 한다. 그리고 entry leg에 establish 되기 전까지는 항적으로부터 떨어져 있어야 한다.

∙장주 패턴은 보통 착륙 활주로의 중간에 abeam 되는 downwind leg 지점을 향해 45도 각도로 진입된다.

∙조종사는 entry leg가 전체 장주 패턴을 명확하게 볼 수 있을 만큼 충분한 길이인지, 그리고 패턴 및 접근에 대한 경로를 계획하는데 충분한 시간을 허용하는지 확인해야 한다.

∙하강하면서 장주 패턴에 진입하면 충돌 위험이 발생하므로 피해야 한다.

downwind leg는 착륙 활주로에 평행하게 비행하는 경로이다. 그러나 의도하는 착륙 방향과는 반대이다. 이 구간은 대략 착륙 활주로에서 1/2~1 마일 간격으로 비행 되어야 한다. 또한 명시된 장주 패턴 고도로 비행 되어야 한다. downwind leg를 비행할 때 조종사는 모든 before landing checks를 완료해야 한다. 만약 항공기가 retractable landing gear를 장착하고 있다면 landing gear를 내린다. 패턴 고도는 최소한 착륙 활주로의 approach end에 abeam 되기 전까지 유지되어야 한다. 이 지점에서 조종사는 출력을 감소시키고 하강을 시작해야 한다. 조종사는 활주로의 approach end에 abeam 된 지점을 지나 활주로의 approach end로부터 대략 45도인 지점까지 downwind leg를 계속해서 비행한다. 그리고 base leg를 향해 medium bank로 선회를 수행한다. 조종사는 배풍을 고려해야 하며 downwind에서 너무 많이 하강해서는 안 된다. 이는 base leg에서도 계속 하강하기 위한 충분한 고도를 갖추기 위함이다.

Base leg는 downwind leg와 final approach leg 사이의 장주 패턴 전환 구간이다. 바람 조건에 따라서, 조종사는 의도하는 touchdown 지점으로의 점진적 하강을 허용하기 위해서, 착륙 활주로 끝으로부터 충분한 거리를 두어 base leg를 만들어야 한다. 바람 상황에 따라 조종사는 착륙 활주로의 approach end로부터 충분한 거리에 base leg를 설정하여 의도하는 착륙 지점을 향해 점진적으로 하강할 수 있도록 해야 한다. base leg에서 비행기의 ground track은 착륙 활주로의 연장된 중심선에 수직이다. 만약 편류를 보상하기 위해 바람을 향하여 선회하였다면 비행기의 세로축은 ground track과 연장되지 않을 수 있다.

base leg에서 final approach로 선회하기 전에 조종사는 final approach에 이미 establish 된 다른 항공기와 근접하지 않은지 확인해야 한다. 두 대 이상의 항공기가 착륙을 위해 공항에 접근하는 경우 낮은 고도에 있는 항공기가 우선권을 가진다. 조종사는 final approach에 놓인 다른 항공기 앞에 끼어들기 위해, 혹은 다른 항공기를 추월하기 위해 이 규칙을 악용해서는 안 된다. final로의 선회가 충돌 위험을 발생할 경우 go-around나 회피 기동이 적절하다. 다른 항공기를 추월하려는 조종사는 final을 향해 지나치게 가파른 선회를 시도할 수 있다. 만약 다른 항공기와의 거리를 늘리기 위해 선회를 서두른다면 접근을 중단하고 go around를 수행해야 할 수 있다.

final approach leg는 base에서 final로의 선회 완료 시점으로부터 touchdown 지점까지 연장되는 하강 경로이다. 이곳은 아마도 전체 패턴에서 가장 중요한 구간이다. 왜냐하면 의도하는 touchdown 지점으로 접근하는 동안 속도와 하강 각도를 정확하게 제어하기 위해선 신중한 판단이 필요하기 때문이다.

final approach에 놓인 조종사는 안전한 접근에 초점을 맞춘다. 만약 활주로에 항적이 있다면 그 항적이 개방될 수 있는 충분한 시간이 있어야 한다. 만약 그 항적과 충돌할 것으로 보인다면 일찍 go-around를 수행하는 것이 적절할 것이다. go around를 수행하였다면 관제사에게 이를 알린다. 이 구간은 정확한 착륙 표면을 확인하는 좋은 시기이기도 하며 잘못된 활주로, 공항 도로, 유도로에 정렬하는 것을 피할 수 있는 좋은 시기이기도 하다,

upwind leg는 착륙 방향으로 착륙 활주로에 평행하게 비행하는 경로이다. upwind leg는 관제 공항에서 go-around 이후에 비행 된다. 필요한 경우 upwind leg는 장주 패턴의 일부가 된다. 이는 조종사가 go-around를 수행하기 위해 final approach에서 climb altitude로 전환하는 구간이다. safe altitude에 도달하였다면 조종사는 공항의 upwind side를 향해 shallow-bank turn을 시작해야 한다. 이를 통해 활주로의 departing aircraft를 더욱 잘 볼 수 있다.

rectangular pattern의 departure leg는 이륙 활주로에서 연장되는 직진 경로이다. 이 구간은 비행기가 지면을 떠나는 시점에서 시작되며 조종사가 crosswind leg를 향해 90도 선회를 시작할 때까지 계속된다.

이륙 후 departure leg에서 조종사는 곧장 직진하여 상승해야 한다. 만약 장주 패턴에 남아있을 것이라면 장주 패턴 고도로부터 300ft 이내에서 crosswind leg를 향해 선회를 시작한다. 만약 장주 패턴을 떠날 것이라면 조종사는 계속하여 직진하거나, 혹은 장주 패턴 고도에 도달한 후 45도 선회(left-hand 장주 패턴일 경우 좌측으로, right-hand 장주 패턴일 경우 우측으로)로 빠져나간다.

rectangular pattern의 일부인 crosswind leg는 이륙 활주로의 연장된 중심선으로부터 수직이다. 조종사는 upwind leg로부터 대략 90도 선회를 하여 crosswind leg로 진입해야 한다. 조종사는 downwind leg를 향하여 crosswind leg를 계속 비행해야 한다.

만약 이륙 도중 정풍이 불었었다면 이 바람은 이제 비행기의 비행경로에 거의 수직이 될 것이다. 그 결과 조종사는 crosswind leg에 있는 동안 바람을 향해 비행기를 약간 돌려놔야 한다. 이를 통해 활주로의 연장된 중심선에 수직인 ground track을 유지할 수 있다.

모든 선회의 기본 개념은 동일하다. 허나 급선회를 처음으로 시연 및 수행할 경우 조종사는 다음 사항들에 노출된다:

1. 높은 G-forces

2. 비행기 고유의 overbanking tendency

3. 날개가 steep bank에 놓이면 양력의 수직 성분이 상당히 손실됨

4. 상당한 pitch control 압력

5. 선회 도중 일정한 속도로 고도를 유지하기 위해선 출력 증가가 필요함

이전 장에서 설명하였듯 비행기에 bank가 가해지면 총 양력이 수직 성분과 수평 성분으로 나뉜다. 일정한 고도를 유지하기 위해 조종사는 양력의 수직 성분이 고도를 유지하기에 충분할 정도로 받음각을 증가시킨다. 그리고 속도 유지를 위해 필요한 만큼 출력을 증가한다. 모든 level turn과 마찬가지로 steep turn 도중 발생한 양력의 수평 성분이 비행기를 선회시키는데 필요한 힘을 제공한다. 특정 bank angle로 level turn을 수행할 경우 속도나 비행기에 상관 없이 동일한 하중 계수가 생산된다. 하중 계수는 중력과 원심력의 벡터 덧셈이다. 45도 bank로 level turn을 수행할 경우 하중 계수는 1.41이다. 60도 bank로 level turn을 수행할 경우 하중 계수는 2.0이다. 하중 계수 2.0에서 항공기(그리고 그 탑승자)의 실질적인 무게는 두 배이다. 이러한 힘을 처음 경험할 경우 조종사는 방향 정위와 움직임에 어려움을 겪을 수 있다. 60도를 초과하는 bank로 level turn을 수행할 경우 하중 계수가 상당히 증가한다는 것을 알아야 한다. normal category general aviation airplane은 최대 3.8의 하중 계수를 수용할 수 있다. 75도 bank로 level turn을 수행할 경우 이 한계가 초과된다.

급선회는 비행기의 design maneuvering speed(VA), 혹은 operating maneuvering speed(VO) 미만에서 수행되어야 한다. 이는 높은 하중 계수 때문이다. 비행기에 높은 bank angle이 가해질 경우 특정 속도에 대한 최대 선회 성능이 달성된다. 각 비행기의 level turn 성능은 이용 가능한 출력, 그리고 구조적 및 공기역학적 설계에 의해 제한된다. 비행기의 limiting load factor는 비행기의 구조적 한계나 실속을 초과하지 않고 수평을 유지할 수 있는 최대 bank를 결정한다. 하중계수가 증가하면 실속 속도도 증가한다. 예를 들어 실속 속도가 50kt인 항공기가 45도 steep turn을 수행할 경우 60kt에서 실속에 진입하게 된다. 여기서 60도로 bank를 증가시키면 항공기는 70kt에서 실속에 진입하게 된다. 실속 속도는 하중계수의 제곱근으로 증가한다. 수평 비행 도중 bank가 증가하면 실속 속도와 VA 속도간의 차이가 줄어든다. VA나 VO 이하의 속도에서는 비행기가 design load limit을 초과하기 전에 실속에 빠질 것이다.

또한 비행기는 Chapter 3, Basic Flight Maneuvers에서 설명하였던 “overbanking tendency”를 나타낼 것이다. 대부분의 비행 기동 도중에는 bank angle이 충분히 얕기 때문에 비행기는 세로축에 대하여 positive stability나 neutral stability를 나타낸다. 허나 bank angle이 가팔라질 경우 의도적으로 aileron 압력을 반대쪽으로 가하지 않는 한 비행기가 bank 방향으로 계속하여 선회할 것이다. 또한 조종사는 효율적인 삼타일치를 필요로 하는 다양한 좌선회 경향(예를 들어 P-factor)을 유념해야 한다. 급선회 수행 시 yaw의 상당 부분이 지표면으로부터 멀어지는, 그리고 지표으로 향하는 움직임으로 나타나기 때문에 혼란스러울 수 있다.

모든 기동을 시작하기 전에 조종사는 해당 지역에 다른 항적이나 위험 요소가 없는지를 확인해야 한다. 또한 선회로부터 언제 rollout을 시작할지를 가늠하기 위해 멀리 있는 참조점을 선택해야 한다. 제조업체의 권장 진입 속도(VA 혹은 VO)를 설정한 후 45 ~ 60도 사이의 bank로 부드럽게 선회한다. bank angle이 설정되는 동안 받음각을 증가시키기 위해 elevator back pressure를 부드럽게 적용한다. 그리고 보통 30도 bank 이전에 출력을 증가한다. 받음각이 증가하면 항력 또한 증가하므로 속도를 유지하기 위해선 출력이 추가되어야 함을 명심해야 한다. 특정 bank에 도달한 후 조종사는 고도 유지를 위해 elevator에 상당한 힘이 들어간다는 것을 알게 된다.

실기시험표준서는 급선회에 대한 trim 조건을 명시하지 않는다. trim 사용 여부는 비행기 특성, trim system의 속도, 그리고 교관 및 학생의 선호도에 따라 결정된다. bank angle이 증가함에 따라 elevator-up trim과 engine power를 증가시킬 경우 높은 받음각을 유지하는데 필요한 조종간 압력이 일부(혹은 전부)가 제거된다. 단, 만약 trim을 사용하였다면 조종사는 기동이 완료되었을 때 trim과 power를 줄이는 것을 잊지 말아야 한다.

bank angle, 고도, 그리고 방향정위를 유지하기 위해서는 기수와 날개에 대한 수평선의 상대적 위치를 인지해야 한다. 항공기의 자세를 기수만으로 판단하려는 조종사는 고도를 유지하는데 어려움을 겪을 것이다. 기수와 날개에 대한 수평선의 상대적 위치를 확인하는 조종사는 고도 유지를 더 잘할 것이다. 고도의 오차는 급선회를 수행하는데 있어 주된 실수이다. pitch attitude의 미세한 조정은 elevator back pressure만으로 이루어진다. 허나 급선회 도중 기수가 지나치게 낮아져서 짧은 시간만에 고도가 크게 떨어지는 것은 드문 일이 아니다. 이러한 고도 손실이 발생한 경우 조종사는 다음과 같은 방법으로 이를 회복할 수 있다. 먼저 선회 반대 방향으로 aileron/rudder를 가하여 bank angle을 감소시킨다. 그리고 elevator back pressure를 가하여 pitch attitude를 증가시킨다. 과도한 nose-low 및 steep bank 상황에서 elevator만을 사용하여 회복을 시도할 경우 bank가 더 가팔라지며 비행기에 과도한 응력이 가해진다.

급선회 기동이 시작된 heading에서 날개가 수평이 될 수 있도록 rollout 타이밍을 맞춰야 한다. 좋은 rule of thumb는 종료 지점 heading에 도달하기 전에 bank 양의 1/2 지점에서 rollout을 시작하는 것이다. 예를 들어, 만약 우측 급선회가 heading 270에서 시작하였고 bank angle이 60도라면 조종사는 30도 이전인 heading 240에서 rollout을 시작해야 한다. rollout을 하는 도중 고도와 속도를 유지하기 위해 elevator back pressure, trim(만약 사용되었다면), 그리고 출력을 점진적으로 줄여야 한다.

급선회와 관련된 일반적인 실수들:

1. 주변을 확인하지 않음.

2. 기동 entry/rollout 도중 pitch 조작이 적절하지 못함.

3. 고도가 상승하거나 하강함.

4. 일정한 bank angle을 유지하지 못함.

5. 삼타일치가 미흡함.

6. trim 사용이 효율적이지 못함.

7. 출력 사용이 효율적이지 못함.

8. 속도 제어가 부적절함.

9. 방향감각을 상실함.

10. 시계 참조가 아닌 계기 참조로 기동을 수행함.

11. 기동 도중 다른 항적을 확인하지 않음.

12. 회복을 너무 빨리 시작함.

13. 특정 heading에서 rollout을 수행하지 못함.

1. 주변을 확인하지 않음

2. 기동 entry/rollout 도중 pitch 조작이 부적절함

3. 바람을 보상하기 위한 bank angle 수정이 이루어지지 않음

4. 삼타일치가 미흡함

5. trim이 효율적이지 못함

6. 속도 조절이 부적절함

7. 방향감각을 상실함

8. 외부 참조가 아닌 계기 참조로 기동을 수행함

9. 기동 도중 다른 항적을 확인하지 않음

10. 지정된 heading이나 참조점에서 선회가 완료되지 않음

chandelle은 특정한 두 단계로 이루어진다: 첫 번째 90도 선회와 두 번째 90도 선회. 첫 번째 90도 선회는 일정한 bank와 변화하는 pitch로 이루어진다. 그리고 두 번째 90도 선회는 일정한 pitch와 변화하는 bank로 진행된다. 첫 번째 90도 선회 동안 조종사는 bank angle을 설정할 것이고, 출력을 증가할 것이고, 그리고 90도 지점에서 최대 pitch-up이 만들어지는 비율로 pitch attitude를 증가시킬 것이다. 90도 지점에서 만들어진 최대 pitch-up attitude가 남은 기동 동안 유지된다. 만약 pitch attitude가 너무 낮다면 비행기의 속도는 실속 속도 직전까지 감소하지 않을 것이다. 만약 pitch attitude가 너무 높다면 기동이 끝나기 전에 비행기는 공기역학적으로 실속에 빠질 수 있다. 90도 지점에서 이루어진 pitch attitude를 유지하면서 조종사는 180도 지점에서 비행기가 날개 수평이 되도록 천천히, coordinate하게, 그리고 일정한 비율로 rollout을 시작한다. rollout 속도가 너무 빠르거나 느리다면 비행기 날개가 수평이 되었을 때 선회를 완료하지 못하거나, 혹은 180도 선회를 초과한다.

chandelle을 시작하기 전에 flap과 landing gear(retractable인 경우)는 UP position으로 되어있어야 한다. 공역에 다른 항적이나 위험이 없는지 제대로 확인한 후 기동을 시작해야 한다. 기동은 직진 수평 비행에서, 혹은 얕은 하강 자세에서 제조업체의 권장속도(대부분의 경우 이는 비행기의 VA 혹은 VO)로 시작되어야 한다. [그림 10-3A] 적절한 시작 속도가 만들어진 후 지정한 bank angle로 부드럽게 coordinated turn을 시작한다. bank angle(일반적으로 30도)이 만들어지면 elevator back pressure를 부드럽게 일정한 비율로 적용함과 동시에 권장된 세팅으로 출력을 증가시키면서 상승 선회를 시작한다. fixed-pitch propeller 비행기의 경우 RPM 한계를 넘지 않도록 throttle을 설정해야 한다. constant-speed propellers 비행기의 경우 정상 순항 출력, 혹은 상승 출력 중 알맞은 것으로 설정될 수 있다. [그림 10-3B]

Chandelle 도중 속도가 계속하여 줄어들기 때문에 좌선회 경향(예를 들어 P-fatcor)이 큰 영향을 미친다. 속도가 감소함에 따라 비행기의 coordination을 위한 right rudder pressure가 계속해서 증가한다. 조종사는 신체적으로 slipping 하거나 skidding 하는 것을 감지하고, turn-and-slip이나 turn coordinator의 ball을 훑어보고, 그리고 적절한 조종을 하여 coordination을 유지한다.

조종사는 90도 지점에서 만들어진 pitch attitude를 유지하면서 일정한 비율의 bank로 부드럽게 roll out을 시작해야 한다. 90도 지점까지 선회하는 동안 bank angle이 고정되어 있지만 속도가 감소하기 때문에 overbanking tendency가 증가함을 기억하라. [그림 10-3C] 그 결과 90도 지점에서 rollout이 시작되기 전까지는 bank angle을 고정하기 위해 ailerons를 적절히 사용해야 한다. rollout이 진행됨에 따라 양력의 수직 성분이 증가한다. 그러나 속도가 계속하여 감소하기 때문에 pitch attitude가 낮아지는 것을 막기 위해선 elevator back pressure를 약간 증가해야 한다.

chandelle이 완료될 즈음에는 속도가 제일 낮고 right rudder pressure가 상당하다(특히 left chandelle에서 roll out을 할 때. 왜냐하면 left adverse yaw와 p-factor와 같은 left-turning tendencies 때문). [그림 10-3D] right chandelle에서 roll out을 할 때 yawing moment가 우측으로 발생하여 left-turning tendency의 일부를 상쇄한다. right chandelle에서 roll out을 하는 도중 비행기에 따라 left rudder가 거의 필요하지 않거나, 혹은 right rudder의 감소가 필요하다. 180도 선회가 완료되면 날개는 수평이 되어야 하고, 속도는 power-on stall speed보다 약간 높아야 하며, 비행기 pitch-high attitude를 잠시 유지해야 한다. [그림 10-3E]

비행기가 제어 하에 놓이면 pitch 자세를 감소하여 직진 수평 순항 비행으로 되돌아갈 수 있다.

chandelle을 할 때 공통된 실수:

1. 주변을 확인하지 않음

2. initial bank가 너무 적어 실속 진입

3. initial bank가 너무 많아 최대 성능을 얻는데 실패

4. 초기 자세 완성 이후 bank가 증가

5. 90도 지점에서 회복을 시작하지 않음

6. 두 번째 90도 선회 도중 bank를 roll out할 때 pitch attitude가 증가함

7. 180도 지점에 도달하기 전에 날개를 수평으로 만듦

8. 회복 도중 pitch attitude가 낮아져서 속도가 실속 속도보다 훨씬 높음

9. 조종간 적용이 부드럽지 못함

10. coordination 부족

11. 기동 도중 어느 지점에서든 실속 발생

12. 상승 기동을 하지 않고 급선회를 수행

13. 기동 도중 다른 항적을 확인하지 않음

14. 시계 참조가 아닌 계기 참조로 기동 수행