Earl Discusses Air Density and Pattern

얼의 공기밀도와 패턴(비행)에 관한 논의

NOTE: 필자의 동의하에 번역된 자산으로 허가 및 동의 없이 인용 및 참조를 지향합니다.

당신의 비행기가 유난이 파워가 약하다고 느껴지는 날이 있는가? 아니면 반응이 떨어지거나? 이럴 때 원인이 되는 성질은 공기의 밀도이다. 

풀스케일 파일럿들은 밀도 고도(Density Altitude:DA)라고 표현되는 공기의 밀도와 그것이 비행기의 성능에 미치는 영향에 대해 잘 알고 있다. 낮은 DA는 thrust와 lift에 있어 좋은 영향을 미치고 높은 DA는 그 반대의 영향을 준다. 짐을 가득 실은 비행기는 해수면 고도의 DA에서는 문제가 없을 수 있으나 활주로 고도에서는 이륙이 불가할 수 있다. 

나는 density altitude수치를 pattern과 연관 짓는 것이 어렵게 느껴진다. 낮은 수치는 좋고 높은 수치는 나쁘지만 그 수치의 범위가 넓고 어딘가 모르게 거추장스럽다. 더 쉬운 측정법은 큐빅미터 당 그램으로 표시되는 공기밀도(air density :AD)이며 pattern비행기가 작동하는 더 좁은 고도의 범위에 더욱 잘 적용되는 것으로 보인다. 

공기의 밀도를 결정짓는 것을 무엇인가? 습도를 감안한 온도와 압력이다. 그렇다면 그것은 어떻게 계산되는가? 공기의 밀도를 계산하는 수식들은 잘 알려져 있지만 아마 마지막 물리시간 이후로는 생각해본 적이 없을 것이다. 공기의 온도가 높을수록, 또 압력이 높을수록 밀도는 낮아진다. 습도가 높으면? 밀도는 낮다. 액체 방울이 형성되지 전까지는 습한 공기가 건조한 공기보다 밀도가 낮다. 이 모든 변수들을 고려하여 공기의 밀도를 계산하는 것은 산수능력을 요했지만 이제는 핸드폰 앱으로 쉽게 계산할 수 있다. AutoDens 앱은 당신의 위치에서 가장 가까운 비행장으로부터 현재의 데이터를 입수하여 손쉽게 자동적으로 수치를 계산한다. 

많은 사람들은 좋은 공기와 나쁜 공기를 엔진의 출력과 연관 지어 구분한다. 엔진의 성능은 그것이 흡기할 수 있는 공기의 양과 완벽히 비례한다. 공기의 밀도가 낮다면 엔진의 출력도 낮을 것이고 밀도가 높다면 출력도 높을 것이다. Glow 를 run할 때 나는 엔진의 표준성능을 설정하여 AD가 높은 날에는 throttle을 낮추고 AD가 낮은 날에는 “liquid performance” (nitro)를 더하여 설정해놓은 표준성능과 가까이 유지하려 했다. 이것의 목적은 pattern 내에서 같은 throttle 매니지먼트로 유사한 비행속도를 유지할 수 있도록 하는 것이었다. 

나는 이러한 공기밀도 차이로 인해 발생하는 출력의 차이가 전지전력의 출현으로 사라질 것이라고 생각했지만 그런 일은 발생하지 않았다. 처음에는 무슨 일이 일어나고 있는 건지 파악하기가 어려웠다. Pattern이 시작하고 끝으로 진행될수록 전지가 서서히 방전되고 전압이 떨어지면서 모터의 출력에 변화가 생겼기 때문에 AD의 영향이 가려졌기 때문이다. 한 시퀀스 동안의 균일한 출력을 보장하기 위해 Tech-Aero Throttle-Tech를 사용하기 시작했을 때 나는 깜짝 놀랐다. AD의 영향이 glow와 때와 거의 비슷했기 때문이다. 이로부터 AD로 인해 발생하는 thrust의 변동은 엔진 성능보다는 프로펠러의 성능에 대한 영향이라는 것이 확실해졌다. 

그렇다면, 이 결과를 어떻게 활용할 수 있을까? 
Glow때 처럼, 우리는 “보통”의 공기밀도 상태에서의 “표준” 출력 레벨을 설정할 수 있다. 그 표준에 부합하기 위하여 AD의 변화에 따라 출력을 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 당신의 위치와 “보통” AD가 어느 정도인지, 그리고 비행기의 thrust / drag성능이 어떠한지에 따라 변화는 다양할 것이다. 데이터에 따르면 thrust가 가장 많은 영향을 받으며, 컨트롤 민감도와 drag가 그 뒤를 따른다. 

1200 – 1160 gr/m3    높은 AD   낮은 Pitch   낮은 Power 낮은 Control
1180 – 1140     “      보통AD   낮은 Pitch   보통 Power  보통 Control
1150 – 1120   “    표준 AD      표준 Pitch     보통 Power  보통 Control
1130 – <1100    “ 낮은 AD   높은 Pitch    최대 Power   높은 Control

여기서 AD수치의 겹치는 부분은 바람 때문이다. 바람이 세질수록 높은 thrust쪽으로 움직인다. 낮은 pitch는 표준 pitch보다 1인치 적고 높은 pitch는 표준값보다 1.5인치 높다. 낮은 power은 보통보다 throttle curve max가 10%까지 낮고 보통은 최대보다 5%낮다. 이러한 범위들은 glow에도 똑같이 적용될 수 있으나 특정 엔진/프로펠러/연료 변화들은 정의되어야 할 것이다.

다양한 AD 상황에서 일정한 속도를 유지하기 위해 thrust를 관리하는 것은 비행기 feel(mAh used (E))과 AD가 비행시간에 미치는 영향을 최소화할 것이다. 극단에서는 control travel을 조정하는 것 또한 좋은 방법일 것이다. Spin과 snap은 최고 AD나 최저 AD에서 더 높거나 낮은 control travel을 요할 것이다. 우리는 보통의 상황에서는 잘 대응하지만 가끔 expo에서의 1-2% 변화가 feel을 향상시킬 수 있다. 만약 당신의 비행기에 두드러지는 변화가 필요하다면 TX에 최상으로 세팅한 다른 프로그램을 설치해보는 것도 괜찮은 방법이다. 

그럴만한 가치가 있을까? 각자 스스로 결정해야 할 것이다. 수정이 없다면 당신의 비행기는 높은 AD에서는 빠르고 민첩할 수 있으나 다른 극단의 상황에서는 느리고 둔할 수 있다. 보통 멕시코 연안에서는 계절에 한번 정도만 변화를 주면 좋겠다고 느낀다. 그러나 올해(2014) Nats에서 어떤 날에는 하루 중에도 AD가 극단적으로 변화했다. 아침에는 범위의 최고점에 가까운 1200후반대를 기록하다가 늦은 오후에는 1120정도로 최저점에 다다랐다. 나는 AD가 비행기의 성능에 얼마나 영향을 미칠 수 있는지를 파악하고 그에 대응할 수 있도록 준비하는 것이 충분히 가치 있는 일이라고 느낀다.