"착륙"이란 항공기를 다시 지상으로 이동시키는 조작입니다.
흔히 말해 "이륙"은 선택이지만, "착륙"은 필수입니다.
안전한 비행을 위해 착륙에 대한 훈련은 필수입니다. 또한, 안전한 착륙은 안정된 접근에서 시작됩니다.
이에 더불어 좋은 착륙은 무엇일까요?
먼저 법에서 규정하는 "안전한 접근과 착륙"에 대해 알아보겠습니다.
고정익항공기를 위한 운항기술기준 8.4.6.3 안정된 착륙접근 요건 (Steady Landing Approach Requirements)
가.기장은 착륙형태(Landing Configuration)에서 안정된 속도, 강하율, 그리고 수직/수평 비행경로를 유지하여야 한다. 다만 안정된 접근이 되지 않으면 착륙을 시도해서는 아니되며, 착륙접근 형태별 요건은 다음 각 호와 같다.
1)계기비행기상상태(IMC) 하에서는 최종 접근 경로상 비행장 표고로부터 1,000피트에서 항공기는 착륙을 위한 착륙형태, 강하중이라면 안정된 강하율 유지 및 허용범위 안에서의 목표속도 또는 이전에 필요에 의하여 높은 속도를 유지하였을 경우에는 목표속도로 줄여 안정된 접근상태를 유지하여야 한다.
2)계기비행기상상태 하에서는 비행장 표고로부터 1,000피트에서 항공기를 강하중이라면 분당 1,000피트를 초과하지 않는 안정적인 강하율을 유지, 허용범위 안에서의 목표속도를 유지 및 경로상에서 안정적인 상태를 유지하여야 한다.
3)위 각호와 같은 상태의 안정적인 접근율을 위해서는 착륙접지시까지 유지되어야 하며 만일 비행장 표고로부터 1,000피트 이하에서 안정되지 않고 유지되지 않으면 실패접근을 시작하여야 한다.
나.기장은 시계비행기상상태(VMC) 하에서는 최종접근 경로상 비행장 표고로부터 500피트에서 항공기는 착륙을 위한 착륙형태를 유지하여야 한다. 강하중이라면 안정된 강하율 유지 및 허용범위 안에서의 목표속도 또는 이전에 필요에 의하여 높은 속도를 유지하였을 경우에는 목표속도로 줄여 안정된 접근상태를 유지하여야 하며, 항공기는 비행장 표고로부터 500피트에서 다음 각 호와 같은 상태를 유지하여야 한다.
1) 분당 1,000피트를 초과하지 않는 안정된 강하율을 유지하여야 한다.
2) 허용된 범위 안의 목표속도를 유지하여야 한다.
3) 다음 각목을 제외하고 활주로에 정대 되어야 한다.
가)계기접근 또는 국지절차로 인하여 비행장 표고로부터 500피트에서 활주로에 정대할 수 없을 때
나) 안전한 범위 내에서의 기동(활주로 변경 포함)이 필요할 때
4) 기장은 다음 각목을 고려하여 안전하다고 결정되지 않는 한 500피트 이하에서의 기동을 하여서는 아니 된다.
가) 과도하지 않은 범위 이내에서 강하 경로를 획득하기 위한 강하율 변경
나) 활주로 중앙선에서의 이탈 정도
다)착륙 활주로 변경 시 착륙 활주로 진입말단의 거리차이가 있는 경우(Runway Threshold Stagger)
라) 배풍/측풍요소
마) 가용한 활주로 길이
다.나항의 시계비행기상상태 하에서의 안정적인 접근을 위해서는 착륙 접근 시까지 유지되어야 하며 만일 비행장 표고로부터 500피트 이하에서 안정되지 않고 유지되지 않으면 실패접근을 시작해야 한다.
라.기장은 착륙 활주로 진입말단(Runway Threshold)의 통과시 다음 각 호와 같은 상태를 유지할 수 없을 경우에는 실패접근을 시작하여야 한다.
1)착륙접지를 위하여 착지직전에 착륙마무리를 위해 땡김(Flare)을 시작할 때까지 허용된 범위 안에서 목표속도를 유지하여야 한다.
2) 정상적인 기동에 의한 안정적인 비행경로에 있어야 한다.
3) 착륙접지구역에 정상적인 착륙을 할 수 있는 위치에 있어야 한다.
매우 긴 위 문단을 요약하면 다음과 같습니다.
최종 접근 경로 상, 지표면으로부터
IMC 1,000ft / VMC 500ft 이하에서 다음 조건 미 충족시 실패 접근
1. 1000 FPM 미만의 강하율
2. 허용 범위 내 목표 속도 유지
3. 착륙 형태 완성
4. 안정된 수평, 수직 경로 유지
+ Threshold 통과 후 다음 조건 미 충족시 실패 접근
1. 허용 범위 내에서 Flare 시까지 목표 속도 유지
2. 정상적인 기동에 의한 안정된 비행 경로 유지
3. 접지 구역에 정상적인 착륙을 할 수 있는 위치
또한 실기 시험 표준서에 명시된 내용을 통해 안전한, 좋은 착륙에 대한 척도를 파악할 수 있겠습니다.
사업용 조종사 실기 시험 표준서 제3장 비행기 육상다발 제2절 4-나, 정풍 및 측풍에서의 접근과 착륙
○ 목적 : 응시자의 다음과 같은 사항을 평가하기 위함
1) 정풍, 측풍시의 접근과 착륙에 관한 지식
2) 바람상태, 활주로 표면, 장애물 등 고려
3) 적절한 착륙지점의 선택
4) 권고된 접근 및 착륙배치(Configuration)와 Pitch자세를 맞추고 출력조절
5) 안정된 접근자세와 권고된 접근 속도의 유지, 돌풍을 감안한 속도를 포함한 권고되는 접근 속도의 ±5노트 유지
6) 접근과 착륙동안 유연하고 시기 적절한, 올바른 조종간의 사용
7) Wind shear와 Wake turbulence의 가능성에 대한 인식
8) 실속속도에서 부드럽게 착지, 지정된 착륙지점으로부터 200피트(60미터)이내에 착륙, 편류없이 비행기의 기축은 활주로의 중앙선위에 정렬
9) 접근과 착륙동안 측풍 수정과 방향 유지
10) 점검표에 의한 적절한 절차수행
다음으로, Airplane Flying Handbook (2021) Chapter 9, Approaches and Landings에서 설명하는 Normal Approach and Landing에 대해 알아보겠습니다.
책에서 서술하는 내용에 더불어 주관적인 해석을 더해 좀 더 자세히 설명할 것이며, 책에 서술된 객관적 내용은 기울임 없이, 주관적인 해석은 기울임꼴을 사용해 표시됩니다.
이 절에서는 접근과 착륙을 크게 5단계로 나눕니다.
1. Base Leg
2. Final Approach
3. Round Out (Flare)
4. Touchdown
5. After-Landing Roll
1. Base Leg
Base Leg는 접근 단계에서 강하율 판단과 Final Leg 진입을 위해 중요한 위치입니다. 수평 및 수직 경로의 안정된 유지를 위해 현재 고도, 바람, Flap 각도를 고려해야 합니다.
최종 접근 속도보다 약간 높은 속도를 유지하며 적절한 위치에서 Medium Turn 이하의 각도로 선회를 시작합니다.
이 때 선회 반경과 바람 성분을 고려하여 선회 시작 위치 및 선회각을 결정해야 합니다.
이에 더불어 지속적이고 일정한 강하율로 접지 지점까지 강하할 수 있도록 적절한 강하율을 선택해야 합니다.
수평 경로
Runway Centerline의 연장선을 잇고, 지속적으로 내 Flight Path를 예측해 연장선 상에 올라탈 수 있는 위치에서 선회에 진입합니다. 이 때 관제사가 불러준 바람 혹은 내가 파악한 바람을 사용해 Bank Angle을 조절 (ex. Base에서 Headwind Component - Shallow Bank / Tailwind Component - Medium Bank)합니다.
수직 경로
가장 훌륭한 방법은 내 Descent Path를 예측하여 목측만으로 강하율을 판단하는 것입니다.
이를 보조하기 위한 방법은 아래 2가지가 있습니다.
1 - DME 정보 확인, NM * 300 = 3도 Glidepath를 위한 Target Altitude
2 - Ground Speed를 토대로 적절한 강하율 계산, GS * 5 = 3도 Glidepath를 위한 FPM
2. Final Approach
최종 접근 경로로 선회를 완료하면서 해야 할 가장 중요한 행위는
편류의 방향을 파악할 수 있도록 Longitudinal Axis와 Centerline을 일치시키는 것
입니다. 측풍이 존재한다면 편류 방향 파악 즉시 적절한 Crab Angle을 줘 Centerline 연장선 상에 위치해야 합니다.
중심선에서 안정화 되었다면
1 - 최종 Flap Set
2 - 원하는 강하율을 얻기 위해 Pitch 조절
3 - 접근 속도 및 자세 유지를 위한 Pitch / Power 조절
4 - 자세 및 속도 안정화 후 Trim Set
수행합니다.
이 때 안정된 강하각은 원하는 접지 지점 (활주로 첫 1/3 지점)에 접지할 수 있도록 조절해야 합니다.
강하각은 Pitch, Power, Airspeed, Drag에 영향을 받습니다. 또한 바람의 영향도 받습니다.
정풍 성분이 강하다면 접근 속도의 유지를 위해 더 적은 Power가, 배풍 성분이 강하다면 접근 속도의 유지를 위해 더 많은 Power가 요구됩니다.
안정된 최종 접근 경로의 유지를 통해 얻고자 하는 최종 목표는
1 - 원하는 강하각과 속도로 강하
2 - 접지 전 최소한의 Floating으로
3 - 목표한 지점에 접지
하는 것입니다. 이는 접지 직전 Semi-Stalled Condition을 만들어 얻을 수 있습니다.
Stabilized Approach Concept
다음 단계로 넘어가기 전에, 안정된 접근을 유지하기 위한 Concept에 대해 알아보겠습니다.
앞서 살펴본 바와 같이, 안정된 접근이란 원하는 강하율을 얻기 위한 Pitch / Power의 조작으로 원하는 강하각을 유지하는 접근입니다.
최종 접근 경로에서 일정한 강하율 및 속도로 강하하면, 지상의 특정 한 지점으로 직선 이동합니다.
이 지점은 항공기가 접지하는 지점도, Nose가 향하는 지점도 아닙니다.
이 지점은 항공기의 Flight Path가 지면과 만나는 지점으로, Flare 없이 일정한 강하 경로를 유지했을 때 항공기가 지상에 충돌하는 지점입니다.
이 지점을 "Aiming Point"라 칭합니다.
한 지점 (혹은 책에서는 물체)을 향해 직진하면, 해당하는 지점은 마치 고정되어 움직이지 않는 것 처럼 보입니다.
Aiming Point를 유지하기 위해서는 지평선과 Aiming Point 간 간격을 일정하게 유지합니다.
이에 더불어 활주로 모양의 비율 역시 일정하게 유지됩니다.
강하각이 깊어지면 (Glidepath 아래로 침하) 활주로 모양이 넓고 짧아지며
강하각이 얕아지면 (Glidepath 위로 상승) 활주로 모양이 좁고 길어집니다.
따라서, Aiming Point와 지평선 사이의 간격 (혹은 Aiming Point와 항공기 Nose 사이 간격)을 일정하게 유지해 Aiming Point를 Glareshield 상 한 점에 고정하면서, 활주로 모양이 일정하게 유지될 수 있도록 합니다.
조종사는 Aiming Point 및 활주로 모양 2가지 단서를 토대로 현재 강하율을 평가할 수 있습니다.
Estimating Height and Movement
접근 및 착륙 간 가장 중요한 것은, 현재의 높이를 판단하고 이를 토대로 원하는 자세를 파악하는 것입니다.
이를 위해서는 적절하게 초점을 이동해야 합니다.
특히 선회 간, 조종사의 머리가 의도치 않게 기울어질 수 있습니다.
이는 조종사의 시야를 왜곡하므로, 접근 및 착륙 간 조종사의 자세는 안정된 상태로 고정되어야 하며, 머리 역시 자연스럽게 전방을 향한 위치에서 움직여서는 안됩니다.
초점은 한 지점에 고정되어서는 안 됩니다. 대신, Nose 바로 앞과 계획한 접지 지점, Centerline의 먼 곳을 반복하여 주시해야 합니다.
이에 더불어 주변시를 토대로 활주로 양측에 대한 항공기의 위치 (수평 및 수직)를 파악해야 합니다.
3. Round-out (Flare) ~ 4. Touchdown
Round-out (Flare)은 접근 자세에서 착륙 자세로 전환이 이뤄지는 단계로, 점진적으로 강하율을 줄여 활주로 위 약 1ft 높이에서 강하율을 0으로 만드는 조작입니다.
지면으로부터 약 10 ~ 20ft 높이에서 Flare 조작을 실시합니다.
일반적으로 Low Wing의 경우 Ground Effect Zone이 상대적으로 커 더 낮은 높이에서,
High Wing의 경우 Ground Effect Zone이 상대적으로 작아 더 높은 높이에서 Flare를 시작합니다.
Flare 높이에 따른 장/단점은 다음과 같습니다.
| Flare 높이 | 장점 | 단점 |
| 높음 | Sink를 더 잘 느낄 수 있음. 접지 자세를 만들기 용이함. Energy 소산 속도가 빨라 접지 거리가 줄어듦. |
마지막에 Sink가 급격히 커지는 현상에 적절하게 대응하지 못할 경우 Hard Landing / Bouncing의 위험이 존재함. 적절한 Pitch Attitude가 너무 빨리 만들어져 Sink가 급격히 커지는 상황 하에서, 이를 막기 위해 추가적인 Pitch Up 수행 시 Tail Strike 가능성 증가. |
| 낮음 | 부드러운 접지가 다소 용이함. Flare 초기에 더 많은 Energy를 가져가 Turbulence 혹은 Gust에 더욱 안정적임. |
적절한 Pitch Attitude를 만들지 못한 경우 Porpoising 가능성 증가. Flare 초기 과도한 Energy로 인해 Floating 및 Ballooning 가능성 증가. Energy 소산 속도가 느려 접지 거리가 미세하게 증가함. |
Flare 간 전방 속도의 감소로 인해 이전과 같은 Pitch를 유지할 경우 강하율이 점차 커지며, 이를 완화하고 강하율을 점차 줄이기 위해 AOA를 증가시켜야 하고, 따라서 Back Pressure를 증가시켜 Pitch를 들어야 합니다.
Flare를 시작한 후 조종사의 시야는 전방 하단 10 ~ 15도에 위치해야 합니다.
동일한 시야를 유지한다면, 높이가 점차 낮아짐에 따라 시각 교차점이 활주로 후방으로 이동합니다.
따라서 시각 교차점이 전방으로 이동 - 높이 상승 (Ballooning) / 시각 교차점이 후방으로 이동 - 높이 하강을 의미합니다.
Flare의 Rate는 지면과 가까워지는 Rate에 비례해 진행해야 합니다.
따라서 조종사는 높이에 알맞은 Pitch Target이 있어야 합니다.
Flare의 최종적인 목표는 최소한의 강하율로, 접지 속도 (Stall Speed)로 접지하는 것입니다.
이를 위해서 지면으로부터 약 1ft 높이에서 적절한 Pitch 자세로, 0 FPM을 달성할 수 있도록 Flare를 계획해야 합니다.
Flare 과정 간 Forward Pressure의 사용은 강하율을 급격히 증가시킬 수 있으므로, 절대 사용해서는 안됩니다.
다만, Back Pressure를 약간 Release해 Pitch를 수정해야 합니다.
부드러운 접지를 위해서는 1ft 높이에서 가능한 장시간 0 FPM을 유지해야 합니다. 이에 더불어, Sideload의 방지를 위해 Longitudinal Axis와 Centerline을 정렬해야 합니다.
Flare 간 원하는 Pitch 자세를 1ft 높이에서 만들기 위해 주변시를 통해 강하율을 천천히 줄입니다.
Flare 진행 간 유의해야 하는 점은, 전방 속도의 감소로 인해 Control Effectiveness가 감소하고, 강하율 감소를 위한 Pitch 변화량이 증가한다는 점입니다.
따라서, 필요한 Back Pressure 양이 점차 증가한단 점을 예상하고, Pressure의 양을 감각적으로 주기보다는 원하는 Pitch 자세를 만드는 데에 집중해야 합니다.
앞서 살펴본 바와 같이 1ft 높이에서, 0 FPM을 장시간 유지할수록 부드러운 접지가 가능합니다.
이를 위해서 1ft 높이에서의 시야를 최대한 기억할 수 있어야 합니다.
또한, 1ft 높이에서 최대한 접지 직전의 자세 (접지 자세보다는 약간 낮은 자세)를 점진적으로 만들 수 있도록 Flare를 계획하면서, 만약 1ft 높이에서 원하는 자세를 만들지 못했더라도 점진적인 Back Pressure를 통해 0 FPM을 최대한 유지할 수 있도록 합니다.
그러면서, 1ft 높이에서 원하는 자세가 0 FPM을 유지할 수 없는 속도까지 감속되면, 1ft보다 낮은 높이로 강하하려 할 것입니다.
이 때 유지하던 자세에서 추가적인 Back Pressure를 통해 접지 자세를 만들면 아주 부드럽게 접지할 수 있습니다.
5. After Landing Roll
착륙은 Taxi 하기에 안전한 속도까지 감속 후 Runway를 이탈해 Taxiway에 진입했을 때 종료됩니다.
접지 후 안심하고 적절한 Control Pressure를 가하지 않는다면, Ground Loop에 빠지거나 활주로를 이탈할 수도 있습니다.
Aerodynamic Brake는 고속에서 효과적입니다.
접지 직후 유지하던 Back Pressure Hold를 통해 Aerodynamic Brake를 효율적으로 사용하고, 점차 감속되면서 Nose가 지면에 닿을 것입니다. 감속에 따라 하중은 Main Wheel에서 Nose Wheel로 이동할 것입니다. Brake는 대게 Main Wheel에만 장착되어 있으므로, 이는 감속에 따라 더 효율적인 Toe Brake에 단점으로 작용합니다. 따라서 감속에 따라 더 많은 Back Pressure를 줘 Nose가 겨우 지면에 닿아 있을 정도의 자세를 유지해야 합니다.
Back Pressure를 유지하면서 먼 곳의 Centerline에 초점을 두며 Centerline 위에서 항공기의 경로를 안정화합니다.
자세가 완전히 안정된 후, 부드럽게 Brake Pedal에 발을 올리고, 부드럽게 Brake Pressure를 가합니다.
물론, 남은 활주로 길이를 감안하여 더 강한 Brake Pressure를 줄 수 도 있겠으나, 너무 강한 Pressure는 Flat Tire, Skidding을 유발합니다.
이에 더불어 Upwind Wing이 들리지 않도록 측풍 불어 오는 쪽 (ex. 좌측풍 = Left Aileron Pressure)으로 Aileron을 가합니다.
전방 속도가 감속되며 Control Effectiveness가 감소하고 측풍의 영향력이 점차 커지므로 Aileron Pressure는 점차 Full Deflection으로 증가되어야 합니다.
여기까지가 AFH에서 서술하는 안정된 Approach and Landing 조건 충족을 위한 비행 기술입니다.
서두에서 알아본 법적 규제 요소와 AFH에서 서술하는 비행 기술을 종합하면, 다음과 같습니다.
결론
먼저 안전한 착륙을 위해서는
1. 안정된 접근 수행
2. 적절한 자세 및 속도로 접지
3. 계획한 거리 이내에 안정적으로 정지하여 활주로 이탈
조건을 만족해야 겠습니다.
그렇다면 좋은 착륙은 어떤 것일까요?
"좋은" 착륙의 기준은 사람마다 모두 다를 것 같습니다.
그동안의 경험을 토대로 생각해 보면 부드럽게 착륙할 수록 좋은 착륙인 것 같습니다.
그리고 다수가 부드러운 착륙을 선호합니다.
그러나 부드러운 착륙이 접근 및 착륙 훈련의 최종적인 목표가 되어서는 절대 안 됩니다.
언제까지나 좋은 착륙이 되기 위해서는 안전한 착륙이 선행되어야 합니다.
"부드러운 착륙"은 어쩌면 안전한 착륙을 달성하지 못하도록 방해할 수도 있습니다.
조종사는 "Firm Landing"이라는 기법도 있음을 항상 명심하고, 현재의 조건을 모두 파악하고 통제해야 합니다.
착륙의 끝은 안전한 접지에서 끝나는 것이 아니라, 안전한 활주로 이탈에서 끝남을 항상 명심하고 기억해야 합니다.