직진 수평비행 (Straight-and-Level Flight)

(1) Pitch Control

비행기의 Pitch 자세는 비행기의 종축과 실제 수 평선과의 각도이다. 수평비행을 할 때, Pitch 자세 는 속도와 무게에 따라 변한다. 훈련 목적으로, 무게 는 소형 비행기에서 무시할 수 있다. 일정한 속도에

서 수평비행을 할 때 한 가지 자세만이 있다. 저속에 서의 수평비행 자세는 Nose-high가 된다. 빠른 속 도에서의 수평비행 자세는 Nose-low가 된다. [그 림 4-1]은 저속 순항 상태에서의 자세, [그림 4-2]

은 고속 순항 상태에서의 자세, [그림 4-3]은 정상 순항속도에서의 자세를 보여 준다. Pitch 계기들은 자세계, 고도계, 승강계, 속도계이다.

1) 자세계(Attitude Indicator)

자세계는 Pitch 자세의 직접적인 지시를 한다.

항공기 모형(Miniature Aircraft)을 Horizon Bar에 관련하여 Elevator를 사용하여 올리거나 내려서 원하는 Pitch 자세를 얻는다. 이것은 시 계 비행에서 비행기의 기수를 수평선에 관련하 여 올리거나 내려서 Pitch 자세를 조절하는 것 과 동일하다. 그러나 속도가 일정하지 않다면, 그 속도에서의 수평 자세를 만들고 확인하기 전 까지 고도계, VSI, 속도계에 보이는 것처럼 수평 비행을 하는지 알 수 없다. 만약 자세계에 있는 Miniature Aircraft가 이륙 전에 지상에서 적절 히 조절되었다면, 상승에서 Level-off를 할 때, 순항속도에서 대략적인 수평비행을 지시할 것이 다. 만약 Miniature Aircraft를 더 조절할 필요 가 있다면, 조절을 하는 동안 수평비행을 유지하 기 위해 다른 Pitch 계기를 사용해야 한다.

[그림 4-1] Pitch attitude and airspeed in level flight, slow cruise speed [그림 4-2] Pitch attitude and airspeed in level flight, fast cruise speed

[그림 4-3] Pitch attitude and airspeed in level flight, normal cruise speed

자세계만을 사용하여 수평비행을 위한 Pitch 조종을 연습할 때, Horizon Bar를 1Bar 폭 위나 아래로 제한한 다음, 1/2Bar 폭, 1과 1/2 Bar 폭 의 순으로 움직임을 제한한다. 1/2, 2, 3Bar 폭 의 Nose-high 자세는 [그림 4-4, 4-5, 4-6]에 나와 있다. 자세계의 지시와 수평선에 대한 비 행기 위치를 비교하는 동안 교관 조종사는 이런 Pitch 수정 조작 시범을 보여 줄 것이다.

자세를 참조하여 수평비행을 위한 Pitch 자세 변화는 시계비행에 사용되는 변화보다 상당히 적 다. 수평비행을 위해 적절히 Trim이 조절된 비행 기에서 이러한 표준 Pitch 변화 효과가 나타나기 위해 필요한 엘리베이터(Elevator) 움직임과 조 종 압력(Control Pressure)은 아주 조금이다.

다음의 내용은 얼마만큼의 Elevator Control Pressure가 필요한지 결정하는 데 도움을 주는 몇 가지 정보들이다. 첫째, 조종간을 세게 잡으

면 조종 압력 변화를 느끼기 어렵다. 근육 대신 에 ‘눈과 머리로’ 긴장을 풀고 조종을 배우는 것 은 계기 훈련의 초기 단계에서 상당한 의식적 노

[그림 4-4] Pitch correction for level flight, half-bar width

[그림 4-6] Pitch correction for level flight, three-bar width [그림 4-5] Pitch correction for level flight, two-bar width

력이 필요하다. 둘째, 적극적인 조종으로 부드럽 고 작은 Pitch 변화를 시킨다. 위나 아래로 Pitch 수정을 할 수 있을 때까지 자세계에 1/2, 1, 1과 1/2 폭으로 일정하게 유지하는 작은 수정을 연습 한다. 셋째, 수평비행을 위해 적절히 Trim이 조 절된 비행기에서 조종간 압력을 인지하게 되었 을 때, 잠시 Elevator의 압력을 놓아 보아라. 이 렇게 하면 비행기가 안정적이라는 것을 재인식할 것이다. Turbulence 상황이 아니라면, 조종간 을 놓았을 때 수평비행이 유지될 것이다. 눈으로 보았을 때 아무런 조종 변화가 필요 없다는 것을 알게 됐더라도 조종간을 움직이고 싶은 충동을 억누르기 힘들 것이다. 이것이 초기 비행 훈련의 가장 힘든 점이 될 것이다.

2) 고도계(Altimeter)

일정한 Power 상태에서, 수평비행을 하는 동 안 고도가 바뀌는 것은 (Turbulence Air를 제외 하고) Pitch 변화의 결과일 것이다. 그러므로, 일 정 Power에서 고도계는 수평비행일 때 Pitch 자 세를 간접적으로 지시한다. 비행기가 수평비행 에서 일정하게 지시하기 때문에 원하는 고도에서

벗어나는 것은 Pitch 변화가 필요하다는 신호다.

만약 고도가 올라가면 Nose를 내려야 한다. [그 림 4-7과 4-8]

자세계 지시를 사용하지 않고 수평비행을 유 지하는 데 있어, 고도계 바늘이 움직이는 비율은 움직이는 방향만큼 아주 중요하다. 수평비행에서 과도한 Pitch 변화는 상대적으로 과도한 고도 변 화가 나타나게 한다. 적은 Pitch 변화는 적은 고 도 변화가 있게 된다. 이렇게 고도계 바늘이 시 계 방향으로 빨리 움직이면, 수평 자세에서 상당 한 Nose-high 변화가 있다는 것을 예상할 수 있 다. 반대로, 바늘이 반시계 방향으로 천천히 움 직이면 약간 Nose-low 자세를 지시하고, 원하 는 고도를 얻기 위해 필요한 약간의 수정이 필요 하다. 자세계 Cross-check을 할 때 고도계를 추 가하면, 자세계에 나타나는, 주어진 Pitch 변화 에 따른 고도계 바늘이 움직이는 비율을 인지할 것이다. 만약 자세계 없이 정확한 Pitch 조종을 연습한다면, 수평선을 참조하여 조금씩 Pitch를 변화시키고, 고도계 바늘이 움직이는 비율을 기 록해라. 얼마만큼의 Pitch 변화가 고도계에서 가 장 느린 안정적 변화를 만드는지 기록해라. 그런

[그림 4-7] Using the altimeter for pitch interpretation. a high altitude means a nose-high pitch attitude

[그림 4-8] Pitch correction following altitude increase-lower nose to correct altitude error

다음 정밀한 해석과 바늘이 움직이는 비율을 조 종하여 적은 Pitch 수정을 연습한다. 교관 조종 사는 과도한 Nose-down Deviation(고도계 바 늘의 과도한 움직임 지시)을 시범으로 보인 다음, 부적절한 수정 조작의 결과를 보여 줄 것이다. 정 상적인 충동은 서둘러서 큰 Pitch 수정을 하는 것이다. 그러나 이것은 필연적으로 과조작(Over control)이 된다. 바늘은 강하를 지시한 다음 방 향을 바꾸고, 결국에는 Nose-high Deviation을 지시한다. 결과적으로 조종간에 압력이 생기고, 불규칙한 조종간 반응으로 인해 점차적으로 조종 간이 과도하게 움직인다. 올바른 수정 조작은 천 천히 부드럽게 하는 것이고, 비행기는 원하는 자 세로 Positive Control과 혼동 없이 더 빠르게 돌 아갈 수 있다. Pitch Error를 인지했을 때, 수정

조작은 즉각 이루어져야 하지만, 적은 조종간 압 력과 함께 두 단계로 자세를 변경해야 한다. 먼 저 바늘이 움직이는 것을 멈추기 위해 자세를 변 경하거나, 원하는 고도로 돌아가기 위해 자세를 변경한다. 바늘이 원하는 고도에서 멀어지고 있 다는 것을 알게 되었을 때, 바늘이 움직이는 비율 을 늦추기 위해 필요한 Elevator Pressure를 가 한다. 만약 급격히 바늘 움직임이 줄어들면, 바 늘이 계속 움직일 수 있도록 조종간 압력을 천천 히 줄인다. 바늘 움직임이 적은 것은 비행기가 수 평비행에 가깝다는 것이다. 바늘이 움직이는 것 을 멈추기 위해 약간의 수정 압력을 가한다. 이 시점에서 비행기는 수평비행이 된다. 바늘이 반 대로 움직인다면 비행기 자세가 수평을 지났다는 뜻이다. 속도의 변화는 주어진 조종간 압력의 효

[그림 4-11] Altitude error, greater than 100 feet [그림 4-9] Altitude error, less than 100 feet

[그림 4-12] Pitch correction, greater than 100 feet-1 bar correction initially

[그림 4-10] Pitch correction, less than 100 feet-1/2 bar low to correct altitude error

과를 변화시키기 때문에, Cross-check을 계속하 는 동안 주의하여 조종간 압력을 늦춘다. 그다음, 고도계 바늘의 움직임 비율에 맞게 Elevator 압 력으로 Pitch 자세를 조종한 다음 원하는 고도로 돌아간다. 실질적으로 100피트 이하의 오차에서 는 1/2Bar 폭으로 수정한다. [그림 4-9와 4-10]

100피트 이상 되는 오차에서는 1Bar 폭으로 수정 한다. [그림 4-11과 4-12] 고도계 만을 사용하여 예정된 고도 수정을 한 다음, 자세계 지시와 연관 지어야 한다.

3) 승강계(Vertical Speed Indicator)

VSI는 Pitch 자세를 간접적으로 지시하는 경 향(Trend) 계기이며 비율(Rate) 계기이다. 경향 계기로서, 비행기의 즉각적인 초기 수직 움직임 을 지시하므로 Pitch 변화의 반영으로 여길 수 있다. 수평비행을 유지하기 위해 VSI를 고도계, 자세계와 연계하여 사용해라. 0으로부터 위나 아 래로 바늘이 움직이는 경향을 주목하여, 아주 조 금 Elevator Pressure를 가하여 수정한다. 바늘 이 0으로 돌아가면 수정 압력을 푼다. 만약 조 종 압력이 부드럽거나 적으면, 계기 바늘은 즉각 적이고 천천히 반응할 것이고 고도계는 약간 변 화하거나 또는 고도의 변화가 없다. 비율 계기 로 사용됨으로써, VSI의 지연 특성을 고려해야 한다. Pitch 변화 후에 바늘이 안정된 지시를 하 기 전까지 나타나는 지연을 예상해야 한다. 지연 은 속도와 Pitch 변화의 강도와 직접적으로 비례 한다. 느리고 부드럽게 Pitch 변화가 된다면, 바 늘은 Pitch가 변화한 만큼의 최소 지연으로 움직 이다가 상승이나 강하에서 공기력(Aerodynamic

Force)이 균형을 이루면 안정될 것이다. 크고 급 격한 Pitch 변화는 바늘이 안정되기 전까지 불 규칙적이고, 반대로 지시하거나, 큰 시간 지연을 만들어 낼 것이다. 조종사는 불규칙적인 바늘 움 직임을 만드는 Turbulence 속을 비행할 동안에 는 바늘을 따라다니지 않도록 해야 한다.

VSI를 비율 계기로 사용하고 고도계, 자세계 와 연계하여 수평비행을 유지하는 데 사용할 때, 다음을 명심해야 한다. 원하는 고도에서 멀어진 고도는 원하는 고도로 돌아갈 때의 비율과 관련 이 있다. 어림셈으로 Vertical-speed Rate에는 고도 오차의 두 배를 적용한다. 예를 들어, 고도 가 100피트 벗어났다면, 돌아가는 비율은 200분 당 피트(fpm)가 된다. 만약 100피트 이상 차이가 나면, 수정은 상응하여 더 커야 한다. 그러나 주 어진 속도와 외장에서 비행기의 최적 상승률이나 강하율을 넘어서는 안 된다. 원래 고도로 돌아가 기 위한 비율(Rate)에서 200fpm 이상이 되는 것 은 과조작(Over control)으로 본다. 예를 들어, 200fpm으로 원하는 고도로 돌아가려고 한다면 400fpm을 넘기는 것은 과조작(Over control)이 된다. 원하는 고도로 돌아갈 때 VSI는 Primary Pitch 계기가 된다. 때때로 비행기가 수평비행 중일 때, VSI 조정이 안 되어 약간 상승이나 강 하를 지시할 수 있다. 만약 계기를 조정할 수 없 다면, Pitch 조종을 할 때 오차를 고려해야 한다.

예를 들어, 수평비행 시 바늘이 200 fpm 강하를 지시하면, 그 지시를 0으로 간주한다.

4) 속도계(Airspeed Indicator)

속도계는 Pitch 자세의 간접적인 지시를 나

타낸다. 동일한 Power 설정과 Pitch 자세에서 Airspeed는 동일하게 유지된다. [그림 4-13]

Pitch 자세를 낮추면, Airspeed는 증가하고 Nose 를 들어야 한다.

[그림 4-14] Pitch 자세가 증가하면, 속도가 줄어들고 Nose를 낮추어야 한다.

[그림 4-15] 급격한 속도 변화는 Pitch가 많 이 변한 것을 나타내며, 속도가 천천히 변하는 것은 Pitch 변화가 적다는 것을 나타낸다.

Pitch가 변함에 따른 속도 지시의 지연은 비 행기에 따라 다른데, Pitch가 변했을 때 가속되 거나 감속되는 데 필요한 시간에 따라 달라진다.

계기의 구조나 작동에 따라 뚜렷한 지연은 없다.

부드럽고 천천히 Pitch를 변경하면 즉각적인 속

도 변화를 가져온다. 수평비행에서 Pitch 조종 은 Cross-check과 계기 정보를 위한 계기판 해 석의 문제다. Cross-check 기술에 있어서의 개 인적 차이와 상관없이, 모든 조종사는 주어진 기 동에 있어 비행기를 조종하는 데 최선의 정보를 제공하는 계기를 사용해야 한다. 조종사는 또한 Primary 계기가 원하는 지시를 유지하도록 다 른 계기들을 확인해야 한다. Primary 계기는 특 정 기동을 하는 데 가장 타당한 정보를 제공하는 계기이다. 이 계기는 조종사가 일정한 지시를 유 지해야 하는 계기이다. 예를 들어, 어떤 계기가 수평비행을 하는데 ‘Pitch Control의 Primary 계기인가?’ 하는 이 질문은 특정 비행기, 기상 상 황, 조종사 경험, 운용 상태, 다른 요소들의 상 황을 고려해야 한다. 고성능 비행기에 있어 자세 변화는 즉각적인 조종을 위해 빠르게 발견하고 해석해야 한다. 이와는 반대로 속도가 느린 비행 기에 숙달된 계기 조종사는 특히 자세계를 많이 의존하면 정확한 자세 정보를 제공받기 힘들다 고 판단되었을 때, Primary Pitch 정보를 위해 고도계에 의존할 것이다. 조종사가 고도계나 자 세계 지시를 Primary 계기로 간주하는 것은 어

[그림 4-15] Constant power plus increased pitch equals decreased airspeed

[그림 4-14] Constant power plus decreased pitch equals increased airspeed

[그림 4-13] Constant power plus constant pitch equals constant airspeed