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climb segment

  • 항공기 이륙시 climb segment 는 4단계로 구분된다. 다음과 같다.

1. 1st segment

항공기 LIFT OFF  부터  DER 35FT AGL 까지 

2eng 경우 , positive climb

3eng , 3%

4eng , 5 %

 

2. 2st segment 

DER 35FT 부터 400FT AGL 까지 

2eng , 2.4%

3 eng , 2.7%

4 eng , 3 %

 

3. 3st segment 

400FT AGL 부터  플랩 RETRACT 까지

all positive climb 

 

4. 4st segment 

플랩 RETRACT 부터 1,500FT AGL 까지

2 eng , 1.2 %

3 eng , 1.5 %

4 eng , 1.7 %

 

 

항공기 실제 비행경로 는 gross flight path

OEI의 경우 , net flight path ( 0.8% 상승률 감한 것 )

즉 2st segment 에서 쌍발엔진 2.4%-0.8% = 1.6%

4st segment 에서 쌍발엔진 1.2 % - 0.8 % = 0.4 % 

 

BRAKING ACTION

 

BRAKING ACTION

 

  • BRAKING ACTION은 0부터 6으로 표현된다 . ( 단계는 NIL , POOR , MEDIUM , GOOD 으로 나뉜다 ) 
  • BRAKING ACTION이 ATIS에 발부될 때에는  X / X / X 로 발부된다. 앞에서부터 터치다운존 , 미드포인트존 , 롤아웃존 이다. 즉 , 활주로를 3등분하여 구체적으로 표현한다.
  • 0의 수준이 가장 제동력이 없고 위험한 것이며 , 6은 정상제동상태이다.
  • 과거에는 마찰값을 0-100까지 산정하여 발부하였다. 마찬가지로 0-100 100에 가까울수록 정상제동상태이다.

MAC( mean aerodynamic chord )

mean aerodynamic chord
  • MAC이란 swept tapered wing 항공기에서 사용하는 것으로, 테이퍼드 후퇴익의 평균코드라인을 구하여 앞전을 0%로 , 뒷전을 100%로 퍼센테지화 한 것이다.
  • LEMAC 이란 leading edge mean aerodynamic chord , TEMAC 이란 trailing edge mean aerodynamic chord
  • 이 MAC의 수립목적은 다음과 같다.

날개형상이 테이퍼드 후퇴익이기 때문에 날개의 CG위치를 표현하기 어려워 이론상의 목적으로 날개의 CG를 표기하기 위해 수립한 기준이다.
wing root 의 chord line 과 wing tip의 chord line이 다르기 때문에 날개 뿌리부터 날개 끝까지의 코드라인의 평균을 수립하여 앞전에서부터 %로 표현한다.

CG % MAC 은 ARM값 - LEMAC ÷ MAC 으로 %화 한다.

DATUM LINE

datum line이란 CG측정을 위한 거리측정 기준선을 말한다. 모든 거리를 양수로 만들기 위해 , 보통 항공기 기수보다 전방에 설정한다.

STATION NUMBER

datum line 으로부터 기체의 특정 부분까지의 거리를 말한다. arm 이라고 표기하기도 한다.

MOMENT

모멘트란 어느 지점에 작용하는 힘을 이야기 한다. MOMENT = ARM X WEIGHT이고 ,
항공기 각 각의 MOMENT의 합을 항공기 총중량으로 나누면 DATUM LINE으로부터 CG의 위치가 나온다.




IU ( index unit )

IU는 대형 항공기의 W&B 계산을 위해 숫자단위를 간소화 하기위한 것이다.

de-icing & anti-icing

  • 항공기 airfoil surface에 icing이 생기면 lift는 30%감소 , drag는 40% 증가한다. (sand paper icing condition 일때 )
  • ICING은 supercooled water ( 과냉각수 ) , moisture air 조건에서 착빙현상이 발생한다.
  • 순수한 물일 수록 0도 이하에서 과냉각수가 되는데  , 이 과냉각수가 항공기 표면에 충돌했을 때 착빙으로 변화한다.
  • ICING의 축적을 점검할 때, 특히 clear icing은 unvisable 하기때문에 flashlight를 사용하여 반사되는 빛으로 점검해야 한다.
  • ICING 의 종류structure icing , induction icing , instrument icing으로 구분되며 다음과 같다.

1. structure icing

structure icing에는 clear icing , rime icing , mixed icing 이 있다.

clear icing은 투명하여 인지하기 어렵고 , 제거가 어렵다. 0-10도 외기온도에 잘 형성된다.

rime icing은 거칠고 불투명한 착빙현상이다. - 10 ~ - 20 도 

mixed icing은 clear icing 과 rime icing이 혼합된 형태로 , 매우 거칠게 축적된다. - 10 ~ - 15도

 

2. induction icing

induction icing 에는 carburetor icing , engine intake icing 이 있다.

caburetor icing은 caburetor의 벤츄리 효과로 인해 온도가 낮아져 발생하는 icing이다.

( 상대습도 50% , 38도 이하에서 발생 가능하며 , 상대습도 80% , 21도 이하에서 위험하다 ) 

intake icing은 엔진 intake의 공기 흡입구에서 발생하는 icing 이다.

 

3. instrument icing

instrument icing은 pitot-static port & a/c antenna 등에서 발생하는 착빙현상이다.

 

* 착빙현상의 강도 trace , light , moderate , severe 로 구분한다.

* trace는 1시간이상 비행해도 de-icing 이 필요하지 않는 정도

trace : ice become perceptible ( ice가 인지가능한 정도 )

 

* light1시간의 비행일경우 문제가 발생할수 있으며 , de-icing이 종종 필요한 정도

light: the rate of accumulation may create a problem if flight is prolonged ( 비행이 지연되면 문제가 발생할 수도 있는 정도 )

 

* moderatede-icing anti-icing이 필요하며 회항이 필요한 정도이다.

moderate : the rate of accumulation is such that even short encounters become potentially hazardous and use of deicing/anti-icing equipment or flight diversion is necessary ( 짧은시간 경험해도 잠재적인 위험을 제공하는 정도, 혹은 디아이싱 / 안티아이싱장비가 필요하거나 다이버트가 요구되는 정도 )

 

* severe는 de-icing anti-icing으로 해결되지 않으며 , 즉시 해당 지역을 벗어나야 하는 정도

severe : the rate of accumulation is such that deicing/anti-icing equipment fails to reduce or control the hazard . immediate flight diversion is necessary ( 디아이싱/ 안티아이싱 장비가 소용없고 , 컨트롤이 안되는 정도. 다이버트가 즉시 필요한 정도 ) 

 

* FROST

frost는 서리로 , 맑고 안정된 대기에서 약한 바람이 있을 떄 잘 형성된다. ( clear stable air , light wind ) 

서리는 stall speed를 5-10% 증가시키고, lift off 를 지연시킨다.

 

  • airfoil 표면에 icing이 발생하여 양력이 감소 & 항력이 증가하는 기전은 다음과 같다.

1. airfoil 표면에 icing이 형성되어 표면이 거칠어진다.

2. 거칠어진 표면은 drag를 증가시킨다.

3. 거칠어진 표면으로 인해 공기의 흐름이 느려지고 , 이에 따라 airflow separation이 앞당겨진다.

4. airflow separation으로 인해 항공기의 lift는 감소한다.

* surface roughness로 인해 critical AOA가 낮아지고 , stall speed는 증가한다. 

 

on ground 에서 de-icing & anti-icing은 다음과 같다.

 

1. FPD ( freezing point depressant )를 항공기 동체에 뿌린다. FPD 용액은 어는점을 낮춰 얼음을 녹이는 역할을 한다.

* FPD 용액의 잔여물이 엔진에 흡입되면 performance가 낮아져 compressor stall & surge를 유발한다.

* ICING은 FPD를 천천히 흡수하면서 녹는다.

* FPD의 성분 중 하나인 diluting ethylene glycol fluid를 사용한다. 

 

3. 이러한 제빙액은 ADF AAF 등으로 불리운다. ( aircraft de-icing fluid , aircraft anti-icing fluid )

 

 

 

 

anti-icing &de-icing fluid

  • 제빙액의 종류는 4종류로 다음과 같다.

1. TYPE I ( glycol 80% )

타입 1 제빙액은 주황색이다.  점도가 낮아 빠르게 항공기 표면에서 흘러내린다. 고온고압으로 분무한다. 

 

2. TYPE II ( glycol 50% )

타입 2 제빙액은 투명한색이다. 점도가 어느정도 있다. 이륙할 때 까지 제빙 및 방빙을 제공한다. 100kt까지 표면에 달라붙어 있다.

 

3. TYPE III

타입 3 제빙액은  밝은 노란색이다. 유형 1과 유형 2 사이의 기능을 한다. 즉, 저속비행 항공기에 사용하기 위한 것이다.

 

4. TYPE IV

타입 4 제빙액은 녹색이다. 유형 2의 목적으로 더욱 긴 HOT을 제공한다.

 

* 보통의 제빙 & 방빙 과정은  heated TYPE 1 용액으로 초기 제빙 후 , 결빙 방지를 위해 TYPE 2 3 4 용액을 제 분무하는 방식인 2-STEP PROCESS로 진행된다. 

* 2-step process 에서 2번째 작업에 heated fluid를 도포하면 HOT이 줄어든다 . 반드시 1번째 작업에 heated fluid를 도포

 

 

TKS

 

* TKS FLUID ( tecalemit kilforst sheepbridge stones )

TKS 용액은 소형 항공기에서 사용된다 . 자동차 워셔액과 같이 항공기 내에 reservoir에서 펌프를 이용해 분무되는 형태의 제빙 방빙 장치이다. 

 

 

holdover time

 

* HOT ( holdover time ) 은 제빙 & 방빙 용액의 유효시간을 나타내는 것이다. 제빙 & 방빙 후 HOT 시간동안 이륙하지 못하면 다시 제빙 & 방빙 작업을 수행하여야 한다.

* two step process 의 hot 시작 시간은 두번째 용액을 분무하는 시점부터 HOT 이 시작한다.

* one step process의 hot 시작 시간은 조업 시작 시 HOT가 시작한다

* ONE STEP PROCESS 는 TWO STEP PROCESS에 비해 많은 용액을 소모한다.

* 인천공항에서는 TWO STEP PROCESS 만을 적용한다.

 

 

IN FLIGHT 에서 제빙&방빙은 3가지의 시스템으로 이루어진다.

 

 

electric de-icing on the prop

1. electric

 항공기 프로펠러 & cockpit window의 열선을 설치해 이용한다.

bleed air

2. bleed air  

엔진 혹은 apu bleed air를 이용하여 leading edge에 뜨거운 열을 공급하여 이용한다.

 

neumatic boots

3. neumatic system

공기압을 이용하여 leading edge에 rubber boots를 통해 이용한다.

neymatic boots 를 이용할 떄에는 icing이 생기자마자 사용하여야 한다. 항공기 속도가 느려지고 , 온도가 내려갈 수록 축적이 많이된다. 

 

 

 

HYDROPLANING

dynamic & reverted rubber & viscous hydroplaning

  • 수막현상3종류로 다음과 같다.

1. dynamic hydroplaning

 

8.73 X √tire PSI ground speed 속도 이상에서 부터 발생하는 수막현상으로 , 원인은 빠른 속도로 인해 항공기 바퀴가 땅에 접지하지 못하고 타이어가 수막에 의해 부양되기 때문이다.

예방하기 위해서

a. back pressure 혹은 aerodynamic brake를 이용해 타이어에 하중을 준다.

b. 타이어 공기압을 충분히 채워준다.

 

2. reverted rubber hydroplaning

항공기 타이어가 과도한 foot brake 사용으로 잠기면서 ,마찰열로 인해 녹아 steam이 발생하여 나타나는 수막현상이다.

예방하기 위해서

a. foot brake를 과도하게 사용하지 않는다. 

b. aerodynamic brake를 최대한 사용한다.

 

* 자동차의 ABS 시스템이 이 타이어 lock up 현상을 예방하기 위해 운용된다.

 

3. viscous hydroplaning

유체의 점성에 의해 발생하는 수막현상으로 , 육안 식별이 불가능한 매우 얇은 물 혹은 기름층에 의해 발생한다.

wet runway가 아닌 활주로에서 발생하므로 , 위험하다.

예방하기 위해서 

a. aerodynamic brake를 최대한 사용한다.

 

* 수막현상의 발생을 예방하기 위해선 aerodynamic brake를 최대한 사용하며 , aerodynamic brake는 touch down speed의 60~70%까지가 효과적이며 , 이 이후엔 foot brake를 통해 감속을 한다.

 

 

AIRCRAFT WEIGHT

민간항공기 중량의 종류 KAL
  • 항공운송여객사업용 항공기의 무게는 다음과 같다.

1. MEW
MEW는 manufacture empty weight의 약자로 , structure , engine , 필수장비를 포함한 중량이다. 제작사에서 제작된 상태의 중량이다.

2. BEW

BEW는 basic empty weight 의 약자로 , 운송사업자가 운항에 필요한 장비를 장착 및 탈거하여 조정한 중량이다. BEW는 3년마다 측정되어야 한다. BEW에는 다음과 같은 item이 포함된다. uncountable fuel ( 연료관에 남아있는 연료 ) , toilet fluid , emergency equipment ( life vest ) , galley structure , fly away kit bin , security door 가 포함된다.

* fly away kit bin 이란 큰 화물을 실을 때 화물을 담는 컨테이너 같은 것

3. SOW
SOW는 standard operating weight의 약자로 , OEW ( operating empty weight ) , BOW ( basic operating weight ) , DOW ( dry operating weight ) 라고도 한다. SOW 는 BEW에 다음과 같은 ITEM을 더한 무게이다.
운항 승무원 , 객실 승무원 , 서비스 품목( 음식물, 음료 , 기내면세품 ) , fly away kit ( fly way kit bin은 fly away kit을 담는 통이다 )

4. ZFW
ZFW는 zero fuel weight의 약자로 , 모든 승객 및 화물을 탑재하고 연료만을 탑재하지 않은 상태의 중량이다.
*MZFW 는 maximum zero fuel weight의 약자로 연료가 비어있는 상태에서 날개가 최대로 버틸 수 있는 중량이다. 종이비행기의 강도를 상상하면 이해하기 편하다.
* ZFW 는 SOW + PAYLOAD 이다 .
* maximum payload의 무게는 MZFW - SOW 이다.

5. TW
TW는 taxi weight의 약자로 , ZFW에서 연료를 더한 무게 이다.
* MTW( maximum taxi weight )는 항공기 구조적 강도를 유지 하기 위해 설정된 최대 중량이다.

6. TOW
TOW는 takeoff weight의 약자로 , TW에서 taxi fuel을 소모한 중량이다.
* taxi fuel 이란 푸시백 부터 take off 전까지 enging 시동에 사용된 연료 , apu 에 사용된 연료 , taxi에 사용된 연료를 말한다.
* taxi fuel10분 정도의 시간을 조건으로 수립하였다.
* 목적지 공항에 도착후 taxi-in fuel은 고려하지 않는다. reserve fuel을 사용한다.
* MTOWmaximum takeoff weight의 약자향공기가 이륙 가능한 최대의 중량이다.

7. AGTOW
AGTOW는 allowable gross takeoff weight의 약자로, 실제 항공기가 이륙할 때 사용가능한 최대 이륙 중량이다.
MTOW가 설정되어 있긴 하지만 MTOW는 항공기 기체 허용 최대 중량 인 것이고, 이와는 다르게 활주로 조건 , 도착공항 활주로 조건 , 홀딩 등 여러 조건에 의해 MTOW를 최대 이륙 중량으로 사용 가능하지 않을 수 있다. 다음의 중량 중에 가장 낮은 중량을 AGTOW로 설정한다.

A. MTOW
항공기 구조적 강도에 의한 최대 중량 maximum takeoff weight
B. MLDW + BURN OFF FUEL
착륙시 MLDW를 초과하지 않게 하기 위한 중량 . maximum landing weight + burn off fuel ( trip fuel )
C. MZFW + TOF
항공기에 여러 아이템이 탑재되어 MZFW를 초과하지 않게 하기 위한 중량 . maximum zero fuel weight + takeoff fuel
D. RWY LIMIT TOW
활주로 길이 노면 상태 장애물 온도등 항공기 성능상의 이륙제한 거리를 바탕으로 한 중량.

A~D의 중량들 중 가장 낮은 중량을 AGTOW로 설정하고 이 무게가 실질적인 최대 이륙중량이 된다. 즉 항공기는 저 A~D의 중량을 모두 초과하지 않고 운항을 해야 안전하다.


8. ACL
ACL은 allowable cabin load의 약자로, 운항조건을 고려한 허용가능한 실제 유상 탑재 최대 중량이다.
AGTOW - SOW - TOF = ACL 이다.
* 만약 PAYLOAD가 ACL을 초과하면 실제 TOW는 AGTOW 무게보다 크기 때문에 운항이 불가하다.

9. LDW
LDW는 landing weight의 약자로, TOW 에서 BURN OFF FUEL을 뺀 착륙 중량이다.
* MLDW는 maximum landing weight의 약자로 , 항공기 랜딩기어가 구조적 손상이 없는 최대의 무게이다.

SERVICE CEILING

service ceiling & absolute ceiling
  • service ceiling 이란 실용 상승한계로써 최대 상승률이 100fpm이 되는 고도이다. 제트 항공기는 500fpm이 되는 고도이다. 트윈 왕복엔진의 경우 OEI 상황시 engine feathering 일때 50fpm이 serviceceiling 이다.
  • absolute ceiling 이란 최대 상승한계로써 상승률이 0fpm이 되는 고도이다. 고도가 상승함에 따라 공기밀도가 감소하여 엔진 출력이 저하된다. 이에 따라 잉여마력이 0 가 되는 고도가 absolute ceiling , 잉여마력이 100fpm이 되는 고도가 service ceiling 이다.
  • operating ceiling (combat ceiling ) 이란 잉여마력이 500fpm이 되는 고도 이다
  • cruise ceiling 이란 잉여마력이 300fpm이 되는 고도이다.

* 실용상승한계 와 최대상승한계는 1. 항공기의 무게 2. 공기의 밀도 3. 공기의 온도 에 의해서 결정되어 진다.
* 실용상승한계 와 최대상승한계는 1. maximum continuous power 2. smooth air 조건에서 구해진다.

MAXIMUM( BEST ) RANGE 

  • 모든 비행단계에서 항공기는 다양한 바람을 조우한다. 바람의 방향에 따라 AIRSPEED를 조절해 MAXIMUM RANGE를 추구할 수 있다.
  • MAXIMUM RANGE를 위한 바람에 따른 고려사항은 다음과 같다.

1. head wind 를 경험할 때 airspeed를 증가시켜야 한다. headwind에 노출되는 시간을 최대한 줄여야 한다.

2. tail wind를 경험할 때 airspeed를 감소시켜야 한다. tailwind에 노출되는 시간을 최대한 늘려야 한다.

 

  • MAXIMUM RANGE를 유지하려면 제트 항공기의 연료가 소모되면서 무게가 감소할 때  airspeed 는 감소해야하고 , ALTITUDE는 증가 하여야 MAXIMUM RANGE가 유지 된다. 
  • MAXIMUM RANGE의 속도는 MAXIMUM ENDURANCE 속도보다 항상 약간 높다. 즉 L/D MAX 보다 높은 속도에서 BEST RANGE를 가진다. RANGE는 거리의 개념이고 , ENDURANCE는 시간의 개념이다 .

* maximum endurance( 최대 체공시간 )은 fuel flow가 가장 최소일때의 속도 , 즉 minimum power일 때 의 속도이다.

* maximum range ( 최대 순항거리 )는  specific range 가 최대일 때 속도 , specific range란 단위연료무게당 이동거리가 최대일 때의  속도이다.

 

 

  • 제트 항공기의 MAXIMUM RANGE에서 가장 중요한 요소는 altitude 이다. 그 이유는 다음과 같다.

1. TAS / 고도가 증가함에 따라 TAS가 증가한다. 즉 동일 thrust에서 고도가 높다면 TAS는 증가하므로 고도가 중요한 요소

2. AIR TEMPERATURE / 고도가 증가함에 따라 온도가 낮아진다. 낮아진 온도는 연료효율을 증가시킨다.

3. RPM / 고도가 증가하면 RPM이 증가한다. 공기밀도가 낮아 engine rpm이 증가하고 , 증가된 engine rpm이 연료효율을 증가시킨다.

*예를 들어 40,000FT MSL에서의 제트 항공기 RANGE는 0 MSL 에서보다 150% 증가한다.

 

 

 

MRC LRC ECO

 

  • MRC( maximum range cruise) 

MRC는 항공기의 최대 운항거리가 되는 속도로 운항하는 방법을 말한다. 즉 L/D MAX 의 속도에서 항공기는 MRC의 속도값을 얻게 된다. MRC 운항으로 단위연료당 최대의 운항거리를 얻을 수 있다

이상적인 운항 방법이다.

 

  • LRC( long range cruise ) 

LRC는 long range cruise의 약자로 , 실제적으로 항공기에 적용 가능한 연비주행 방법이다. 

MRC 의 속도보다 약간 빠른 속도이며 , MRC보다 1%의 연료효율을 줄이고 , 3~5% 더 빠르게 비행가능하다.

 

* COST INDEX

cost index란  연료비용 ÷ 항공기 운용을 위한 총 비용 x 100 의 값으로 , 경제적인 운항을 위한 지표로 사용된다.

항공기 운용에 들어가는 비용이란 인건비 , 항공기 리스비 , 정비 , 수리 , 등 이 있다.

항공기 유류비는 바뀌기 때문에 유류비가 비쌀 때 , 혹은 유류비가 저렴할 때 를 고려하고 항공기 운영시간 및 운영 총비용 등을 고려하여  경제적으로 운항 할 수 있는 속도를 수립한다.

즉, cost index 값이 클수록 연료를 많이 소모하는 비행을 한다. but 운영비용을 최소화 한다.

연료 비용이 싸질 수록 ci 값을 크게 운항한다.

 

*ECON SPEED 

economy speed는 최저 경제 속도로써 , CI를 바탕으로 결정된 가장 경제적인 운항속도이다. FMS를 통해 산출 가능하다. 가장 최소의 비용이 소모되는 속도이다.

 

 

 

CRUISE CONTROL

 

  • cruise control 이란 항공기가 비행 전체 기간에 걸쳐 recommended long range cruise condition( LRC )에서 비행하는 기술을 말한다.
  • cruise control이 필요한 이유는 다음과 같다.

1. LRC을 위한 airspeed , altitude , power setting이 달라지게 된다. 달라지는 이유는 항공기 무게가 운항함에 따라 줄어들기 때문이다.

 

  • 제트 항공기와 프로펠러 항공기의 criuse control 하는 방법은 다르다. 제트 항공기의 range는 고도에 가장 큰 영향을 받기 때문이다.
  • 일반적으로 maximum range cruise 의 99%를 유지하는 방법으로 cruise control을 수행한다. 최대거리는 1% 줄어들지만 속도는 3~5% 증가하기 때문에 이점이 많다.
  • 동 고도에서 cruise하면 , 항공기 무게의 감소로 인해 LRC를 위해 속도의 감소 , thrust의 감소가 필요하다.
  • 제트항공기에서 고도가 중요한 이유는 다음과 같다.

1. 고도의 증가는 V/Tr & TAS 를 증가시킨다. V/Tr이란 velocity / thrust required의 비율을 말한다. V/Tr이 증가하면 동일한 thrust에서 더 높은 velocity를 얻을 수 있다.

2. 고도의 증가는 연료효율을 좋게 한다. 대류권에서는 고도가 증가함에 따라 온도가 내려가고 , 낮은 온도는 높은 밀도의 공기를 항공기에 제공한다.

3. 고도의 증가는 RPM을 증가시킨다. RPM의 증가는 연료효율을 가져온다. 

 

*항공기 무게에 따른 변화는 다음과 같다. 결론은 항공기 무게가 감소함에 따라 MAXIMUM RANGE( 최대 항속거리 )를 얻기 위해 속도와 엔진출력을 감소시켜야 한다는 것 .

1) GA 항공기 무게 10% 증가하면 , specific range는 9% 감소 , maximum range를 위한 속도는 5% maximum range를 위한 파워는 15% 증가한다.

2) JET 항공기 무게 10% 증가하면 , specific range는 5% 감소 , maximum range를 위한 속도는 5% , maximum range를 위한 파워는 10% 증가한다. 

 

대류권계면에서의 연료효율

 

1. 대류권계면까지는 고도가 상승함에 따라 공기 밀도가 낮아 TAS가 증가해 연료효율이 좋아진다

2. 대류권계면부터 약간 위의 고도까지는 온도가 일정하므로 공기 밀도변화가 없어 연료소모량의 변화가 없다.

3. 대류권계면의 꽤 위의 고도부터는 연료소모량이 증가 , 즉 연료효율이 나빠진다.

4. 성층권에서의 비행은 공기의 밀도가 희박하므로 , combustion chamber pressure가 낮아 연료효율이 많이 나빠진다.

 

 


TAKE OFF PERFORMANCE

  • 이륙 성능에 영향을 미치는 요소는 다음과 같다.

1. 항공기 무게 weight
2. 추력 thrust
3. 항공기 외장 configuration
4. 온도 oat
5. 기압고도 pressure altitude
6. 바람 wind
7. 활주로 경사 runway slope
8. 활주로 표면 runway surface

* take off distance는 항공기가 움직이기 시작한 지점 부터 단발항공기는 50ft agl , 쌍발 및 제트 항공기는 35ft agl 상공까지 도달하는 수평적 거리를 말한다.

ASD & AGD & TOD & LD ( ALD , RLD )

  • 항공기가 실제로 필요한 거리를 말한다. 이 ASD & AGD & TOD 는 위에 말한 이륙 성능에 영향을 끼치는 요소들 때문에 매 비행마다 달라진다.
  • 이 ASD & AGD & TOD의 수립 목적은 V1 결심속도에서 STOP & GO를 결정하였을 때 필요한 수평적 거리를 제공함으로써 안전 마진을 조종사에게 부여한다.
  • 알다시피 V1속도 이전 EMERGENCY 상황엔 STOP하여야 하고 , V1속도 이후엔 이륙을 강행하여야 하기 때문에 V1속도에서의 결정에 관해 거리 정보를 제공함으로써 안전 마진을 제공하는것이다.
  • 이 ASD & AGD & TOD는 활주로 유효거리인 ( TORA , TODA , ASDA ) 거리 이내의 값이어야 한다.
  • 종류는 다음과 같다.

ASD & AGD

1. ASD
ASD는 aceelerate stop distance의 약자로 , 항공기가 V1 속도에서 critical eng failure 상황시 이륙을 포기하고 정지하기까지의 필요한 거리이다.
*정지할때 aerodynamic brake는 고려하지 않는다. only foot brake만을 고려한다. wet runway 에서는 reverse thrust와 foot brake를 고려한다.

2. AGD
AGD는 accelerate go distance의 약자로 , 항공기가 V1 속도에서 critical eng failure 상황시 이륙을 결정하고 35ft agl 에서 v2속도에 도달하기 위해 필요한 수평적 거리이다.

3. TOD
TOD는 takeoff distance의 약자로 , 정상상황에서 활주로 상공 35ft agl까지 도달하는데 필요한 수평적 거리이다.

balanced field length

* 위 사진을 참조하여 balanced field lengthASDAGD 거리가 같을 때를 의미한다. 이 때의 V1 속도를 balanced V1이라고 한다.

4. LD ( landing distance )
- 비행 중 QRH를 통해 산출된 착륙 거리
* RLD ( required landing distance )
- 비행 계획 수립 디스패치 단계에서 사용되는 ALD의 계수를 곱한 착륙거리
* ALD ( actual landing distance )
- 실제 착륙 거리로 , 런웨이 50ft agl 부터 정지하기까지의 실제 거리




 

RUNWAY DECLARED DISTANCE

  • 각각의 공항은 runway declared distance ( 활주로 유효거리 ) 를 공표한다. 여러 조건에 따라 항공기의 이착륙 거리는 달라지므로 조종사는 항공기의 이착륙 거리가 활주로 유효거리 내에서 가능한지 판단하여야 한다.
  • 공항의 차트를 통해 알아볼 수 있다.

runway declared distance ( 활주로 유효거리 )

  • 활주로 유효거리( runway declared distance )의 종류는 4가지로 다음과 같다.

1.TORA ( 유효 이륙 활주거리 )
TORA는 take off run available의 약자로 , displaced threshold가 있으면 , displaced threshold 부터 활주로 끝까지의 거리이다.
displaced threshold 부터 활주로 종단까지의 거리를 TORA라고 한다.


2.TODA ( 유효 이륙거리 )
TODA는 take off distance available의 약자로 , TORA 에 stop way( 정지로 ) , clear way( 개방구역 )의 구간을 더한 거리이다.
displaced threshold 부터 런웨이 종단을 지나 stop way 를 지나 clearway 에서 단발 35ft , 쌍발 & 제트 50ft , wet runway 경우 15ft 상공에 도달하는데 까지의 수평 거리를 TODA라고 한다.
RUNWAY + STOPWAY + CLEARWAY

*TOD ( take off distance ) 는 TODA를 초과해선 안된다.

3.ASDA ( 가속정지 가용거리 )
ASDA는 accelerate stop distance available의 약자로 , 항공기가 이륙을 포기하는 경우를 가정하여 항공기를 정지시키는데 적합한 거리이다. TORA 에stop way ( 정지로 ) 를 더한 거리이다.
displaced threshold 부터 활주로 종단을 넘어 stop way까지의 거리를 ASDA라고 한다.
RUNWAY + STOPWAY

4.LDA ( 착륙가능거리 )
LDA는 landing distance available의 약자로 , 항공기가 착륙하여 정지하는데 필요한 거리.
활주로 시단부터 종단까지의 거리를 LDA라고 한다.
RUNWAY

 

  • CLEAR WAY ( 개방구역 ) & STOP WAY ( 정지로 ) 는 다음과 같다.

STOP WAY & CLEAR WAY
STOP WAY & CLEAR WAY

 

  • stop way는 활주로 중심선 연장에 있는 포장된 면이다. 이 stop way는 항공기가 이륙을 포기하고 정지할 때 구조적 손상을 주지 않도록 활주로 종단 다음에 설정한 구역이다. STOP WAY는 yellow CHEVRON 화살표 모양으로 되어 있으며 , BLAST PAD라고도 한다. TAKE OFF상황에서는 사용할 수 없다. 랜딩 후 decelleration에서 사용가능 하다.
  • displaced thresholdwhite 화살표로 되어 있으며 , displaced threshold는 takeoff시 사용가능 하다.
  • 즉, yellow blast pad 혹은 stopway는 take off 시 사용 불가 , white displaced threshold는 take off 시 사용가능하다.
  • clear way는 활주로 끝부분에 이어져 있는 장애물이 없는 평탄한 구역으로. 최소 활주로 중심선에서 좌우 75m150m ( 500ft )의 폭을 가져야하며 , climb gradient 1.25% 표면안에 장애물이 없어야 한다. TODA에 사용되고 , V2 속도에 도달할 때의 수평거리이며 , 이 수평거리는 TORA의 절반을 넘으면 안된다.



속도&무게&바람&고도&경사에 따른 TOD 거리


1000FT DENSITY ALTITUDE 증가시 이륙거리
1. 왕복엔진 3.5% 2. HIGH THRUST 터빈 7% 3. LOW THRUST 터빈 10%

 

이륙무게 10% 증가시

1. LOW THRUST 35%-30% 이륙거리 증가

2. HIGH THRUST 21% 이륙거리 증가

이륙요구속도 1% 증가 , 이륙요구거리 2% 증가
랜딩무게 20% 증가 , 랜딩 속도 10% 증가 , 랜딩거리 20% 증가
랜딩무게 20% 증가, 랜딩속도 10% , 랜딩거리 20% 증가.
즉 랜딩속도 10% 초과시 , 랜딩거리 20% 증가




 

  • UPSLOPE RUNWAY는 ACCELERATION을 지연시켜 LONGER GROUND ROLL이 필요하다.
  • REQUIRED TAKE OFF SPEED 가 1% 증가하면 TAKE OFF DISTANCE는 2% 증가한다.

예를 들어 , TAKE OFF SPEED가 100KT 일때 TAKE OFF DISTANCE가 3000FT 이라면 ,
TAKE OFF SPEED가 101KT 일때 TAKE OFF DIDSTANCE는 3060FT가 필요해진다.

  • HEAD WIND는 lift off 에 필요한 ground speed를 줄인다. 이에 따라 필요한 활주로 길이도 짧아진다.

 

  • TAKE OFF DISTANCE단발항공기는 50FT , 쌍발 & 제트항공기는 35FT 상공에 도달하는 지점까지의 거리이다. wet runway일 경우 15ft 상공이다.

 

  • V1 속도는 항공기 무게가 증가함에 따라 줄어든다. 증가된 무게 때문에 deceleration & stop에 요구되는 시간이 늘어나기 때문이다.

 

  • HIGH ELEVATION AIRPORT 에서는 더 높은 TAS가 필요하다. 공기의 밀도가 줄어듦에 따라 증가된 TAS가 항공기 performance에 필요한 동일한 IAS가 된다. rule of thumb 으로 TAS는 1000FT MSL 고도 증가 당 IAS + 2%이다. 즉 10,000FT MSL에 위치한 공항에서 TAS 120KT가 IAS 100KT이다.

 

  • premature rotaion can increase takeoff distance. attempting to force the aircraft into the air before it has sufficient airspeed to fly may result in the aircraft settling back to the runway

rotation speed 이전에 rotation을 하면 항공기가 뜨기에 충분한 속도가 되지 않아 다시 runway 에 settle back 하여 take off distance가 증가한다.

 



LANDING PERFORMANCE

  • 이상적인 랜딩단계는 다음과 같다.

1. on glide path로 DH까지 하강
2. DH에서 runway environment 혹은 ALSF 가 IN SIGHT되어 CONTINUE APPROACH
3. 100FT AGL에서 ALSF인 경우 red terminating bar 혹은 side row bar 육안 식별이 되야 100FT AGL이하로 하강
4. runway threshold를 지날 때 50ft TDZE ( 하지만 gs anttena 로 고도측정 혹은 radio altimeter 로 고도측정 혹은 일반 altimeter로 고도측정 에 따라서 실제 높이는 달라질 수 있다. )
5. touchdown zone marking( thousand foot marker ) 에 touch down
6. aerodynamic brake 및 foot brake를 사용하여 taxing속도 까지 감속 .

위와 같은 단계가 이상적인 랜딩 phase 이다.
* 착륙시에 LDA ( landing distance available ) 이내에 착륙하여야 한다.
* 공항고도가 상승되어 공기의 밀도가 낮아도 감속( deceleration )에는 영향이 없다. 하지만 동일한 퍼포먼스를 내기위해 같은 IAS값을 가져야 하며 이에 따라 TAS가 증가하여 landing distance는 증가한다.

  • landing speed는 일반적으로 항공기 stall speed의 몇 % 혹은 minimum control speed의 몇 % 이다.
  • wet & slippery runway 인 경우 115% dry runway landing distance 가 요구된다.
  • aerodynamic brake는 landing roll 초기단계( 60%-70% )에서 유효하다.

touch down speed의 60%-70%까지 deceleration하는데 적용된다. 즉 touch down 후 touch down speed의 60%까지는 aerodynamic brake를 사용하고 , 그 이후 foot brake를 사용한다. aerodynamic brake는 spoiler , reverse thrust , elevator , flap 등으로 운용될 수 있다.

  • 같은 접근속도를 전제 조건으로 , 일반적인 3도 glide path에서 1도의 glide path 변화당 500ft의 landing distance가 증감된다. 1도의 pitch 변화가 아닌 1도의 glide path 변화량임을 유의한다.
  • Above glide path는 착륙거리가 감소
  • Below glide path는 착륙거리가 증가

 

  • Vref 속도에서 10kt의 초과속도touch down 까지 2,500ft가 더 필요하고 , 300ft의 landing roll 이 증가된다. 총 2,800ft의 추가 거리가 필요하다
  • 20kt의 초과 속도는 5000ft , 600ft의 증가량을 가져온다. 총 5,600ft의 추가 거리가 필요하다.

 

  • 바람의 영향도 landing distance에 영향을 끼친다. 다음과 같다.

landing speed의 10% headwind19%의 landing distance를 감소시킨다.
landing speed의 10% tailwind21%의 landing distance를 증가시킨다.

  • 항공기 무게는 landing distance에 큰 영향을 끼친다. ( 착륙 무게 10% 증가시 , 속도 5% 증가 , 랜딩거리 10% 증가 )

예를 들어 landing weight가 21% 증가하면 , landing speed는 10% 증가한다.
예를 들어 landing weight가 10% 증가하면 , landing speed는 5%증가 , landing distance는 10% 증가한다.
즉, landing weight와 landing distance는 증가량에 비례하며 , landing weight와 landing speed는 증가량에 0.5배 씩 증가한다. landing weight & landing distance & landing speed의 상관관계를 유념하자.

  • 고도가 가장 landing distance에 영향을 끼친다.
  • threshold 50ft가 정상 접근. threshold 100ft로 지나가면 랜딩거리 1000ft 증가한다.
  • 항공기가 threshold를 지날 떄 50ft above TDZE이여야 한다. 만약 100FT TDZE으로 threshold를 지나간다면 1000ft landing distance가 더 필요해진다. threshold에서 50ft를 기준점으로 50ft 고도당 1000ft landing distance가 증가한다.

 

  • ABOVE GLIDE PATH 인 경우 랜딩거리 짧아진다 . BELOW GLIDE PATH의 경우 랜딩거리 길어진다.
  • ON GLIDE PATH에서 1도 차이 당 500FT의 착륙거리 증감이 있다.
  • ruwway slope1% 경사당 5% 착륙거리의 경감이 있다.

 

V SPEED

TAKE OFF V SPEED

대한항공 성능 교재 73p 참조

 

  • Vno ( smooth air에서 구조적 손상없이 운항 가능한 최대 속도 )

Vno는 , nomal operating speed , maximum strutural cruising speed 의 약자이다. 항공기 속도계의 green arc 끝 지점이 Vno이다. 항공기 구조적 위험이 없이 운항 가능한 최대속도 이다.

  • Vne ( 항공기 구조적 손상이 발생하는 최소 속도 )

Vne는 never exceed speed로써 , Vne 이상의 속도에서는 항공기 구조적 손상이 야기된다. 대형항공기의 Vmo , Mmo와 유사한 속도이다 . 항공기 속도계의 red line이 Vne 이다.

  • Vmo / Mmo

Vmo/Mmo는 maximum operating limit speed 의 약자로 , 민항기의 최대 운용속도를 나타낸다.

  • Va ( 구조적 손상 이전에 스톨 발생하는 최대 속도 )

Va is design maneuvering speed. 또한, 항공기 구조적 한계 이전에 스톨이 발생하는 최대 속도이다. 이와 같은 이유로 Va 속도를 GA 항공기는 turbulence에서 사용한다.

  • Vb ( 거스트 조우시 구조적 손상없이 운항가능한 속도)

Vb 란 , 항공사에서 사용하는 속도로 , turbulence penetration speed 의 약자이다. Va 속도보다 항상 낮다.
Vb is maximum speed at which a gust will not over stress the aircraft . 여기의 gust 라 함은 1,500-3000fpm의 거스트 바람을 말한다.

  • Vc

Vc is design crusing speed . design crusing speed is established by the manufacturer.

  • Vef

Vef is that speed at which the critical engine is assumed to fail during takeoff
임계엔진의 고장을 가정 했을 때의 이륙결심속도이다. 일반적인 이륙결심속도인 V1속도란 항공기가 정해진활주로 길이내에서 정지하거나 혹은 이륙을 결심하여 활주로 끝에서 35FT 상공에 도달할 수 있는 속도이다. 즉 , V1속도는 이륙을 결심할 경우 이륙 가능한 최소 속도가 되며 , 이륙을 포기할 경우 이륙포기를 위한 최대속도이다. 인적요소에 의한 소요시간은 V1 속도에서 1-2초 정도 소요된다. Vef는 V1 속도보다 항상 작다.

  • Vfe ( 플랩 전개시 운용 최대 속도 )

Vfe란 , maximum flap extended speed 의 약자로 , flap을 전개했을 때 , 최대 운항 가능 속도이다 . 항공기 속도계의 white arc의 끝 지점이다.

  • V1 ( 이륙가능 최소속도 / 이륙포기 최대속도 )

이륙결심속도인 V1속도란 항공기가 정해진활주로 길이내에서 정지하거나 혹은 이륙을 결심하여 활주로 끝에서 35FT 상공에 도달할 수 있는 속도이다. 즉 , V1속도는 이륙을 결심할 경우 이륙 가능한 최소 속도가 되며 , 이륙을 포기할 경우 이륙포기를 위한 최대속도이다. engine fail이 v1 에서 일어났다면 이륙을 강행하여야 한다. 이륙포기를 위한 행동( 파워 아이들 , 스피드 브레이크 , 풋브레이크 ) 를 수행할 수 있는 최대 속도이다.

또한 ASDA의 거리 이내에서 정지가 가능한 최대 속도이다.

  • V2 ( OEI 상황시 이륙성능 최소조건 만족하는 속도 )

V2 is takeoff safety speed . takeoff safety speed means referenced airspeed obtained after liftoff at which the required one engine inoperative climb performance can be achived. V2 속도란 이륙 안전속도이다. 이 속도는 one eng failure 상황에서 required climb gradient를 충족하는 최소속도이다.
항공기가 DER 35ft에서 얻어야 할 최소 속도이다

  • V2min

minimum takeoff safety speed . 1.2 X Vs or 1.1 X Vmca whichever is more higher

  • Vr

Vr이란 rotating speed의 약자로 , 이륙단계에서 yoke를 pull back 하는 속도이다.

  • V1 , V2 , Vr 의 속도 변화의 고려요소는 다음과 같다.

1. pressure altitude
2. OAT
3. flap
4. gross weight
5. wind
6. runway slope


  • Vfs

final segment climb speed의 약자로, 1. OEI 상황 2. clean configuration 3 max continous power 조건에서 , 4st climb segment 상승률을 만들어 내는 최소 속도이다. 2eng 1.2% , 3eng 1.5% 4 eng 1.7%

  • Vs ( 항공기 조종성 유지 가능한 최소속도 )

Vs is the stalling speed, or minimum steady flight speed , at which the airplane is controllable
Vs , Vs1 , Vso 는 스톨스피드 혹은 최소 비행속도이다. 조건에 따라 구분되어진다.

  • Vs1 ( clean config 에서의 스톨 속도 )

Vs1 is the stalling speed , or the minimum steady flight speed , obtained in a specific configuration

  • Vs0 ( landing config 에서의 스톨속도 )

Vso is the minimum steady flight speed or stalling speed in landing cofiguration 이다.

  • Vmbe ( mechanical brake 사용가능한 최대속도 )

Vmbe 는 brake energy limits airspeed 속도이다. 이 Vmbe는 노면의 surface 와 atmospheric condition에 따라 결정된다.
Vmbe는 density altitude가 높아지면 , Vmbe는 낮아진다. TAS가 빨라 제한적이게 된다.
Vmbe는 항상 v1 속도보다 커야한다.
고려요소는 다음과 같다.
1. runway slope
2. headwind tailwind

  • Vmo / Mmo

Vmo 는 IAS 기준 maximum operating limit speed 이고 , Mmo는 mach number 기준 maximum operating limit speed이다.

  • Vmu

Vmu is minimum unstick speed . minimum unstick speed is the minimum airspeed at which the airplane can be made to take off without demonstrating hazardous characteristics while continuing the take off.

Vmu는 항공기 이륙에서 위험한요소가 없이 이륙가능한 최소속도이다. tail skid 방지를 위한 최소속도이기도 하다.

  • Vzf

Vzf 란 , zero flap minimum safe maneuvering speed 의 약자로 , 제로 플랩으로 항공기 운용시 , 안전 최소 속도이다.
NADP2 에서 사용하는 속도 개념이다.

  • Vx (단위거리당 최대 상승률 속도 )

Vx는 , best angle of climb speed 의 약자로 , 단위거리 당 최대 상승률을 제공하는 속도이다. 가장 짧은 거리에 가장 높은 고도를 얻을 수 있는 속도.

  • Vxse

Vxse란 , best angle of climb speed with OEI 의 약자로 , one engine failure 상황시 , 단위거리당 최대 상승률을 제공하는 속도이다.

  • Vy ( 단위시간당 최대 상승률 속도 )

Vy는 , best rate of climb speed 의 약자로 , 단위시간 당 최대 상승률을 제공하는 속도이다. 가장 짧은 시간에 가장 높은 고도를 얻을 수 있는 속도.

  • Vyse

Vyse란 , best rate of climb speed with OEI의 약자로 , one engine failure 상황시 , 단위시간당 최대 상승률을 제공하는 속도이다. one engine service or one engine absolute ceiling 이상의 고도에서 OEI 상황 발생 시 , Vyse 속도를 유지하여 천천히 one engine service ceiling 까지 하강한다.

  • Vmc ( OEI 상황시 , bank 5도 이내 desired course 로 항행 가능한 최대속도 )

1. Vmc는 minimum control speed 의 약자로 , 쌍발엔진 항공기의 critical engine이 fail 되었을 때 , bank 5도 이내에서 directional control이 가능한 최소속도를 말한다. 고도가 상승 함에 따라 Vmc 속도는 감소한다( 좋아짐 ). CG가 rearward CG일 수록 Vmc의 속도는 증가한다. 이유는 directional control을 위한 moment가 CG가 후방으로 이동함에 따라 감소하기 때문이다.
2. Vmc는 MTOW의 1.2Vs1보다 높지 않아야 한다.
3. Vmc 속도에 가까워지면 loss of directional control , stall warning horn , buffet , loss of control effectiveness가 발생한다.
4.Vmc 속도에서의 recover는 reduce power & pitch down 을 동시에 수행해야 한다 .

  • Vmca

Vmca 란 , minimum control speed on air 의 약자로 , 공중에서 OEI 상황시 1. bank 5이내 2. heading 20도 이내 에서 disired flight path를 유지할 수 있는 최저 속도이다.
Vmca 수립 조건은 , 1. max continuous thrust 2. aft CG 3. unfavored configuration
( 가장 악조건에서 수립)
Vmca > Vef > V1 > Vmbe > Vmca > Vr > Vlof > V2 의 속도 순서로 수립된다.

  • Vmcg

Vmcg 란, minimum control speed on ground 의 약자로 , 이륙상황에 1. one engine failure 시 , 2. rudder aerodynamic control 만을 사용 3. on ground 에서 4. directional control ( 활주로 중심선 좌.우 30ft 이내 )이 가능한 최소 속도이다.
Vmca 수립 조건은 , 1. take off thrust 2. aft CG 3. MTOW 이다.
( 가장 악조건에서 수립 )


  • Vr

Vr은 rotating speed 의 약자로 , 활주로 종단에서 35FT 도달을 위해 ROTATE 하는 속도.
1.1 x Vmu

  • Vlof

Vlof 는 minimum lift off speed 의 약자로 , 항공기의 양력이 항공기 중력을 초과해 항공기가 부양될 수 있는 최소 속도이다.

  • Vlo ( 항공기 랜딩기어 up & down 가능한 최대속도 )

Vlo 는 , maximum landing gear operating speed의 약자로 , 항공기 landing gear를 down & up 운용할수 있는 최대 속도이다.

  • Vle ( 항공기 랜딩기어 전개후 운용가능 최대 속도 )

Vle 는 , maximum landing gear extended speed 의 약자로 , 항공기 landing gear down 상태에서 운용가능한 최대속도이다.

  • Vc

Vc 란 , design cruising speed 의 약자로 , 설계 순항속도이다.

  • Vd ( Vne 수립을 위한 설계속도 , Vd x 0.9 = Vne )

Vd란 , design diving speed 의 약자로 , 항공기 설계시 최대 diving speed 이다.
Vne 속도는 Vd 속도의 0.9 즉 90%로 수립되었다.

  • Vfc / Mfc

Vfc/Mfc is maximum speed for stability characteristics
Vfc/Mfc 속도는 항공기 안정성과 관련된 최대 속도이다 .

  • Vfs

Vfs 란, final segment climb speed 의 약자로 , 접근도중 one engine fail시 , clean config 외장에서 max continous thrust 를 사용하여 상승하는 속도

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