착빙·꼬리실속 — 계기비행 핸드북 4장 (4/4)

착빙은 계기비행에서 가장 큰 위험 중 하나다. 어디서 생기는지, 조종과 성능·계통을 어떻게 바꾸는지, 방제빙 장비의 한계가 어디인지가 4장의 나머지 다. 비행 전에 경로의 착빙을 보고, 이륙 전 얼음·서리를 없애는 일에서 시작한다. 공중에서도 장비를 제때 쓰고, 예보가 바뀌면 경로를 바꿀 준비를 둔다.

구조 착빙과 흡기 착빙

구조 착빙은 과냉각 물방울이 겉면에 부딪혀 언다. 가늘고 좁은 물체가 방울을 잘 모아 빨리 언다. 조종사가 보는 작은 돌출을 ‘착빙 탐침’으로 쓰는 이유다. 수평꼬리는 날개보다 얇아 더 잘 모은다.

흡기 착빙은 연소에 쓸 공기를 줄인다. 왕복기는 카뷰레터 착빙이 흔하다. 벤투리와 스로틀판에서 습한 공기가 식어, −7°C(20°F)에서 21°C(70°F) 사이에서도 언다. 카뷰레터 히트는 배기열로 녹이거나 막는다. 연료분사도 공기 입구가 막히면 당한다. 제작사가 준 보조 공기를 고른다.

터보제트는 입구 저기압이 주위보다 온도를 낮춰, 가장자리 착빙만으로도 입구에 얼음이 선다. 떨어진 얼음이 팬을 깨거나 압축기 실속·연소실 소화로 이어진다. 방빙을 켜면 흘러내린 물이 보호 안 된 입구에서 다시 얼어 유량을 줄이거나 팬을 떨리게 한다. 입구 온도·EPR 탐침이 얼면 계기가 거짓을 읽고 출력이 나간다.

맑은 얼음, 무른 얼음, 혼합

맑은 얼음(글레이즈)은 과냉각수가 비교적 천천히 언 투명하고 단단한 얼음이다. 두꺼워지면 뿔이 난다. 빙점 근처, 많은 액체수, 빠른 속도, 큰 방울이 유리하다.

무른 얼음(rime)은 방울이 닿는 즉시 언다. 공기 주머니가 남아 우유빛이고 부서지기 쉽다. 크게 자라면 날개를 유선형으로 늘리기도 한다. 낮은 온도, 적은 액체수, 느린 속도, 작은 방울이 유리하다. 혼합 얼음은 한 면에 둘이 같이 있는 것이다. 공기역학은 모양과 거칠기가 좌우한다.

익형 성능, 롤 업셋, 꼬리 실속

가장 위험한 것은 공기역학이다. 최대양력계수와 실속 받음각이 내려간다. 낮은 받음각 순항에서는 양력 변화가 거의 없다가, 접근에서 받음각을 올리면 더 낮은 각·더 높은 속도에서 실속한다. 앞전의 얇고 거친 층만으로도 실속속도가 뛴다. 뿔이 크면 낮은 받음각에서도 양력이 빠진다.

작은 부착만으로 CL-MAX가 30% 빠지는 일은 드물지 않다. 큰 뿔은 40–50%다. 항력은 계속 는다. 100% 증가는 흔하고, 큰 뿔은 200%를 넘긴다. 실속 전에도 뒷전 조종면 위 압력이 바뀐다. 이착륙의 다요소 익형은 요소마다, 요소 사이 흐름이 다르게 망가진다. 조종면이 부분적으로 막히면 입력이 안 먹는다. 무게가 크면 뜨지 못하거나 고도를 못 지킨다. 이륙 전 얼음·서리는 없앤다.

인증 착빙 봉투 밖의 심한 착빙에서는, 흔한 증상 없이 기류가 떨어져 에일러론이 스스로 꺾이는 롤 업셋이 난다. 알려진 착빙 인증기라도 그 봉투 밖은 다른 세계다.

대부분 기체는 CG가 CP보다 앞이라 날개가 기수를 내린다. 수평꼬리가 아래로 눌러 균형을 잡는다. 플랩을 내리거나 속도를 올리면 날개는 실속에서 멀어지지만 꼬리의 음(−) 받음각은 커진다. 꼬리에 얼음이 있으면 플랩을 일부만 내려도 실속한다. 꼬리는 날개보다 얇아 얼음을 더 잘 모으고, 조종석에서는 안 보인다. 방제빙이 얼마나 벗겼는지도 못 본다. 접근·착륙에서 꼬리 실속을 전제한다.

승강타가 맥동·진동하고, 기수 내림 트림이 이상하고, 피치가 흔들리거나 PIO가 나고, 승강타가 안 먹고, 힘이 갑자기 바뀌어 손을 놓으면 기수가 내려가고, 기수가 혼자 내려가면 꼬리 착빙을 의심한다. 증상 하나라도 나오면 플랩을 직전 위치로 되돌리고 기수 올림 승강타를 넣고, 줄어든 플랩에 맞춰 속도를 올리고, 형상·기상용 출력을 넣는다. 어떤 설계는 고속·고출력이 꼬리 실속을 더 나쁘게 한다. AFM을 따른다. 기수 내림은 돌풍이 있어도 천천히. 공기식 방빙이면 여러 번 돌려 꼬리를 벗긴다.

1996년 1월 9일 디모인, Piper PA-34-200T. 활주로 시단을 넘으며 플랩 25°를 내리자 기수가 내려갔다. 플랩을 빼고 출력을 넣어도 조종되지 않았고, 출력을 줄이고 플랩을 내린 채 중심선을 친 뒤 1,000피트를 미끄러졌다. 조종사 중상. 수평·수직 안정판 앞전에 약 1/2인치 무른 얼음. NTSB 추정 원인은 방빙 미사용으로 인한 미익 착빙과 꼬리 실속. 알려진 착빙으로의 고의 진입이 배경이다.

한 번 꼬리 실속에 들어가면 속도가 오를수록, 같은 플랩에서 출력을 올릴수록 나빠질 수 있다. 제작사 권고를 넘는 속도에 벗기지 못한 꼬리 얼음이 있으면, 회복 못 하는 기수 내림이 난다. VFE 아래에서도 난다.

프로펠러·안테나·계통과 한계

프로펠러 얼음은 날개와 같은 이유로 추력을 줄인다. 스피너와 안쪽 반지름에 가장 많이 붙는다. 엔진으로 들어갈 수 있는 부분은 제빙보다 방빙을 쓴다. 안테나는 작고 돌출되어 빨리 언다. 내부 방제빙이 없는 경우가 많다. 진동, 왜곡, 부러짐, 통신·항법 상실, 떨어진 조각의 2차 손상이다.

피토·정압이 얼면 속도계·고도계·승강계가 거짓이다. 자세한 것은 5장이다. 실속 경고 베인·스위치가 얼면 경고가 끊긴다. 작동해도 날개 실속각이 이미 내려가 있어 늦다. 앞유리는 열판, 하단 스프레이, 도전막·열선으로 좁은 시야를 남긴다.

착빙 미인증·미장착기는 모든 착빙을 피하고, 들어가면 바로 나온다. 인증기도 봉투 안의 조건만 안전하고, 거친 얼음이 짧아도 위험하다. AFM/POH의 방제빙 조작과 착빙 중·후 최저속도를 그대로 따른다. 지름 50마이크로미터 넘는 과냉각 큰 방울(SLD)은 어떤 기체도 인증에서 평가하지 않는다. 구름 안 단서는 AFM을 본다.

이륙 사고는 대개 지면에서 임계면을 제대로 제·방빙하지 않아서다. AC 91-74, 91-51, 20-73, 23.143-1, 대형 지면은 AC 120-58, 소형은 AC 135-17이다. (역주: 국내 운항은 해당 감항·착빙 제한과 AFM을 따른다.)

이 글은 미국 연방항공청(FAA)의 Instrument Flying Handbook(FAA-H-8083-15B)(퍼블릭 도메인)를 번역·재구성한 시리즈입니다. 국내 성능·착빙은 AFM/POH와 AIP를 따릅니다.