비행계기-5) 자세계, 헤딩인디케이터, 턴-코디네이터.
지난회까지는 Pitot Static System을 이용한 계기인 속도계(ASI), 고도계(Alt),수직속도계(VSI)에 대하여 알아 보았으며 이번회에는 비행계기 중 마지막 편으로 자이로 기능을 이용한 자세계(Attitude Indicator), Heading Indicator,및 선회계(Turn Coordinator)에 대하여 알아 보겠습니다.
이번에 설명드릴 자이로의 기능을 이용한 계기에는 아래와 같이 세가지가 있습니다.
* 자세계(Attitude) : 기체의 자세를 지시.
* Heading Indicator : 기체의 지면에 대한 진행 방향을 지시.
* 선회계 (Turn Coordinator) : 기체가 선회시 선회 뱅크의 상태 및 항공역학적 힘의 발란스를 지시.
참고로 선회계(Turn Coordinator)는 다른말로 "Slip-Skid Indicator"라고도 합니다.
먼저 Gyroscope계기에 대하여 이해를 하려면 자이로의 기본 원리에 대하여 대략적인 이해가 필요합니다. 자이로의 가장 간단한 외형은 아래 그림과 같습니다.
자이로의 회전축을 중심으로 로터가 회전을 하면 자세가 지면의 중심축에서 기울어졌다 하더라도 다시 지면과 수평이 되려 하는 성질을 가지고 있는데 자이로 계기는 이같은 기본적인 특징을 이용한 것입니다.
따라서 자이로에는 아래와 같은 두가지의 특이한 성질이 있습니다.
* 강직성 (Rigidity) :
자이로스코프는 자신이 회전하고 있는 면(Plane)의 어느 고정된 위치에 계속 남아 있으려고 하는 데 이를 강직성(Rigidity)이라고 합니다.
따라서 자이로(Gyro)는 모든 방향으로 자유롭게 회전할 수 있으며 짐벌(Gimbal) 링이 기울어지든, 꼬이든, 움직이든 간에 자이로는 원래의 회전면안에서 남아있으려고 합니다.
* 세차운동 (Precession) :
세차운동이란 “선행성”이라고도 하며 자이로에 외부의 힘이 주어졌을 때 반응으로써 기울임(tilting) 혹은 회전(Turn)등을 말합니다. 그런데 이 반응은 외부의 힘이 주어진 그 지점에서 발생하는 것이 아니라, 회전방향으로 90도 지난 지점에서 발생합니다.
따라서 자이로 계기는 이 같은 자이로의 특성을 이용해 항공기가 방향을 바꿀 때 생성되는 힘의 양을 측정하여 선회율(Turn Rate)를 알아내는데 사용되는 것입니다.
먼저 자이로계의 전체적인 구성도는 아래 그림과 같습니다
아래 그림과 같이 자세계와 헤딩인디케이터는 진공압력을 이용한 계기이며 선회계(Turn Coordinator)는 전기에 의하여 구동됩니다
1. 자세계 (Attitude Indicator)
자세계(Attitude Indicator)는 항공기 모형(Miniature Aircraft), 수평바(Horizon Bar)를 통해 항공기의 자세를 그림으로 지시하여 줍니다.
수평바(Horizon Bar)에 대한 항공기 모형(Miniature Aircraft)의 관계는 실제 항공기와 실제 수평선(Horizon)과의 관계와 같으며 자세계(Attitude Indicator)안에 들어있는 자이로(Gyro)는 수평면으로 장착되어 강직성(Rigidity)에 의해 자세를 가리키게 됩니다.
아래 그림은 자세계의 내부 구조입니다.
피치(Pitch)와 뱅크(Bank)를 지시할 수 있는 제한치는 각 자세계의 모델들에 따라 다르지만 통상적으로 뱅크 각도는 100° ~ 110°, 피치(Pitch)각도는 60° ~ 70° 까지 제대로 구현할 수 있습니다.
만약 이 제한치를 넘어버리면, 자세계는 마구 흔들리거나 불규칙하게 떨며 부정확한 지시를 가리킬 것입니다.
항공기의 자세가 변하면 자세계는 그 자세에 따른 현재의 상태를 아래 그림과 같이 지시하게 됩니다.
따라서 모든 조종사는 아래와 같은 자세계(Attitude Indicator)가 지시하는 각종 자세들에 대해 충분히 해석할 수 있어야 합니다.
2. 헤딩-인디케이터
Heading Indicator는 기본적으로 마그네틱 컴파스(Magnetic Compass)의 기능을 구현하기 위해 설계된 기계식 계기입니다.
마그네틱 컴파스(Magnetic Compass)는 여러가지 오차(Error)들이 발생하므로 특히 난류시에 정확한 방향(Heading)으로 직진비행이나 정밀한 선회를 하기에는 어려움을 주게 됩니다.
아래 그림은 헤딩인디케이터의 내부 구조입니다.
Heading Indicator는 자이로스코프의 강직성(Rigidity)의 원리를 응용한 것입니다.
헤딩인디케이터 내부에 들어있는 로터는 수직면으로 회전을 하며 계기 전면에 있는 방위각이 표시되어 있는 Compass Card와 연결되어 있습니다.
또 다른 요소로써, 지구가 1시간에 15°를 회전하므로 이것이 헤딩인디케이터에 오차를 발생시킵니다. 따라서 헤딩인디케이터는 1시간에 15° 정도의 오차(Error)를 보여 주게 되므로 조종사가 대략 15분에 한번 정도씩 마그네틱 컴파스와 대조하여 수정을 해주어야 합니다.
3. Turn Coordinator (Slip-Skid Indicator)
턴 코디네이터는 다른 말로 “Slip-Skid Indicator”라고도 합니다.
턴 코디네이터는 선회시 올바른 선회가 이루어 지는가를 나타내주는 계기입니다.
아래 그림은 Turn Coordinator의 내부 구조입니다.
비행기를 좌측이나 우측으로 기울여 선회시 기울임 정도(Bank)가 적당한지 러더 페달의 양은 적당한지 선회율은 적당한지 등을 나타내 줍니다.
중앙하단부에는 볼이 있는데 이 볼은 선회시 비행기가 받게되는 항공역학적인 힘을 나타내는 것으로서
볼이 좌측에 쏠려 있으면 좌측 러더페달을 밟아 주어야 하고
오른쪽으로 쏠려 있으면 오른쪽 러더페달을 밟아서 가운데에 위치시켜야 합니다.
이 볼이 중앙에 있지 않으면 선회시 뱅크각이 부족하거나 러더 량이 부족함을 나타내 줍니다.
턴코디네이터 내부에 들어 있는 짐벌(Gimbal)은 비스듬히 장착되어 있어서 선회율(Turn Rate) 뿐만 아니라 롤-레이트(Roll Rate)도 감지할 수 있습니다. .
만일 너무 급하게 롤(Roll)을 주면 항공기 모형(Miniature Aircraft)은 천천히 롤(Roll)을 줄 때 보다 더 많은 뱅크(Bank)를 지시합니다.
이상으로 자이로계기에 대하여 간략히 알아보았습니다.
이에 대한 보다 더 상세한 설명은 제가 번역한 아래 교육 동영상을 참조하시기 바랍니다.
다음편은 비행교육 과목 중 선회비행(Turn) 에 대하여 알아 보겠습니다.
Good Pilot is always Learning !!
훌륭한 파일럿은 항상 공부를 합니다. !!
댓글
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답댓글 작성자지바고 작성자 본인 여부 작성자 작성시간 18.12.10 네. 세차운동은 어려운게 아니고 그냥 반응이 90도 차이가 난다는것만 아시면 됩니다.
볼은 왼쪽으로 밀렸으면 왼쪽 러더 차주고 오른쪽으로 밀렸으면 오른쪽으로 차주고.
주의사항으로는 착륙 최종 접근시에는 반드시 볼을 정중앙에 위치 시켜야 합니다.
뱅기가 슬립되어 활주로의 센터라인을 벗어날 수가 있거든요. -
작성자자유와도전 작성시간 18.12.10 아 예, 잘 알겠습니다 착륙시엔 볼은 못보고 속도하고 고도 간신히 맞추면서 내려오고 있습니다, 요즘엔 ATC 유튜브 들으면서 좀 배워보려고 하는데 단어들이 잘 안들리네여 일반적으로 메뉴얼대로 읽기만 하면은 되것지만 그외적인 것들고 많이 있더라구요
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답댓글 작성자지바고 작성자 본인 여부 작성자 작성시간 18.12.10 선회비행에 대하여 몇가지 번역을 마치면 ATC에 대하여 준비하겠습니다.
ATC는 교신내용을 영문과 한글로 쓰고 제 목소리로 녹음까지 해야 해서..너무 방대해서 사실 엄두가 안나는군요
하지만 누군가는 해야할것 같아서 상황별로 제가 시간을 갖고 준비해보겠습니다. -
작성자자유와도전 작성시간 18.12.10 저는 그냥 캡쳐하고 반복적으로 들어보기는 하는데 관제사나 파일럿들의 발음이 너무 빠르더라구요
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답댓글 작성자지바고 작성자 본인 여부 작성자 작성시간 18.12.10 빠르다고 다 잘하는건 아니고
천천히 정확하게 하시면 될겁니다.
에어라인 조종사들이 워낙 빠르게 말하지만 자세히 들어 보면 모두 전형적인 틀이 있습니다.
몇가지만 알고 연습하시면 충분히 할 수 있을것입니다.