CHAPTER 2.

 

THE AIRPLANE'S GAITS [Cruising Flight & Economy Flight]

순항(cruising)과 경제적 비행(economy flight)를 구분해야 할 필요가 있는데 순항은 가장 효율적인 비행으로써 아주 작은 받음각으로 수평비행을 하는 것을 말하며 이 때의 비행기의 자세가 정상적인 자세라 할 수 있다.

그에 반해서 economy flight는 일정한 연료를 가지고 가장 멀리 가야 하는 때에 받음각을 크게 하여 가장 연료를 적게 쓰면서 천천히 날아가는 것이다. 예를 들어 2차대전때에 폭격기가 폭탄을 싣고 장거리 폭격을 하기 위해 날아갈 때에는 이 방법을 썼다. 폭격후에 돌아올 연료를 확보해야 하므로. 초보 비행사에게는 모르겠지만 고도의 비행기술을 논할 때는 중요한 기법이다.

 

 

 [Dive]

 

 

 

 

 

 

엔진의 힘이 없이 글라이딩하는 자세를 이해하기 위해서는 먼저 dive를 이해하는 것이 필요하다.

위 그림은 dive를 보여주고 있다. 비행기의 기수가 급하게 밑으로 내려간 상태이지만 받음각은 작으며 비행기가 향하는 방향을 무시한다면 상대풍에 대한 받음각은 순항시와 비슷하다.

 

 

흥미있는 형태의 dive는 수직강하(vertical dive)인데 아래의 그림을 보면 vertical dive를 하는 비행기는 비행기의 날개에 작용하는 양력 때문에 똑바로 수직강하를 하지 못하고 옆으로 밀리는 것을 알 수 있다.

 

 

따라서 정확히 수직으로 강하하려면 밑의 오른쪽 그림같은 자세를 취해서 받음각을 없애야지만 양력을 줄여서 목표로 직접 수직강하할 수 있는 것이다.

 

 

 

 

 

[The Normal Glide]

 

 

 

그림과 같이 정상적인 글라이딩은 수평거리로 가장 멀리 갈 수 있도록 받음각을 적절히 조절해서 얻어진다.

이 때에 상대풍은 위-뒷쪽으로 (upward-backward) 오며 비행기는 앞-아래쪽으로 (downward-forward) 향하여 내려간다. 비행기 안의 조종사는 가라앉는 느낌(sense of sink)을 느끼는데 이것은 정상적인 상태에서 느끼는 감각이다.

 

 

[The Mushing Glide]

 

 

 

 

그림과 같은 경우는 비행기가 움직이는 방향을 볼 때 받음각은 아주 높고 비행기의 속도는 느리다. 따라서 비행기의 하강각도는 아주 깊고 조종사는 비행기가 빨리 가라앉는 느낌을 갖는다.

스톨에 가까운 상태이며 초보종사가 글라이딩을 연장하려는 의도로 조종간을 뒤로 잡아당길 때 발생하기도 한다. 잘 만들어진 비행기는 mushing glide때 비행기의 기수가 수평선에서 약간 위쪽에 위치한다.

 

 

[The Power Off Stall; A Stumble]

 

 

 

 

아주 심한 mushing flight에서 angle of attack 이 증가하면 비행기의 운동은 화살표방향을 향한다.

 

기수는 수평선에서 약간 위를 향하고 있지만 실제 비행기의 진행방향으로 보면 받음각은 아주 큰 상태이다.

이 경우 스톨자체보다 조종사가 자세를 회복하기위해 조종간을 뒤로 당기는 잘못이 더 큰 위험이다.

Stall 시에는 조종간을 뒤로 당기지 말고 고도를 희생하면서 조종간을 앞으로 밀어 회복하는 것이 유일함 방법이다.

잘 만들어진 비행기는 한번에 스톨이 걸리지 않고 동체에 가까운 날개 안쪽에서부터 스톨이 발생한다. 날개 안쪽에만 스톨이 있을 때 조종사가 조종간을 더 이상 뒤로 당기지만 않는다면 바깥쪽은 아직 톨이 발생하지 않았으므로 에일러론(aileron)을 조절하여 안정적인 비행이 가능하다.

즉 스톨은 한번에 날개 전체에 걸리지 않으므로 조종사가 조종간을 뒤로 당기는 짓만 하지 않으면 완전한 스톨은 피할 수 있는 것이다.

 

 

[The Climb]

 

 

 

그림과 같은 정상적인 상승비행시(Normal Climb)에는 상대풍이 위쪽으로부터 아랫방향으로 향해서 오며 비행기는 받음각을 유지하기 위해 기수를 들어올린 상태로 파워를 충분히 넣어야한다.

이러한 자세에서 비행기는 일정시간당 가장 높이 상승하며 이 때의 비행기의 속도를 우리는 rate of best climb speed(Vy)라고 부른다.

 

 

 

 

한편 급격한 상승(Steep Climb)은 일정한 수평거리당 가장 높이 상승하는 비행기의 자세이며 이러한 자세에서 비행기를 위로 끌어올리는데 힘이 많이 들며 따라서 비행기의 속도가 느려지므로 받음각을 유지하기 위해서는 당연히 기수를 높게 쳐들어야 한다.

 

 Steep climb시에 문제점 두가지를 생각할 수 있는데 하나는 받음각이 스톨과 가까운 상태여서 조심해야 하며 또 한가지는 파워를 많이 쓰는 반면 공기에 의한 엔진냉각이 효율적이지 못하기 때문에 엔진의 온도가 급격히 상승할 수 있다.

 Steep climb자세의 비행기의 속도를 우리는 angle of best climb speed(Vx)라고 부른다.

 

 

위 그림은 아주 빠른 속도에서도 스톨이 일어날 수 있다는 것을 보여주는 그림으로 power on stall의 상태를 보여주고 있다.

그림의 비행기의 자세는 아주 높게 과장되어 있지만 실제로는 받음각이 대개 18도 이상일 때 발생한다. Power off stall에 비해 power on stall 이 더 위험한데 갑자기 power on stall의 경우에 조종능력이 소실되기 때문이다(sudden loss of control).

Power off stall의 경우에는 날개의 안쪽(wing root)에서부터 스톨이 발생하여 조종사가 회복할 여지가 많은데 반하여 power on stall의 경우에는 프롤펠러후류 때문에 스톨이 늦게 나타나며(stall delaying effect) lateral stability가 갑자기 소실되기 때문에 조종사가 에일러론을 잘못 쓰기라도 한다면 비행기가 뒤집어지거나 스핀에 빠지거나 한다. 프로펠러 후류에 의한 stall delaying effect는 다발엔진의 경우에 더 심하다.

실제로는 power on stall과 power off stall시의 받음각의 차이는 그리 크지 않다.

 

***Stall시 유일하게 해야할 일-- Stick Forward!!!

 

[The Power Descent]

 

 

 

 

위와 같은 자세는 power descent를 보여주는 것으로 기수는 쳐들었지만 비행기는 하강하고 있다.

기초비행훈련에서 그리 많이 하는 훈련은 아니지만 무겁고 힘이 좋은 비행기의 착륙접근에 이용되며 이 상태의 받음각은 글라이딩시와 같지만 엔진의 파원가 충분히 있기 때문에 그리 급하게 하강하지 않고 속도는 아주 낮은 상태를 유지하는 slow mushing glide 상태이다. 받음각이 같다고 해서 기수의 높이가 글라이딩과 같다는 말은 아니다. 왜냐하면 파워가 있고 하강이 글라이딩처럼 급하지 않기 때문에 기수는 당연히 더 높은상태이다. (landing부분에 다시나옴)

 

 

 [Flight Under g Load]

비행기가 회전하면 원심력에 의해 더 무거워지는데 이것을 g 라고 한다. 예를 들어 비행기가 45도의 뱅크(bank)를 넣었을 때 무게는 40% 추가되며 60도 bank 시 2g를 받게 된다. 또한 steep turn 이나 dive로부터의 급상승시 이거나 마찬가지로 g load 가 있다. 받음각을 높게 유지해야 하므로 속도가 빠르더라도 스톨에 빠지는 이유이다.(후에 비행기의 자세와 상대풍의 변화에 따른 받음각의 변화에 대해 언급이 됨.)

 

 

CHAPTER 3. LIFT AND BUOYANCY

양력(lift)라 함은 비행 방향에 직각의 방향으로 날개에 작용하는 힘을 말한다. 비행기가 하강하면 상대풍은 밑에서 올라오기 때문에 내려가면 받음각이 커진다.

 

[Why an airplane spins] 스핀에 대하여 알아볼 때 Lateral damping effect라는 말을 알게 되는데 이것은 비행기의 한쪽 날개가 내려가면 받음각이 커져사 양력이 증가하고 반대쪽의 올라가는 날개는 양력이 감소하여 날개가 더 이상 기울어지는 것을 방지한다. 이것은 날개가 밑으로 내려가 있어서 양력이 증가하는 것이 아니라 내려가는 움직임에 의하여 받음각이 변하여 양력이 증가하는 것이다.

그러나 스톨시에는 밑으로 내려가는 날개에 새로운 양력이 생기지 않아 lateral damping effect가 없어진다. 그래서 낮은 쪽의 날개는 계속하여 계속 낮아져서 스핀이 되거나 뒤집어지거나 하게 된다.

 

 

[Zoom reserve] 참고로 zoom이라 함은 아주 급격한 상승을 말하는 것으로 zoom reserve는 그러한 능력을 보유하고 있는 것을 말한다.

 

 

 

CHAPTER 4. THE FLYING INSTINCT

 

[Speed]

 비행시 가장 중요한 것은 내 비행기가 stall 과 얼마나 가까이 있는지 아는 것이다. 속도가 빠르고 받음각이 작다면 스톨로부터 멀리 떨어져 있는 것이고 속도가 느리고 받음각이 크다면 스톨과 아주 가까이 있다고 생각하면 된다. 그러나 같은 속도라 해도 뱅크시에는 g load가 증가하여 스톨과 좀더 가까워진다는 것을 알아야 한다.

보통의 경비행기는 승객과 짐을 다 실은 상태에서 스로틀을 정상 순항시로 셋팅한 후 수평레벨을 유지하면서 45도 이상의 뱅크를 넣기가 어렵다. 그렇게 시도하다간 결국 스톨에 걸리게 된다. 비행시 비행기의 자세뿐 아니라 바람소리 등 여러 소리도 중요한 단서를 준다는 것을 염두에 둘것..

 

 

[Aileron Feel]

비행기의 속도가 느리면 에일러론의 느낌이 소프트하고 비행기를 조종하기 위하여 조종간을 왼쪽이나 오른쪽으로 많이 움직여야하고 반응도 느리다 .

그러나 비행기의 속도가 빠르면 에일러론이나 러더가 타이트한 느낌을 주고 반응도 빠르다. 따라서 조종간이나 러더가 느낌이 갑자기 부드러워지고 심할 경우 마치 콘트롤케이블이 끊어진 것 같은 느낌이 든다면 그것은 스톨의 아주 강력한 경고싸인이디.

그 외에 받음각이 아주 클 때 엔진의 뜨거운 공기를 느낀다든지 tail의 진동을 조종간을 통하여 느낀다든지 등등의 받음각이 증가한 싸인을 몸으로 느낄 수 있다. [Hard or soft ride] 거친 기류에서 비행기의 속도가 빠르고 받음각이 작으면 비행기에 부딪히는 충격이 크고 단단하다. 그러나 비행기날개의 받음각이 커서 스톨과 가까운 상태이면 단단한 느낌이 사라진다.

 

 --- soft, dead-feeling ride at low-speed, high angle of attack!

 

부드러운 느낌은 죽음과 점점 가까워지고 있다는 것을 의미한다!

 

[Stick pressure]

비행기는 항상 일정한 받음각을 유지하도록 수평미익(horizontal stabilizer)이 설계되어있기 때문에 계속하여 점점 받음각이 증가한다던가 하지는 않는다. 따라서 받음각을 크게 유지하기 위해서는 항상 조종간을 당기는 힘을 주어 back pressure를 유지해야한다.

 그러나 아주 큰 비행기는 꼭 그렇지는 않다. 글라이딩시에 조종사가 조종간을 약간 뒤로하면 기수가 들리면서 되면서 속도가 줄고 고도가 준다. 그

러면 다시 조종간을 뒤로→ nose up→speed 감소→고도감소로 계속 이어지며 조종사는 계속 조종간의 back pressure를 느끼므로 스톨에 가까워졌는지 알아채지 못한다.

그러다 스톨에 가까워지면 조종간에 가해지던 압력느낌이 없어지고 조종간이 가벼워진다.(이렇게 하면 안된다!) 비행기가 어떤 이상한 자세에 있다해도 상대풍에 대한 받음각이 크지 않으면 스톨에 걸리지 않는다.

착륙접근시에 스톨에 가까운 자세, 즉 속도가 작고 기수가 들린 상태로 계속 가면 양력이 소실되고 이때 초보 조종사의 경우 조종간을 당기면 바로 스톨에 걸려 노즈기어(nose gear)부터 땅에 닿는 불상사가 생기게 된다.(죽거나 다친다.)

 

 [The Air Speed Indicator]

조종사에게 속도계(speed indicator)는 스톨부터 얼마나 벗어나 있는가 하는 것을 알 수 있는 지침이 된다. 이것은 고도와는 상관이 없다. 왜냐하면 고도가 높아지면 스톨속도도 높아지지 만 속도계도 공기의 압력에 따라 낮게 표시되기 때문이다. 하지만 속도계만을 믿을 것은 아니다.

무게가 증가하거나 뱅크가 깊어지면 스톨과 좀 더 가까워지므로 속도계만을 참고하기는 위험이 따른다.





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CHAPTER 2. THE AIRPLANE'S GAITS [Cruising Flight & Economy Flight] 순항(cruising)과 경제적 비행(economy flight)를 구분해야 할 필요가 있는데 순항은 가장 효율적인 비행으로써 아주 작은 받음각으로 수평비행을 하는 것을 말하며 이 때의 비행기의 자세가 정상적인 자세라 할 수 있다. 그에 반해서 economy flight는 일정한 연료를 가지고 가장 멀리 가야 하는 때에 받음각을 크게 하여 가장 연료를 적...

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CHAPTER 11. THE RUDDER [Use of Rudder] 러더의 사용에 대해 알아보자. 다음 몇가지를 생각할 수 있다. 1. Taxiing시 방향전환--independent brake, twin engine, steerable nose gear등 다른 방법이 있다. 2. Take-off run시 방향전환--tail dragger에서는 아주 중요, tricycle 에서는 별로. 3. Against torque 4. Sideslip: Cross-wind landing 5. Forward slip 6. Stall 시 중요 7. Turn 위의 그...

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CHAPTER 13. STRAIGHT AND LEVEL CRUISING Straight level flight는 시험관이 조종사의 조종능력을 시험할 때 기준으로 삼는 중요한 조종능력이자 크로스컨트리를 효율적으로 하게 하는 중요한 조종술이다. Straight & level flight를 잘 못하면 끊임없는 skid 와 slip으로 멀미와 피로가 생긴다. 나침판 바늘이 출렁거릴 때 당신의 뱃속과 내이(inner ear-귀의 평형감각담당부위)도 같이 출렁거린다는 것을 알아...

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CHAPTER 14. THE GLIDE 급한 경사로 글라이딩을 하고 싶으면 비행기를 기수의 위치를 덜 급하게하고, 완만하게 글라이딩 하고싶으면 nose를 급한 경사로 유지해라. 왜냐하면 급경사로 글라이딩하면 속도가 붙어서 수평길이가 연장된다. 또 글라이딩시에 속도가 너무 느리면 조종능력이 떨어지고 스톨의 위험이 있으며 속도가 너무 빠르면 랜딩시에 문제가 생긴다. 정상 글라이딩 속도(normal glide speed)라 함은 특정한 ...

PART 10. APPROACH

CHAPTER 15. THE APPROACH 보통 학생조종사의 경우 착륙접근을 연습할 때 어떤 나무를 지날 때 고도가 얼마고 어떤 건물을 지날 때는 고도가 얼마이다는 식으로 절대적인 기준으로 연습하지만 이것은 잘못된 방법이다. 익숙하지 않은 공항이나 익숙하지 않은 비행기를 조종할 때 이런 방법은 무용지물이다. 이러한 방법이 아니고 훈련에 의하여 지각을 향상시켜 착륙접근 훈련에 도움을 가져올 수 있다. ...

PART 11. LANDING

CHAPTER 16. THE LANDING 착륙시 테일드래거(tail dragger)에서 three point landing은 착륙속도를 줄이기 위한 결과로 나타나는 것이다. ㆍSlow speed landing의 장점은 1. 비행기에 stress가 덜하고 2. Landing 조작이 쉽고 3. Emergency 등 때 좁은 공간에서 착륙이 가능하다는 것 등이다. ㆍ거의 stall에 갈 정도로 nose up 하면 3 landing gear가 동시에 닿도록 설계를 한다. (tail dragger 내용이니까 ...

PART 12. LANDING RUN

CHAPTER 17. THE LANDING RUN 비상착륙(forced landing)시 나무와 충돌을 방지하거나 다른 비행기와의 충돌을 방지하기 위한 의도적인 ground loop 이외의 ground loop는 조종사의 부주의 때문이다. 윗 그림은 미끄럽지 않은 곳에서 발생한 ground loop로 원심력에 의해 바깥 쪽의 날개가 전복되었으며 아랫 그림은 미끄러운 곳(grass, ice)에서 발생한 것으로 tail 쪽으로 나간다. 이러한 ground loop는 강력한 le...