1. 개요
항공기는 공기중을 날고 있는데 공기라는 것이 고정된 것이 아니라 점성을 가진 유체인 만큼 속도를 구하는 것이 미묘해진다. 게다가 항공기가 항상 자신의 heading으로 날아가는 것도 아니고[1] 공기도 바람이 불고해서 더욱 복잡하다. 그렇기 때문에 항공기에서는 여러가지 속도 종류를 정의해놓고 있다.2. 지상속도와 대기속도
지상속도(Ground Speed)는 지표면상에서 봤을 때의 항공기 속도이다. 예를 들자면 사람이 무빙워크 위에서 걸어간다고 할 때, 무빙워크 속도가 5km/h이고 사람이 무빙워크와 같은 방향으로 5km/h로 걷고 있다면? 무빙워크 밖에서는 사람이 10km/h로 움직인다고 느낄 것이다. 만약 반대로 무빙워크의 속도가 5km/h이고 사람이 무빙워크가 움직이는 방향과 반대 방향으로 5km/h로 걷는다면? 아무리 그 사람이 힘내어 걷는다고 하더라도 실제로 그 사람은 움직이고 있지 않는 것처럼 느껴질 것이다.여기에서 무빙워크를 바람이라고 하고, 사람을 항공기로 바꾸면 된다. 맞바람이 100km/h쯤 불면 비행기가 아무리 200km/h 정도 속도를 낼 정도로 엔진 출력을 높이더라도 땅에서 보기에는 100km/h 정도의 속도로만 앞으로 가는 것으로 밖에 안보일 것이다. 경우에 따라서는 땅에서 보아서는 비행기가 후진을 하는데 비행기는 멀쩡하게 날고 있는 경우도 생긴다.위의 무빙워크 비유로 하면 무빙워크의 속도가 6km/h이고 사람이 무빙워크가 움직이는 방향과 반대 방향으로 5km/h 으로 걷고 있으면 사람은 열심히 걷고 있는데 무빙워크 바깥에서는 저사람이 1km/h으로 뒤로 가고 있는 경우가 되는것. [2]
과거에는 이거때문에 사고가 난 사례도 자주 있었다. 날씨가 안좋거나 야간이라서 지상을 못보는 상태에서 구름위로 올라가서 어느방향으로 대기속도 몇 ***km 으로 몇시간 동안 날았으니 이제 목적지에 거의 다왔을 거라고 생각하고 고도를 낮추었다가 목적지 보다 훨씬 전이라서 사고가 난다던지 하는 일이 있던것.
대기속도(Air Speed)는 이와 반대로 상대적 차원에서 항공기가 실제로 느끼는 공기의 속도이다. 때문에 실제로 항공기가 날아가는데 있어서 가장 중요한 속도는 바로 이것. 그래서 실속속도(Vs/Vso)도 IAS로 나타내고, 이 IAS이상이면 오버스피드로 동체에 무리가 간다든지(Vne), 몇 노트의 IAS 이상에서 랜딩 기어가 내려가 있으면 망가진다든지, 플랩 각도는 몇 노트의 IAS에서 펼치라든지(Vfe) 모두 IAS를 기준으로 적어놓는다.
위의 실제 항공기 계기판을 보면 일단 좌측에 나타내는 속도가 IAS이다. 중요한 기준들이 IAS로 되어 있기 때문. TAS와 GS는 오른쪽에 조그맣게 써있다. 우측 TAS와 GS를 킬로미터 단위로 환산하면 TAS는 약 870km/h, GS는 약 900km/h정도 나온다.
계기판에 적힌 IAS 속도의 단위를 KIAS라고 하는데, Knots Indicated in Air Speed의 약자로 속도를 Knot로 계산해놓은 것이다.
3. 대기속도의 종류
3.1. IAS
Indicated Air Speed, 지시대기속도줄여서 '지시속도'라고도 한다. 항공기에는 속도를 알기 위해 기본적으로 피토관이라는 장치가 설치되어 있는데, 이 장치는 항공기가 앞으로 나아가면서 진행방향으로 유입되는 공기를 측정하여 전면의 압력과 측면 압력의 차이를 이용해 속도를 알아낸다. 지시대기속도란 피토관에서 알아낸 속도를 뜻한다.
3.2. CAS
Calibrated Air Speed, 수정대기속도피토관의 장착된 위치에 따른 오차와 계기 오차를 수정한 속도이다. 피토관이 설치된 위치에 따라서 오류가 생길 수 있기 때문에 이를 보정해주는 것이다. IAS와 CAS는 느린 속도에서는 차이가 더 크고 순항속도에 가까워질 수록 차이가 거의 없어진다.
3.3. EAS
Equivalent Air Speed, 등가 대기 속도항공기 속도가 빨라질 수록 충격파가 생겨서 압축성 효과에 따라 피토관에서 측정되는 속도에 변화가 생긴다. 피토관 안으로 원활히 공기가 안들어가게 되는데 CAS에서 이러한 압축 효과를 보정한 속도를 EAS라고 한다.
3.4. TAS
True Air Speed, 진대기속도이 속도가 항공기가 실제로 나는 속도인데, 항공기의 고도가 높아질 수록 공기 밀도가 낮아지므로 이걸 보정해준 것이다. 아래 그림을 보면 IAS와 TAS의 관계가 잘 나와 있다.
간단히 TAS = (CAS*0.02) * ( Altitude(feet) / 1000) + CAS 의 공식으로 계산할 수 있다.
40000ft(고도 12km)에서 IAS가 280일 경우에는 TAS는 504노트 약 930km/h 정도가 나온다.