[항공기시스템] 6 Pack (Cessna172)

비행은 계기비행과 시계비행으로 나뉘며 비행 중에는 계기를 수시로 확인해야 한다. 이번엔 이 계기들에 대해 알아보려 한다. 수십 개의 계기가 존재하지만 그중 가장 기본적이고 핵심이 되는 6가지 기본 계기에 대해 알아보자. 6 primary instrument를 줄여 6 pack이라 불리는 이유는 복근의 6팩처럼 계기가 나란히 붙어있으며 지금의 G1000과는 달리 각 계기가 동그랗게 따로따로 존재했기 때문이다. 지금은 대개 G1000을 통해 화면에 동시다발적으로 여러 계기가 보기 쉽게 표현되지만 옛날엔 그렇지 않았으며 아직도 6pack을 사용하는 항공기는 많이 존재한다. 계기를 읽는 것은 어렵지 않지만 그 작동원리까지 세세히 아는 것은 쉽지 않다. 오늘은 간략하게 각 계기판이 무엇인지 그 개요에 대해 알아보도록 하자.

 

첫 번째는 attitude indicator (자세계)이다. 단어에서 알 수 있듯이 비행기의 자세를 나타내는데 뱅크, 피치를 나타낸다. 자세계는 시계비행은 물론 계기비행에서 매우 중요하다. 비행기가 어떤 자세에 있는지 동물적 감각으로 파악하는 것은 매우 어렵기에 자세계를 참고해 어떤 자세에 있는지 인지해야 한다. 물론 승강계를 통해 상승 및 하강 중인지 확인할 수 있지만 자세계를 주로 참고해 원하는 자세를 잡아야 한다. 뱅크의 경우 양쪽으로 60도까지 나타내며 피치의 경우 위로 12.5도 아래로 20도까지 나타낸다. 자세계는 비행기의 빨아들이는 힘을 이용해 공을 회전하게 하며 회전하는 물체의 rigidity in space를 통해 비행기의 움직임을 나타내게 되는 것이다. 즉 진공 시스템에 문제가 생길 시 자세계 또한 문제가 생긴다. 자세계뿐만 아니라 heading indicator, turn coordinator도 원리가 비슷하기에 진공에 문제가 생길 시 작동하지 않는다.

 

두 번째는 heading indicator (방향계)이다. 현재 가고 있는 방향을 나타내주는 계기인데 진북이 아닌 자북 기준으로 표시된다. 6pack의 방향계는 15분마다 자기 나침판을 보고 다시 세팅을 해줘야 하는 이는 세차성이라는 특징 때문이다. 세차성이란 빠르게 돌아가는 물체에 특정 힘을 주면 회전하는 속도로 인해 돌아가는 방향의 약 90도 이후에 힘이 가해진다. 해당 힘 때문에 방향계가 조금씩 틀어지게 되며 정확한 값을 위해선 15분마다 나침반을 보고 재조정을 해야 하는 것이다. 방향계가 틀릴 수 있어 비행기에는 항상 자기 나침판이 존재한다. 하지만 자기 나침판에는 여러 오류와 주의해야 하는 사항들이 있으니 유념하도록 하자. 방향계에는 30도 단위로 표시가 되어있으며 선회할 때 약간의 딜레이가 있을 수 있다. 방향계를 보며 선회하다 레벨링을 하면 원하는 방위를 overshoot(지나치거나) 또는 undershoot(미치지 않을) 할 수 있다. 하지만 비행기에 있는 자기 나침판보다는 딜레이가 훨씬 적으니 그래도 나침반을 사용하는 것보다는 방향계를 사용하는 것이 더 정확하다.

 

세 번째는 turn coordinator이다. 해당 계기는 coordinated turn을 하고 있는지 즉 원심력이 수평 양력과 동일한지 알려준다. 만약 그렇지 않다면 slip 또는 skid가 되는데 러더를 통해 coordinated turn을 만들 수 있다. 만약 계기 아래에 있는 공이 왼쪽으로 굴러간 상태라면 왼쪽 러더를 밟아야 하고 오른쪽에 있다면 오른쪽 페달을 밟아 공이 중간으로 와야 한다. 공이 가는 쪽으로 러더를 밟아야 해서 'step on the ball'이라는 표현을 자주 쓰기도 한다. 또한 날개 아래에 tick이 있는 것을 알 수 있는데 이는 표준 선회율을 맞추기 위해 존재한다. Standard rate of turn을 하면 360도를 선회하는 데 2분이 걸리며 이는 계산할 시 초당 3도이다. 계기를 보며 뱅크를 준 후 러더를 사용해 coordinated standard rate of turn을 유지하면 360도 선회하는 데 2분이 소요된다.

 

네 번째는 airspeed indicator (속도계)이다. 다른 글에서 언급했듯이 속도계는 pitot tube의 총압과 static port의 정압의 차이를 통해 계산되며 둘 중 하나라도 막히면 제대로 된 값을 받을 수 없다. 속도계는 knot로 표시되며 흰색, 초록색, 노란색, 그리고 빨간 선으로 각각 표시된다. 흰색은 고양력장치를 사용했을 때의 사용 가능 속도 범위이고 초록색은 안전히 비행할 수 있는 속도, 노란색은 돌풍 등이 없을 때 비행할 수 있는 속도 그리고 빨간색은 절대 넘어야 하지 말아야 할 속도를 의미한다.

 

다섯 번째는 altimeter (고도계)이다. 고도계는 static port를 통한 정압을 이용해 고도를 나타낸다. 긴 바늘은 100단위 ft를 가리키고 짧은 바늘은 1,000 단위 ft를 가리킨다. Kollsman window를 통해 고도계 세팅을 할 수 있으며 1inHg당 1,000ft가 바뀐다.

 

마지막으로는 vertical speed indicator (승강계)이다. 승강계는 고도가 바뀜에 따라 달라지는 정압의 속도를 측정해 얼마나 빨리 상승 또는 하강하는지 측정한다. 단위는 ft / minute이며 위아래로 2,000ft / min이 통상적으로 최대 표시이다. 한 틱의 단위는 500ft이며 선회 등 갑작스러운 조작에는 딜레이가 있을 수 있다.

 

이렇게 간단하게 6가지 계기에 대해 알아보았다.