Instructor-pang

Elementary Eights

elementary eight는 비행기가 숫자 8 모양과 유사한 경로를 지면에 그리는 기동들이다. 초급 기동부터 고급 기동까지 다양한 종류의 eight 기동들이 있다. 각각의 eight 기동은 조종사의 삼타일치 기술을 발달시키고, 선정한 지상 참조물에 대한 인식을 강화하며, 주의 분배를 강화하여 비행이 기계적이기 보다는 본능적이게 되도록 하기 위해 만들어졌다. eight 기동은 선정한 지상 참조물에 더 큰 집중을 필요로 한다; 그러나 eights 기동의 진짜 의의는 조종사가 정밀하게 비행할 수 있는 능력을 발달시킨다는 것이다.

elementary eight는 eights along a road, eights across a road, eights around pylons를 포함한다. 이 기동들은 각각 turn around a point가 변화된 것이다. 각 eight 기동은 두 개의 지상 참조물을 사용하여 비행기가 한 방향을 선회한 후 반대 방향을 선회한다 - 마치 8 모양처럼.

eight 기동들은 다음 목적을 위해 만들어졌다:

• 비행기와 지상 참조물 사이의 명확한 관계 유지를 유지하는 조종사의 기술 발달.

• 선회 및 직진 비행 도중 비행경로와 지상 참조물, 조종간 제어, 그리고 바깥 위험 확인 및 계기 지시 확인 사이에 주의를 분배하는 조종사의 능력 발달.

• 기동을 수행하기 전에 기동의 각 특정 부분들, 그리고 전체적인 기동을 시각화하는 기술 발달.

• 선회 도중 bank angle을 조절하기 위한 조종간 제어가 직관적으로 이루어지도록 하는 기술 발달(선회 도중 groundspeed가 변화하기 때문에 일정한 선회 반경을 유지하려면, 그리고 적절한 지상 경로를 유지하려면 bank angle을 조절해야 함).

Eights Along a Road

Eights along a road는 지상 경로가 서로 반대인 두 개의 360도 선회로 구성되는 ground reference maneuver이다. 각 360도 선회의 중심을 통과하는 가상의 선은 직선 지상 참조물(도로, 철도, 울타리, 송유관, 등등)과 수직이다 [그림 7-7]. 다른 ground reference maneuvers와 마찬가지로 이 기동의 목적은 편류 수정, 지상 참조물로부터의 방향정위 유지, 그리고 일정한 고도를 유지하는 동안 주의 분배를 더욱 발전시키는 것이다.

 

eights along a road는 직선 지상 참조물로 바람이 평행하게, 혹은 수직으로 부는 상태에서 수행될 수 있다. 조종사는 바람이 수직으로 부는 직선 지상 참조물을 정해야 한다. 그리고 직선 참조물의 직상공에 평행하게 비행기를 위치시킨다. 이는 비행기를 측풍에 놓이게 만들기 때문에 조종사는 적절한 wind correction angle로 편류를 수정해주어야 한다.

이제부터의 설명은 그림 7-7에 나타나 있다. 비행기는 처음에 바람에 수직인 측풍 쪽에 위치하며 지상 참조물 상공에 위치한다. 첫 번째 선회는 우선회로 배풍 구간으로 향한다. 선회가 시작되면 초기에는 medium bank가 필요하다. 그리고 항공기가 배풍에 곧장 위치할 때까지 bank angle이 점진적으로 최대로 증가한다. 비행기가 배풍에서 측풍으로 선회하는 동안 bank angle을 점진적으로 감소해야 한다. 왜냐하면 groundspeed가 감소하기 때문이다; 배풍에서 측풍까지 2/3를 선회하는 동안 groundspeed가 절반 감소한다.

조종사는 wind correction angle이 정확하도록 bank angle을 조정해야 하며 bank angle을 감소하는 속도 또한 제어해야 한다. 비행기의 우측에서 바람이 분다고 가정했을 때 비행기의 heading은 약간 안쪽으로 향해야 한다. 비행기가 첫 180도 선회를 하였을 때 비행기는 측풍에 위치하며 최대 wind correction angle이 이루어져야 한다.

정풍을 향해 선회가 계속됨에 따라 비행기의 groundspeed는 감소한다. 따라서 조종사는 선회율을 낮추기 위해 bank angle을 줄여야 한다. 만약 조종사가 bank angle을 줄이지 않는다면 높은 선회율로 인해 선회가 조기에 완료될 것이다. 바람은 비행기를 downwind 쪽으로 편류시킴과 동시에 groundspeed를 느리게 만든다. 만약 필요한 bank angle보다 가파른 bank를 사용할 경우 비행기의 선회율이 너무 빨라질 것이다. 그러면 비행기는 지상 참조물로 되돌아가기 전에 선회를 완료할 것이다.

비행기가 정확히 정풍(첫 선회의 270도 지점)에 위치할 때는 wind correction 없이 shallow bank를 유지해야 한다. 비행기가 다시 측풍으로 선회할 때 groudnspeed가 증가하기 시작한다. 그러므로 360도 선회 완료 시 지상 참조물에 도달하기 위해서 조종사는 bank angle을, 그리고 그에 상응하는 선회율을 비례적으로 조절해야 한다. 조종사는 returning rate와 closure rate를 판단할 때 발생한 이전의 오류들을 수정하기 위해 bank angle을 변화시킬 수 있다. 조종사는 비행기가 출발 지점 상공에서 직진 수평이 되도록 rollout 타이밍을 조정해야 한다. 또한 직진 지상 참조물 상공을 유지할 수 있도록 충분한 편류 수정이 이루어져야 한다. 바람이 이제 왼쪽에서 불어온다 가정하였을 때 비행기는 좌측 wind correction angle로 수정되어야 한다.

wind correction이 설정된 상태에서 지상 참조물을 따라 직진 수평 비행을 잠시 수행한 후 조종사는 upwind 방향의 지상 참조물로부터 360도 선회를 시작하기 위해 반대쪽으로 medium bank 선회를 시작해야 한다. 바람은 비행기의 groundspeed를 감소시킬 것이다. 또한 비행기를 지상 참조물을 향해 편류시킬 것이다. 따라서 조종사는 일정한 선회 반경을 설정하기 위해 정풍을 향한 첫 90도 선회 동안 bank를 천천히 줄여야 한다. 그다음 90도 선회 도중에는 groundspeed가 증가하기 때문에 일정한 선회 반경을 유지하기 위해, 그리고 180도 지점에 도달하기 전에 적절한 wind correction angle을 만들어내기 위해 조종사는 bank angle을 증가시켜야 한다.

남은 180도 선회를 하는 동안 바람은 배풍, 그 이후에는 측풍으로 변화한다. 이전의 배풍 및 측풍 설명과 마찬가지로 조종사는 배풍 구간에 도달 시 bank angle을 증가시켜야 하며 측풍 구간에 도달 시 bank angle을 감소시켜야 한다. 또한 roll in 및 roll out 속도는 선회 도중 groundspeed가 얼마나 빠르게 변화하는지에 일치되어야 한다. 정풍이나 배풍 구간에서 측풍 구간으로 선회할 때 90도 선회의 2/3 지점에서 groundspeed 변화의 절반이 발생함을 기억하라. 남은 절반의 groundspeed 변화는 남은 1/3의 선회에서 발생한다. 이와 반대로 측풍 구간에서 정풍이나 배풍 구간으로 선회할 때 90도 선회의 1/3 지점에서 groundspeed 변화의 절반이 발생한다. 남은 절반의 groundspeed 변화는 남은 2/3의 선회에서 발생한다.

eights along a ground reference를 성공적으로 수행하려면 조종사는 bank angle의 변화를 부드럽고 정확하게 조절하여 일정한 선회 반경과 편류 상쇄를 유지할 수 있어야 한다. 이러한 수정을 예측할 수 있는 속도는 전반적인 기동의 정확성, 그리고 주의(attention)의 양(이는 외부의 위험 및 계기 지시의 스캐닝과 연관)에 직접적으로 영향을 미친다.

Eights Across A Road

이 기동은 eights along a road를 변화시킨 것이며 동일한 원리와 기술을 수반한다. 주된 차이점은 8 모양의 각 고리를 완료하였을 때 비행기가 특정 지상 참조점, 혹은 교차 지점을 지나야 한다는 것이다. [그림 7-8]

 

고리들은 도로를 가로질러야 하며 바람은 고리들에 수직이어야 한다. 참조점을 지날 때마다 그 가로지르는 각이 같아야 하며 비행기의 날개는 수평이어야 한다. eight 기동은 또한 참조점 직상공에서 바로 반대쪽 bank로 roll 하면서 수행될 수 있다.

Eights Around Pylons

eights around pylons는 turns around a point에서 사용된 편류 수정과 같은 원리 및 기술을 사용하는 ground reference maneuver이다. 그리고 다른 ground tack maneuvers와 같은 목적을 가진다. eights around pylons는 “pylons”라 불리는 두 개의 지상 참조점을 사용한다. 서로 반대 방향으로 각 pylon 주위를 선회하여 8 모양의 경로를 그린다. [그림 7-9]

 

이 패턴은 pylons 사이에서 배풍을, 그리고 pylons 바깥에서 정풍을 비행하는 것을 포함한다. 하나의 pylon에서 다른 pylon을 향해 비스듬히 나아가는 동안 짧은 순간의 직진 수평비행을 포함할 수 있다. pylon들은 바람에 수직을 이루는 선상에 위치해야 한다. 비행기가 downwind heading인 상태에서 pylon들의 중간 지점을 통과할 때 기동이 시작되어야 한다. pylon들 사이의 거리, 그리고 풍속이 각 선회 동안 pylons로부터 일정한 선회 반경을 유지하기 위한 초기 bank angle을 결정한다. 매 선회 진입 직후, 그리고 매 선회로부터 rollout 하기 직전에 steepest bank가 필요하다(즉, 비행기가 downwind로 향하고 groundspeed가 가장 높은 때). shallowest bank는 비행기가 upwind로 향하고 groundspeed가 가장 낮은 때 이다.

다른 ground reference maneuvers와 마찬가지로 bank angle이 변화해야 하는 정도는 풍속에 달려있다. 만약 비행기가 한 번의 선회에서 다음 선회를 향해 비스듬히 진행한다면 매 선회로부터의 rollout은 충분한 wind correction angle과 함께 적절한 heading에서 완료되어야 한다. 이는 잠깐의 직진 수평비행 이후 비행기가 그다음 pylon을 선회 시 이전과 같은 선회 반경이 만들어질 수 있는 지점에 도달하도록 하기 위함이다. 직진 수평 구간은 양쪽 원형 패턴에 반드시 접해야 한다.

Common Errors

elementary eights를 수행하는데 일반적인 실수:

1. 처음에, 그리고 기동 도중 주변을 충분히 확인하지 않음.

2. 지상 참조물 선택이 적절치 못함.

3. 기동 진입 전에 일정한 수평 고도를 설정하지 못함.

4. 기동 도중 적절한 고도 제어를 유지하지 못함.

5. 풍향을 제대로 산정하지 못함.

6. 일정한 반경의 선회를 제대로 수행하지 못함.

7. 부드럽고 연속적인 방법으로 조종간을 제어하지 못함.

8. 적절한 wind correction angles를 설정하지 못함.

9. 삼타일치를 적용하지 못하여 slips 혹은 skids 발생.

10. 기동 진행 중 방향정위 유지 실패.

Eights-on-Pylons

eights on pylons는 가장 상급의, 그리고 가장 어려운 ground reference maneuvers이다. 수반되는 기술로 인해 eights-on-pylons는 비행기의 직관적 조작을 발달하는데 있어서 타의 추종을 불허한다. pivot points에 대한 특정 시각적 참조를 유지하기 위해 고도가 변화한다는 점을 제외하고는 eights around pylons와 유사하다.

eight on pylons를 수행할 때 조종사는 비행기의 가로축에 평행한 선이 조종사의 눈에서 pylon까지 뻗어 있다고 상상한다. 이 선을 따라 비행기는 pylon을 중심으로 선회하는 것처럼 보인다. 다시 말해, 만약 팽팽한 줄이 조종사의 눈에서 pylon으로 연장되어 있다면 비행기가 pylon을 중심으로 선회할 때 그 줄이 가로축에 평행하게 유지될 것이다. eight on pylon의 목적은 조종사의 눈에서 pylon까지의 줄을 가로축에 평행하게 유지하는 것이다. 비행기가 pylon을 중심으로 선회하는 동안 줄이 가로축과 각을 이루어서는 안 된다. [그림 7-10] 교관들은 eight on pylon을 설명할 때 pylon에 대한 적절한 시각적 기준선을 나타내기 위해 종종 “wingtip”이라는 용어를 사용한다. 이러한 설명은 옳지 않다. high-wing, low-wing, 그리고 tapered-wing, 뿐만 아니라 tandem이나 side-by-side seating 비행기들은 모두 조종사의 눈에서 wingtip까지 서로 다른 각도를 나타낸다.

 

높은 고도에서 기동을 시연해본 후에 조종사는 출력을 감소하고 maneuvering speed로 하강을 시작하면서 pylon으로부터 medium bank 선회를 계속해야 한다. pylon에 대한 시각적 참조선의 후방 움직임은 고도 감소에 따라 늦춰질 것이고 결국 잠시 멈출 것이다. 조종사가 pivotal altitude 이하로 계속 하강한다면 pylon에 대한 시각적 참조선이 앞으로 움직일 것이다.

시각적 참조선이 지면으로부터 움직이는 것을 멈추는 고도가 pivotal altitude이다. 만약 비행기가 pivotal altitude 이하로 하강하면 조종사는 시각적 참조선이 뒤로도, 혹은 앞으로도 움직이지 않고 pylon을 중심으로 선회할 수 있는 지점까지 고도를 회복해야 한다. 이와 동시에 속도 유지를 위해 출력을 증가시켜야 한다. 이런 식으로 조종사는 비행기의 pivotal altitude를 결정할 수 있다.

pivotal altitude는 groundspeed의 변화에 따라 달라진다. 배풍에서 정풍으로 선회 도중 heading은 계속하여 변하기 때문에 groundspeed가 끊임없이 변화한다. 따라서 선회 도중 올바른 pivotal altitude가 약간씩 변화한다. 조종사는 pylons에 대한 시각적 참조선을 유지하기 위해 필요하다면 상승, 혹은 하강으로 이를 조절해야 한다.

적절한 pylon의 선택하는 것은 eights on pylons를 성공적으로 수행하는데 있어 중요한 요소이다. 조종사가 하나의 pylon으로부터의 선회를 마치고 다음 pylon으로 향할 때 pylon들을 볼 수 있을 정도로 충분히 저명해야 한다. pylon들은 선회를 위한 계획을 세울 수 있을 정도로 충분한 간격이 주어져야 한다. 그러나 pylon들 사이에 불필요한 직신 수평 비행을 유발할 정도로 멀리 떨어져 있지 않아야 한다. pylon 사이의 거리는 직진 수평 비행이 3에서 5초 지속 되도록 해야 한다. 선정된 pylon들은 또한 같은 높이를 가져야 한다. 왜냐하면 몇 피트 이상의 차이로 인해 각 선회 사이에 상승, 혹은 하강을 필요하게 만들기 때문이다. 조종사는 바람 방향에 수직으로 놓인 직선상에 두 개의 pylon을 선택해야 한다.

조종사는 비행 전 계획 도중 pivotal altitude를 추정해두어야 한다. 기상 보고, 그리고 그 지역에서 비행한 다른 조종사와의 협의는 풍향 및 풍속을 제공할 수 있다. 만약 참조물이 이미 알고 있는 것이라면(많은 교관들은 이미 이러한 지상 참조물들을 선정해 둠) sectional chart가 참조물의 MSL을 제공한다. POH는 maneuvering airspeeds의 범위(무게에 기반)를 제공한다. 그리고 적절한 pivotal altitudes를 계산하기 위해 풍향과 풍속이 측정될 수 있다. 조종사는 각 지점(정풍, 배풍, 측풍)에서의 pivotal altitude를 계산해 두어야 한다.

조종사는 pylons 사이의 측풍을 대각선으로 진행하여 첫 번째 pylon의 배풍으로 향함으로써 첫 선회가 바람을 향해 이루어질 수 있도록 기동을 시작한다. pylon이 wingtip의 바로 앞에 나타나는 지점에 비행기가 도달하였을 때 조종사는 시각적 참조선이 pylon과 연장되는 지점을 향해 풍상쪽 날개를 낮춤으로써 선회를 시작하여야 한다. 참조선은 pylon을 중심으로 회전하는 것처럼 보여야 한다. 비행기가 정풍으로 향하는 동안 groundspeed가 감소하여 pivotal altitude가 감소한다. 그 결과 조종사는 pylon의 시각적 참조선을 유지하기 위해 하강해야만 한다. pylon의 정풍 쪽에서 선회가 진행됨에 따라 바람은 점점 측풍이 된다. 이 기동은 일정한 반경으로 선회를 완성할 필요가 없기 때문에 조종사는 편류 수정을 적용할 필요가 없다.

만약 시각적 참조선이 pylon 앞으로 움직일 것처럼 보인다면(pylon이 뒤로 움직이는 것처럼 보인다면) 조종사는 고도를 증가시켜야 한다. 만약 시각적 참조선이 pylon 뒤로 움직일 것처럼 보인다면(pylon이 앞으로 움직이는 것처럼 보인다면) 조종사는 고도를 감소시켜야 한다. rudder를 통해 비행기를 yaw 하게 만들어 날개와 참조선을 pylon 쪽으로 강제로 향하게 만드는 것은 저고도 및 steep bank angles 상태에서 uncoordinated flight로 만든다. 이는 시도되어서는 안 된다.

비행기가 downwind heading으로 선회 할 때 조종사는 선회로부터 rollout 하여 비행기가 두 번째 pylon의 downwind side에 접하는 부분에 대각선으로 진입할 수 있도록 해야 한다. 조종사는 편류를 수정하기 위해 적절한 wind correction angle과 함께 rollout을 완료해야 한다. 이를 통해 비행기는 첫 번째 pylon에 도달한 거리에 상응하는 위치에서 두 번째 pylon의 downwind point에 도달한다.

기동의 시작에서 첫 번째 pylon으로부터 상응하는 지점과 동일한 pylon과의 거리로 항공기가 두 번째 pylon의 배풍 구간에 도달하기 위해, 조종사는 편류 수정을 위해 적절한 바람 수정 각으로 rollout을 마쳐야 한다. 항공기를 yaw하기 위해 rudder를 적용하고, 날개와 참조선을 pylon으로 앞 혹은 뒤로 강제하는 것은 낮은 고도와 steep bank 각에서 항공기를 불균형한 상태로 만들고, 이는 반드시 시도되어서는 안 된다.

이 시점에서 조종사는 시각적 참조선이 pylon과 연장되는 지점으로 풍상쪽 날개를 낮춤으로써 반대 방향 선회를 시작한다. 조종사는 첫 번째 pylon에서 수행한 방법을 이용하여 반대 방향 선회를 계속해야 한다.

즉각적인 수정, 그리고 미세한 조종을 통해 pylon에 대한 시각 참조선을 똑바로 유지할 수 있다(심지어 강한 바람에서도). 조종사는 돌풍이나 부주의로 인해 뒤로 이동한 시각적 기준선을 앞으로 되돌리기 위해 bank angle을 약간 줄이거나, 혹은 앞으로 이동한 시각적 기준선을 뒤로 되돌리기 위해 bank angle을 약간 증가시킴으로써 일시적인 변화를 수정할 수 있다. 연습에 따라 이러한 수정은 거의 눈에 띄지 않을 정도로 미미해질 수 있다. pylon 위치의 변화는 시각적 참조선의 움직임으로 이어짐을 이해하는 것이 중요하다. 고도계를 이용하여 pivotal altitude를 수정하려는 시도는 효과적이지 못하다.

eight on pylons는 shallow에서 steep 범위의 bank angle로 수행된다. [그림 7-14] 선택한 bank가 pivotal altitude를 변화시키지 않음을 조종사는 이해해야 한다. 숙련도가 높아짐에 따라 교관은 학생에게 pylon 선회가 가장 가파른 지점에서 특정 bank angle로 이어지는 거리로 진입하도록 지시하여 기동의 복잡성을 증가시켜야 한다.

 

Common Errors

pylon을 유지하려고 할 때 가장 일반적인 오류는 rudder를 잘못 사용하는 것이다. 시각적 참조선이 pylon으로부터 앞으로 움직이면 많은 조종사들이 날개를 뒤로 yaw 시키기 위해 안쪽 rudder를 가하는 경향이 있다. 참조선이 pylon으로부터 뒤로 움직이면 조종사들은 날개를 앞으로 yaw 시키기 위해 바깥쪽 rudder를 가하는 경향이 있다 조종사는 삼타일치를 위해서만 rudder를 사용해야 한다.

그 외의 일반적인 실수들은 다음과 같다:

1. 처음에, 그리고 기동 도중 주변을 충분히 확인하지 않음.

2. 선회 도중 skidding, 혹은 slipping(rudder를 사용하여 pylon을 유지하려고 시도하거나, 혹은 그 외에).

3. 고도의 지나친 상승 혹은 하강.

4. pylon 선택이 적절하지 못함.

5. 바람을 향하여 pylon 선회를 진입하지 못함.

6. pylon들 사이를 비행할 때 편류를 충분히 보상할 수 있는 heading을 취하지 못함.

7. pylon이 제 위치에 있는 상태에서 선회 진입이 완료되도록 bank 타이밍을 맞추지 못함.

8. 갑작스러운 조작 사용.

9. pivotal altitude를 선택하지 못함.

Chapter Summary

ground reference maneuvers는 사람, 가축, 지역사회, 그리고 조종사의 안전을 위태롭게 하지 않는 곳에서 수행되기 위해 높은 수준의 경계심, 그리고 계획을 필요로 한다. 조종사는 ground reference maneuvers를 수행하는 동안 비행 자세, 그리고 특정한 지상 참조물을 참조하여 비행기를 정확하게 기동하기 위해 삼타일치, 타이밍, 그리고 주의 분배를 배운다. ground reference maneuvers를 숙달한 후 조종사는 특정한 pitch, roll, 그리고 yaw 자세로 비행기를 조종할 수 있어야 한다. 또한 조종사는 편류 수정을 할 수 있어야 하며 지상 참조물과 비교하여 비행기 방향정위를 조절할 수 있어야 한다. 비행의 모든 측면에서 안전이 가장 중요하지만, ground reference maneuvers는 저고도 비행 도중 위험의 완화에 중점을 둔다. 이러한 향상된 기술을 통해 조종사는 일상적인 비행 기동(예를 들어 직진 수평비행, 선회, 상승, 그리고 하강) 능력을 크게 개선한다.

Introduction

비행기의 기계적 작동은 야간이든 주간이든 같다. 비행기는 작동되는 때가 야간인지 주간인지 알지 못한다. 비행기는 그저 조종사의 조종 입력에 반응하고 작동할 뿐이다. 그러나 조종사는 야간 운영의 다양한 측면으로부터 영향을 받는다. 따라서 조종사는 야간 운영 도중 이러한 다양한 측면들을 고려하여야 한다. 몇 가지는 모든 조종사들이 영향을 받는 신체적 한계이다. 그 외에 요구 장비, 절차, 그리고 비상 상황과 같은 다른 사항들도 고려되어야 한다.

14 CFR part 1, section 1.1, Definitions and Abbreviations에 따르면 야간(“night”)은 Air Almanac에서 게재된 바와 같이 현지 시간으로 환산된 end of evening civil twilight와 beginning of morning civil twilight 사이를 의미한다. morning civil twilight는 태양의 기하학적 중심이 수평선 아래 6도일 때 시작하여 일출 시 끝난다. evening civil twilight는 일몰 시 시작되어 태양의 기하학적 중심이 수평선 아래 6도일 때 끝난다. FAA는 특정한 지역에 대한 일출, 일몰, 그리고 civil twilight를 온라인으로 계산하는 방법을 제공한다.

14 CFR part 61, section 61.57(b)(1)에서 최근 비행 경험을 만족시키기 위한 night operations의 야간(night)이라는 용어는 일몰 후 1시간 이후부터 일출 전 1시간을 의미한다, 이 규정에 따르면 90일 이내에 그 기간 동안 3번의 이륙 및 full stop 착륙을 하지 않은 사람은 승객을 태운 항공기의 PIC 역할을 할 수 없다. 14 CFR part 61, section 61.57(b)(1)(i)와 (ii)는 조종사가 이착륙을 직접 수행하길, 그리고 같은 종류∙등급∙형식의 항공기로 이착륙을 수행하길 요구한다. 14 CFR part 61(section 61.57(b)(2))에서 설명된 조건을 충족하기 위해 full flight simulator를 사용하거나, 혹은 그 외의 다른 방법을 사용하고자 하는 경우에는 다른 조건이 적용된다.

이 장에서 설명하는 주제에 대한 지식과 경험을 갖춘 certificated pilots가 아니라면 야간 비행을 시도해서는 안 된다.

Night Vision

조도가 낮은 조건에서 인간은 시력 저하를 경험한다 [그림 11-1]. 시력을 위해 눈과 뇌가 함께 작용하므로 눈의 기능을 이해하면 야간 시력을 크게 향상시킬 수 있는 행동을 취할 수 있다.

Anatomy of the Eye

∙물체에서 나오는 빛은 각막을 지나 동공으로 향한다.

∙동공의 확장/수축은 홍채에 의해 조절된다. 동공은 카메라의 조리개와 유사한 기능을 수행한다(즉, 빛의 양을 조절함).

∙수정체는 동공 뒤에 위치한다. 수정체의 기능은 망막 표면에 빛을 집중시키는 것이다.

∙망막은 안구의 내부 막이다. 망막에는 원추세포와 간상세포라 불리는 감광성 세포가 있다. 망막은 사진 카메라의 필름과 유사한 기능을 수행한다(즉, 이미지를 기록함).

∙황반이라 불리는 망막의 중심(대략 지름이 4.5mm)에는 원추세포가 간상세포보다 더 많이 존재한다. 황반의 정확한 중심에는 중심와라 불리는 아주 자그마한 함몰 부위가 있다. 중심와에는 원추세포만이 존재한다. 원추세포는 주간일 때, 그리고 조도가 높을 때 사용된다. 원추세포는 중심시(central vision)와 관련되어 있으며 이들은 세부 사항을 감지하고, 색깔을 인지하고, 멀리 있는 물체를 식별한다.

∙간상세포는 주로 망막의 주변에 존재한다. 간상세포는 야간일 때, 그리고 조도가 낮을 때 사용된다. 간상세포는 주변시(peripheral vision)와 관련되어 있으며 이들은 위치를 감지한다. 허나 세부사항을 감지하거나 색깔을 인지하는데 간상세포가 사용될 수는 없다.

∙간상세포는 야간 시력을 가능하게 해준다. 햇빛과 달빛에서도  간상세포와 원추세포가 모두 기능하긴 하지만 정상적인 빛이 없어지면 야간 시력 과정이 거의 전적으로 간상세포에 의존한다.

∙빛 에너지(이미지)가 눈에 들어오면 원추세포와 간상세포에 의해 전기 신호로 변환된다. 그리고 전기 신호는 시신경을 통해 뇌의 뒤쪽(후두엽)으로 전달된다. 후두엽은 전기 신호를 해석한 다음 실제 물체의 이미지를 만든다.

Types of Vision

Photopic Vision. 주간일 때, 혹은 조도가 높을 때에는 눈이 중심시(중심와)에 의존한다. 이는 물체의 선명한 이미지와 색깔을 인지 및 해석하기 위함이다. [그림 11-2]

Mesopic Vision. 새벽, 해질녘, 혹은 보름달 아래에서 발생하며 시력과 색각이 감소되는 것이 특징이다. 이러한 조건에서 적절한 시력을 유지하기 위해선 중심시(중심와)와 주변시(간상세포)가 조합되어야 한다.

Scotopic Vision. 야간일 때, 혹은 조도가 낮을 때에는 시력과 색각을 유지하는데 있어 중심시(중심와)가 효과적이지 못하다. 이러한 조건에서 물체를 몇 초 이상 정면으로 바라보면 물체의 이미지가 완전히 사라진다(night blind spot). 대신에 주변시(off center scanning)를 사용하면 어둠 속에서 매우 흐릿한 물체를 볼 수 있다. 

Night Blind Spot

“Night Blind Spot”은 조도가 낮을 때 중심와에 간상세포가 없기 때문에 발생한다. [그림 11-3] 이로 인해 시야의 중심으로부터 5~10도가 영향을 받는다. 만약 야간에 물체를 정면으로 바라보면 물체를 감지하지 못할 수 있다. 조종사와 물체 사이의 거리가 멀어질수록 night blind spot이 더 큰 물체를 감출 수 있다.

Vision Under Dim and Bright Illumination

어둠에 대한 눈의 적응(암순응)은 야간 시력의 또 다른 중요한 측면이다. 어두운 방에 들어간 후 눈이 어둠에 적응하기 전까지는 아무것도 보기 어렵다. 어두운 영화관에 들어갈 때 대부분 이를 경험한다.

시력은 어둠 속에서 점점 빛에 민감해진다. 시력이 어둠에 최대로 적응하는데 최대 30분이 걸릴 수 있다. 항공기의 anti-collision lights를 바라보았다 하여 암순응이 손상되지는 않는다. 왜냐하면 섬광의 지속시간이 아주 짧기 때문이다(1초 미만). 허나 암순응이 완료된 눈으로 밝은 빛(searchlights, landing lights, flares, 등등.)을 1초 이상 바라보면 야간 시력이 일시적으로 손상된다. 빛에 노출될 때 조종사는 한쪽 눈을 감아서 해당 눈의 암순응을 보호할 수 있다(단, 그렇게 하는 것이 안전한 경우).

Factors Affecting Vision

∙주간에는 좋은 해상도 덕분에 멀리 있는 물체를 식별하는데 유리하다. 야간에는 흐릿한 물체의 식별 거리가 제한되며 세부 해상도가 떨어진다.

∙지표면의 참조점이나 수평선이 연기, 안개, 스모그, 연무, 먼지, 얼음 입자, 혹은 그 기타 현상들로 인해 가려질 수 있다. 이는 커다란 수역에 인접한 공항, 혹은 인구 밀도가 낮은 지역에 인접한 공항에서 더더욱 그러하다. 이러한 상황은 수상 비행, 야간 비행, 그리고 저시정 조건 비행 도중 흔히 발생한다.

∙굴절성 눈 장애(예를 들어 근시, 원시, 난시, 노안)는 주간 시력과 야간 시력에 영향을 미친다.

∙스트레스(예를 들어 자가 투약, 음주[숙취 포함], 담배[금단 포함], 저혈당, 수면 부족/피로, 그리고 극심한 정서적 혼란)는 시력을 손상시킬 수 있다.

∙추가 산소 없이 낮은 기압에(주간에는 10,000ft 이상, 그리고 밤에는 5,000ft 이상에) 노출되면 저산소증이 발생하여 시력이 저하될 수 있다.

∙일산화탄소가 혈액에 미치는 영향으로 인해 흡연자들은 지상에 있어도 8,000ft 상공에서 비행하는 것과 유사한 생리적 효과를 경험할 수 있다. 따라서 흡연자는 비흡연자보다 저산소증에 더 취약하다.

∙시력에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 다른 요인으로는 앞 유리의 김, 조종실 및/혹은 계기의 부적절한 조명, 계기 스크래치, 붉은색 조종실 조명, 부적절한 조종실 환경 조절(온도 및 습도), 부적절한 선글라스 및/혹은 맞춤 안경/콘택트렌즈, 그리고 비행 도중 계속되는 시각 업무가 있다. 붉은색 조명은 항공 차트의 색깔들을 왜곡한다. 따라서 조종사는 최적의 야간 시력이 필요한 경우에만 이를 사용해야 한다. 지도와 계기를 읽어야하는 경우에는 흐릿한 백색 조종실 조명을 사용할 수 있다.

∙monovision contact lenses(원시용 콘택트렌즈 하나와 근시용 콘택트렌즈 하나)는 시력을 번갈아서 사용하게 만든다. 즉, 한 번에 한쪽 눈만 사용하고 다른 눈은 사용하지 않아서 양안시(binocular vision)와 깊이 감각이 손상된다. FAA는 비행 도중 이러한 렌즈를 사용하지 말 것을 권장한다.

∙조종실 내 깜박거리는 조명, anti-collision lights, 혹은 그 외 항공기 등화들은 뇌의 기능에 간섭할 수 있다. 드물기는 하지만 1 ~ 20Hz의 주파수에서 이러한 현상이 발생할 수 있다. 이러한 상황이 계속되면 메스꺼움, 어지러움, 의식 불명, 두통, 혹은 혼란이 발생할 수 있다. 조종사는 이러한 불빛들을 없애거나 차단해야 한다.

∙선글라스가 암순응 과정을 도울 수 있다.

Night Illusions

조종사들은 정확한 정보를 얻기 위해 그들의 눈에 의존하기 때문에 착시는 특히 위험하다. 어둡거나 시정이 낮을 경우 조종사는 이러한 착시에 취약해진다. 공간정위상실로 이어지는 두 가지 착시(false horizon과 autokinesis)는 시각 시스템에만 관련되어 있다.

False Horizon

하늘은 맑고 지상엔 불빛이 있는 야간에 비행할 경우 지상의 불빛과 별을 구분하기 어려운 상황이 발생할 수 있다. 지상 불빛의 특정 기하학적 패턴은 부정확한 시각 정보를 제공하여 항공기를 실제 수평선에 맞추기 어렵게 만든다. 야간에 나타나는 북극성, 혹은 경사진 visible cloud 또한 조종사의 수평선 감각에 영향을 미칠 수 있다. 커다란 수역 상공에서 특정한 주간 운영을 하는 도중에도 유사한 문제가 발생한다. 다양한 대기 및 물 상태는 식별 가능한 수평선이 없는 시각적 장면을 만들어낼 수 있다.

Autokinesis

어둠 속에서 정지된 빛을 몇 초 동안 응시했을 경우 이리저리 움직이는 것처럼 보일 것이다. 방향 감각을 잃은 조종사는 이러한 빛의 잘못된 움직임에 정렬하려 시도하여 항공기 제어를 잃을 수 있다.

Featureless Terrain Illusion

black-hole approach는 활주로 등화만이 유일한 광원인 수면이나 지형 상공을 통과하여 착륙할 때 발생한다. 도움을 주는 시각적 단서가 주변에 없다면 방향정위가 어렵다. 활주로의 위치가 벗어난 것처럼 보일 수 있으며(down-sloping 혹은 up-sloping) 최악의 경우에는 활주로에 못 미치게 착륙한다. glide slope나 visual approach slope indicator를 이용할 수 있다면 이를 사용해야 한다. 만약 NAVAIDs를 이용할 수 없다면 방향정위와 정상 접근을 위해 계기가 도움이 된다. 활주로에 대한 위치가 불확실한 경우 조종사는 go around를 수행해야 한다.

밝은 활주로와 접근 등화 시스템(ALS: Approach Light System)은 낮아 보이는, 혹은 활주로가 가까워 보이는 착각을 만들어낼 수 있다(특히 주변 지형을 비추는 등화가 많지 않은 곳에서). 이러한 상황에서는 높게 접근하려는 경향이 생긴다. 또한 많지 않은 불빛이 있는 지형 상공을 비행할 경우 활주로가 멀어 보이게 만든다. 이러한 상황에서는 정상 접근보다 낮게 접근하려는 경향이 생긴다. 만약 활주로로부터 멀리 떨어진 높은 곳에 도시가 있다면 정상 접근보다 낮게 접근하려는 경향이 생긴다. 접근을 수행하기 전에 공항 배치와 경계선을 검토해두는 것은 안전한 접근 각도를 유지하는 데 도움이 된다.

Ground Lighting Illusions

직선 경로를 따라 배치된 불빛들(예를 들어 도로, 혹은 움직이는 기차의 불빛)은 활주로와 접근 등화로 오인될 수 있다. 밝은 활주로와 접근 등화 시스템은 활주로가 가까워 보이는 착각을 만들어낼 수 있다(특히 주변 지형을 비추는 등화가 많지 않은 곳에서). 이러한 착각을 인지하지 못하는 조종사는 보통 더 높은 접근을 수행할 것이다.

활주로 등화로 인한 착각들은 다양한 문제를 발생시킨다. 밝은 빛이나 선명한 색깔은 활주로가 더 가까워 보이게 만든다. 야간 착륙은 거리 판단의 어려움, 그리고 접근 등화와 활주로 등화의 혼란 가능성으로 인해 더욱 복잡하다. 예를 들어 두 줄의 접근 등화가 활주로 등화의 경계선과 연결될 경우 어느 지점에서 접근 등화가 종료되고 활주로 등화가 시작되는지에 대해 혼란이 올 수 있다. 특정한 상황에서 접근 등화는 비행기가 수평일 때보다 final로 선회할 때 더 높아 보이게 만들 수 있다.

Pilot Equipment

비행 전 준비의 일환으로 조종사는 비행 도중 손쉽게 사용할 수 있어야 하는 개인 장비를 고려해야 한다. 여기에는 손전등, 항공 차트, 비행에 연관된 자료, 그리고 다음 업무에 대한 절차를 포함하는 checklist를 포함한다:

1. Before starting engines

2. Before takeoff

3. Cruise

4. Before landing

5. After landing

6. Stopping engines

7. Emergencies

모든 야간 비행에서 최소 하나의 손전등이 표준 장비로 권장된다. 백색/적색 빛을 생성할 수 있는 백열, 혹은 발광 다이오드(LED) 손전등이 바람직하다. 손전등은 필요할 경우 쉽게 찾아낼 수 있을 만큼 커야 한다. 또한 손전등을 위한 예비 배터리를 갖춰두는 것이 좋다. 백색 빛은 비행기의 비행 전 육안 점검을 수행할 때, 적색 빛은 조종실 업무를 수행할 때, 그리고 흐릿한 백색 빛은 차트 판독에 사용된다. 많은 차트들이 EFB에 표시될 수 있다(즉, 손전등을 필요로 하지 않음). 그러나 야간시력이 심하게 손상되지 않도록 밝기를 설정해야 한다.

적색 빛 환하지 않기 때문에 야간시력을 손상하지 않을 것이다. 몇몇 조종사는 두 개의 손전등을 선호하는데, 하나는 백색 손전등이고 다른 하나는 적색 펜라이트이다. 후자는 항상 빛을 쉽게 사용할 수 있도록 목 주위에 끈으로 매달 수 있다. 앞서 언급하였듯이 적색 빛은 차트에서 적색 이외의 색깔 인식을 왜곡한다.

항공 차트는 야간 야외비행을 위해 필수적이다. 만약 의도한 경로가 차트의 가장자리와 인접한다면 인접 차트도 있어야 한다. 야간에는 도시의 빛을 먼 거리에서도 볼 수 있다. 만약 인접 차트가 없어서 이러한 지형지물을 식별하지 못한다면 혼동이 찾아올 것이다. 조종실을 정돈하는 것은 사용하는 장비에 상관없이 부담을 덜고 안전을 강화한다. taxi를 시작하기 전에 장비들과 차트들을 정돈하여 이들을 쉽게 닿을 수 있는 곳에 배치한다.

Airplane Equipment and Lighting

14 CFR part 91, section 91.205(c)는 야간 VFR 비행에 필요한 기본적인 최소 장비를 명시한다. 이러한 장비들에는 기초 계기, 등화, 전기 에너지원, 그리고 여분의 퓨즈(해당하는 경우)를 포함한다.

계기비행을 위해 14 CFR part 91, section 91.205(d)에서 요구하는 표준 계기들은 야간에 비행기를 조종하는데 있어 귀중한 장비들이다. 14 CFR part 91, section 91.205(c)(3)에서 야간 VFR 비행 도중 작동하는 항공기는 승인된 anti-collision light system(여기에는 점멸하는, 혹은 회전하는 beacon과 position lights를 포함할 수 있음)을 갖추어야 한다고 명시한다. 그러나 14 CFR part 91, section 91.209(b)에서 안전을 위해 PIC가 anti-collision lights를 끌 수 있는 재량을 제공한다. 비행기의 position lights는 보트나 배와 비슷하게 배열된다. 붉은빛은 왼쪽 날개 끝에 위치하고 녹색 빛은 오른쪽 날개 끝에 위치하며 꼬리에 흰색 빛이 위치한다. [그림 11-4]

 

이러한 배열은 비행 중 다른 비행기의 일반적인 이동 방향을 결정하는 수단을 제공한다. 다른 항공기의 붉은 빛과 녹색 빛이 동시에 확인되었으며 붉은 빛은 왼쪽에, 그리고 녹색 빛은 오른쪽에 있다면 그 비행기는 같은 방향으로 비행하고 있는 것이다. 간격을 유지하기 위해 주의해야 한다. 만약 붉은 빛이 오른쪽에, 그리고 녹색 빛이 왼쪽에 있다면 비행기는 충돌 경로에 있을 수 있다.

Landing lights는 taxi, 이륙, 착륙에 유용할 뿐만 아니라 야간에 다른 조종사 비행기를 식별할 수 있는 수단을 제공한다. 조종사는 공항 반경 10마일 이내, 그리고 10,000ft 이하에서 운영 도중 landing lights를 켜도록 권장된다. landing lights를 켜는 것은 주간과 야간, 혹은 저시정 조건에서 모두 적용된다. 이는 또한 새 떼가 예상될 수 있는 지역에서도 이루어져야 한다.

항공기 등화를 켜는 것이 “see and be seen”를 돕긴 하지만 조종사들은 계속하여 다른 항공기를 예의 주시해야 한다. 항공기 등화들은 야간에 별이나 도시의 불빛과 섞여서 눈에 띄지 않을 수 있다. 따라서 항공기 등화들을 다른 불빛들과 구별하기 위한 의식적인 노력이 이루어져야 한다.

Airport and Navigation Lighting Aids

야간에 공항, 활주로, 장애물 그리고 그 외의 visual aids에 사용되는 등화 시스템들은 야간 비행의 다른 중요한 측면들이다. 복잡한 지역으로부터 멀리 떨어진 공항은 활주로 윤곽을 나타내는 등화에 의해 야간에도 쉽게 식별된다. 큰 도시 내에 공항이 있거나, 혹은 큰 도시 근처에 공항이 위치한 경우 공항 등화들이 도시의 빛들과 섞이려는 경향이 있기 때문에 이러한 공항은 식별하기 어렵다. 도시로부터 공항의 정확한 위치가 어디인지를 아는 것, 그리고 이러한 공항 특유의 등화 패턴을 통해 이러한 공항을 식별할 수 있는 것이 중요하다.

항공 등화들은 다양한 색깔과 구성으로 설계되어 설치되며 각각의 용도가 있다. 몇몇 등화들은 낮은 ceiling 및 저시정 조건에서만 사용되지만 여기서는 VFR 야간 운영에 필수적인 등화들만을 포함한다.

야간 비행 전에(특히 야간 야외비행) 목적지 공항의 등화 시스템 상태와 가용성을 확인하는 것이 권장된다. 이러한 정보는 Chart Supplements, 그리고 항공 차트에서 찾을 수 있다. 각 시설의 상태는 연관된 NOTAMs를 검토하여 확인할 수 있다.

대부분 공항에는 rotating beacons가 있다. beacon은 일정한 속도로 회전하여 일정한 간격으로 빛을 점멸한다. 이러한 빛은 다양한 형식의 착륙 지역을 식별하기 위하여 흰색, 그리고 하나 혹은 두 가지의 다른 색깔로 구성된다. 예를 들면:

⦁민간 육상 공항 등화 – 백색과 녹색 교차

⦁민간 수상 공항 등화 – 백색과 황색 교차

⦁군 공항 등화 – 빠르게 점멸하는 두 번의 백색과 녹색 교차

점멸하는 적색을 발생시키는 beacon은 장애물, 혹은 항법에 위험하다고 고려되는 지역을 지시한다. 계속하여 켜져 있는 적색 등화는 공항 주변의 장애물을 표시하기 위해 사용된다. 그리고 때때로 en route 장애물의 점멸등화를 보완하기 위해 사용된다. 고광도로 점멸하는 백색 등화는 강, 골짜기, 그리고 협곡을 가로지르는 송전선의 일부 지지물을 표시하기 위해 사용된다. 이러한 고광도 등화들은 굴뚝이나 타워와 같은 높은 구조물을 식별하는 데에도 사용된다.

기술 발전으로 인해 활주로 등화 시스템은 다양한 기상 조건에서 이착륙이 가능하도록 상당히 정교해졌다. 그러나 비행이 오직 VFR로만 제한된다면 활주로와 유도로의 기본 등화들을 잘 아는 것이 중요하다.

기본적인 활주로 등화 시스템은 평행한 두 줄의 runway edge lights(활주로의 측면 한계를 규정)로 구성된다. 이 등화는 백색이다(경고를 나타내기 위해 활주로 말단으로부터 2,000ft는 황색으로 구성). 몇몇 공항에서는 runway edge lights의 광도가 무선 제어로 조절 및 활성화될 수 있다. 제어 시스템은 7, 5, 그리고/혹은 3번의 마이크 클릭에 응답하는 3-step control로 구성된다. 이 3-step control은 3-step, 2-step, 혹은 1-step 운영이 가능한 등화 시설을 활성화한다. 3-step과 2-step 등화 시설은 광도를 변경할 수 있지만 1-step 등화 시설은 광도를 변경할 수 없다. 모든 등화는 가장 최근에 활성화된 시점으로부터 15분간 조명되며 15분이 지나기 전에는 꺼지지 않을 수 있다. 권장하는 사용 방법은 항상 처음에 마이크를 7번 클릭하는 것이다. 이는 모든 controlled lights를 최대 광도로 켠다. 기능이 제공되는 곳에서는 원한다면 5회 및/또는 3회 클릭을 통해 더 낮은 광도로 조정할 수 있다. 근접한 공항에서 같은 주파수를 사용할 경우를 위해 radio-controlled lighting receivers 시스템은 낮은 감도로 설정될 수 있다. 이로 인해 시스템 활성화를 위해선 항공기가 비교적 가까워야 한다. 따라서 비록 등화가 켜져 있다 하더라도 조종사는 착륙 예정 공항의 상공을 비행할 때, 혹은 접근의 final segment에 진입하기 직전에 마이크를 클릭해야 한다. 이는 항공기가 시스템을 활성화하기에 충분히 가까워졌음을, 그리고 15분 동안 등화를 사용할 수 있음을 보장한다.

활주로의 길이의 한계는 활주로 말단을 가로지르는 직선 등화로 규정된다. 몇몇 공항에서 runway threshold lights는 녹색이고 runway end lights는 적색이다. 많은 공항에서 유도로에도 등화가 켜져 있다. taxiway edge lighting system은 이용 가능한 유도로 윤곽을 나타내는 파란색 등화로 구성된다.