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1. 개요
항공기에서 사용하는 각종 계기는 현재 항공기의 자세, 출력, 속력, 고도, 방위 등을 표시한다. 이 문서에서는 항공기의 가장 기본적인 계기들을 다루며, 대형 항공기에서 추가적으로 사용하는 FMS 또는 FADEC, EICAS/ ECAM, GPWS, ACAS와 같은 시스템은 별도 문서를 참조하자.2. 전통적인 항공 계기
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대기 속력계 (Air Speed Indicator) |
자세계 (Attitude Indicator) |
고도계 (Altimeter) |
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선회 조정계 (Turn Coordinator) |
방위계 (Heading Indicator) |
승강계 (Vertical Speed Indicator) |
2.1. 대기 속력계 (Air Speed Indicator)
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- 빨간색 : 항공기의 구조 한계 속력이며 절대 초과해서는 안된다.
- 노란색 : 난기류가 없는 상황에서 주의를 기울이며 유지할 수 있는 속력 구간이다.
- 초록색 : 일반적인 상황에서 유지하는 속력 구간이다.
- 파란색 : 엔진 아웃 상황[1]에서 최단시간에 상승할 수 있는 속력이다.
- 하얀색 : 플랩을 사용할 수 있는 속력 구간이다.
2.2. 자세계 (Attitude Indicator)
항공기의 현재 자세[2]와 선회각을 표시한다. 항공기의 피치(Pitch)와 뱅크(Bank) 정보를 알 수 있다. 항공기의 6가지 계기 중 가장 핵심적인 계기이다. 조종사는 비행 중인 항공기의 자세(Attitude)와 출력(Power)를 적절히 조작하여 원하는 성능(Performance)을 얻게 되는데, 이 때 가장 먼저 참조하는 계기가 자세계이다.자세계의 정중앙의 노란색 점과 선은 현재 항공기의 기수와 날개를 나타내며 움직이지 않는다.
다음은 배경을 살펴보자. 자세계의 중앙을 가로지르는 하얀색 선은 인공 지평선(Artificial Horizon)으로, 조종사가 지평선을 볼 수 없는 상황[3]에서 항공기 자세의 기준점이 되는 지평선을 표시해준다. 자세계의 상단 절반을 차지하는 푸른색으로 표시되는 부분은 하늘, 하단 절반을 차지하는 갈색으로 표시되는 부분은 땅을 나타낸다.
항공기의 자세가 변동되면 자세계는 그에 맞춰 자세계의 배경을 움직여 변화된 자세를 그대로 반영한다. 아래의 그림을 참조하면 이해가 더욱 쉬울 것이다.
자세계는 시계비행 중에는 그다지 필요하지 않은 계기이다. 왜냐하면 시계비행은 조종사가 직접 육안으로 전방 시야를 확보하는 것을 전제로 하므로, 조종사는 계기를 참조할 필요 없이 '진짜' 지평선과 하늘과 땅을 확인하며 비행하면 되기 때문이다.
2.3. 고도계 (Altimeter)
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- 숫자와 눈금 : 작은 눈금은 200피트 단위, 큰 눈금과 숫자는 1,000피트 단위
- 2와 3사이의 작은 숫자 : 고도계 설정값(Altimeter Setting)
- 제일 긴 바늘 : 100피트 단위
- 제일 짧은 바늘 : 1,000피트 단위
- 제일 얇은 바늘 : 10,000피트 단위
항공기의 고도 또한 항공기의 속력처럼 다양한 고도를 사용한다. 고도계에 표시되는 값은 지시 고도(Indicated Altitude)이며, 압력 고도(Pressure Altitude), 밀도 고도(Density Alitude), 진 고도(True Altitude) 등의 다양한 개념이 있다.
고도계가 올바른 해발 고도를 표시하기 위해서는 현재의 고도계 설정값(Altimeter Setting)이 필요한데, 이는 해당 시점의 해당 장소에서 측정한 해면 기압이다. 고도계 설정값은 관제 기관으로부터 획득할 수 있고 가능한 자주 최신값으로 수정을 해줘야 계기에 표시되는 고도와 실제 항공기의 고도와의 차이를 줄일 수 있다.
특히 기압이 높은 지역에서 낮은 지역으로 비행하는 경우나 기온이 높은 지역에서 낮은 지역으로 비행하는 경우, 고도계의 표시되는 고도는 항공기의 실제 고도보다 높게 표시된다. 즉, 수정되지 않은 고도계만 믿고 비행을 하면 의도치 않게 지형에 충돌할 수도 있는 것이다. 그래서 이런 경우에는 특히 주의를 기울여야 한다.
2.4. 선회 조정계 (Turn Coordinator)
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- 모형 항공기 : 항공기를 뒤에서 봤을 때의 모습이며, 항공기의 선회 방향에 따라 날개가 움직인다.
- 눈금 : 중앙을 가로지르는 눈금은 선회를 하지 않을 때의 날개 위치이고 하단의 경사진 눈금은 표준 선회율(Standard Rate Turn)을 나타낸다.
- 경사계 : 항공기가 선회 중에는 선회 방향에 맞게 러더(Rudder)를 적절히 사용하여 원심력과 구심력을 일치시키는 것이 잘 조정된 선회(Coordinated Turn)의 예이다. 이 때 경사계 내부에 들어있는 검은 공은 원심력과 구심력이 일치하므로 중앙에 머물게 된다. 하지만 러더의 사용이 과다/과소하여 원심력과 구심력의 균형이 깨지게 되면 검은 공은 더 강한 힘이 작용하는 방향으로 쏠리게 된다. 이때 조종사는 경사계를 확인하여 선회를 조정하게 된다.
2.5. 방위계 (Heading Indicator)
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2.6. 승강계 (Vertical Speed Indicator)
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- 숫자와 눈금 : 작은 눈금은 200피트 또는 500피트 단위, 큰 눈금과 숫자는 1,000피트 단위
- 바늘 : 수평 비행 중에는 0을 가리키며, 바늘이 위로 향하면 상승, 아래로 향하면 하강
항공기의 기본적인 6가지 계기들 중 가장 반응속도가 늦는 계기이다.
3. 현대적인 항공 계기
전통적인 경우 일반적으로 하나의 계기가 하나의 역할만을 수행할 수 있었고, 조종사는 계기판에 표시되는 여러 정보들을 확인하기 위해 시선을 계속 움직여야 했다. 때문에 조종사의 상황 인식(Situation Awareness) 능력이 저하되고 업무 부담(Workload)가 가중되는 현상이 발생했다.하지만 항공 전자(Avionics) 분야의 발전에 따라 계기판을 가득 채우던 수십가지의 아날로그 계기들은 단지 몇 개의 디지털 화면으로 대체되었고, 이렇게 현대화된 조종실은 글라스 칵핏(Glass Cockpit)[4] 환경이 되었다. 이제 조종사는 한 화면에서 비행에 필요한 핵심적인 정보들을 모두 확인할 수 있게 되었을 뿐만 아니라, 필요에 따라 화면에 다양한 정보들을 표시할 수 있게 되었다.
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| B737-100의 조종석 | B737 MAX의 조종석 |
3.1. PFD (Primary Flight Display)
PFD는 조종사가 항공기의 현재 상태를 확인하기 위해 가장 먼저, 그리고 가장 많이 참조하는 화면이다. 전통적인 항공 계기 6가지가 하나의 화면에 모두 표시된다.
- 대기 속력계 (Air Speed Indicator) : 화면 좌측에 띠 모양으로 표시된다.
- 자세계 (Attitude Indicator) : 화면 정중앙 또는 화면 전체를 차지한다.
- 고도계 (Altimeter) : 화면 우측에 띠 모양으로 표시된다.
- 선회 조정계 (Turn Coordinator) : 화면 상단의 뱅크각을 나타내는 원호(Arc) 모양 아래에 있는 삼각형의 하단 부분, 즉 사다리꼴 모양으로 표시된다.
- 방위계 (Heading Indicator) : 화면 하단에 원형으로 표시된다.
- 승강계 (Vertical Speed Indicator) : 고도계의 우측에 띠 모양으로 표시된다.
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| B737의 PFD | A320의 PFD |
3.2. MFD (Multi Function Display)
MFD는 제조사별로 ND(Navigation Display)로 불리는 등 명칭이 다양하다. 보통 PFD의 바로 옆에 붙어있는 이 화면은 주로 비행계획에 따른 경로를 표시하는 목적으로 사용되는데, 경로 이외에도 경로상의 날씨 정보[5], 주변 항공기의 접근 여부[6], FADEC으로부터 전송되는 엔진 관련 데이터를 시현하는 EICAS/ ECAM 시스템의 정보 등 다양한 정보를 오버레이할 수 있다. 지상 이동 중에는 공항 차트가 표시되어 지상 이동을 돕기도 한다.|
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| B787의 MFD | A380의 PFD와 ND에 외부 카메라 화면과 차트가 표시된 모습 |
3.3. HUD (Head Up Display)
HUD는 헤드 업 디스플레이의 약자로, 이를 사용하면 조종사가 고개를 들어[7] 창 밖을 보며 비행을 하면서도 PFD상의 주요 파라미터들을 확인할 수 있도록 하는 장치이다. 본래는 적기를 육안으로 쫓으며 공중전을 벌어야 하는 전투기에 장착되었으나 점차 민간 항공기에도 도입이 되었다.HUD는 평소 조종석의 상단에 수납되어 있고, 필요시 내려서 사용할 수 있다. HUD는 조종사와 외부 시야 사이에 위치하여 비행에 필수적인 정보를 전달한다. HUD에 표시되는 정보는 주로 녹색으로 표시되는데 이는 녹색이 조종사의 시야를 가리지 않으면서 시각에 부담을 주지 않는 색깔이기 때문이다.
HUD는 계기비행 상황에서 착륙을 위한 최종 접근시 특히 유용하게 사용된다. 조종사는 접근 시 활주로를 육안으로 식별하고 착륙을 할 지, 실패 접근을 시작할 지 결정하게 되는데 조종사가 외부 시야를 잃지 않으면서 항공기를 안정적으로 통제할 수 있도록 돕는다.
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| B787의 HUD | B737 NG의 HUD |
[1]
엔진이 2개인 항공기의 엔진 1개가 작동 불능이 되었을 때
[2]
지평선에 대한 항공기 기수와 날개의 상대적인 위치와 각도
[3]
야간, 구름 속, 악천후 등
[4]
(유리로 덮인) 화면이 설치된 조종실이라는 의미이다.
[5]
기상 레이더가 장착되어 있을 경우
[6]
ACAS가 장착되어 있을 경우
[7]
Head Up 상태. 계기판을 보기 위해 고개를 내린 것은 Head Down 상태이다.