강하 및 접근(Descent and Approach)
강하와 접근을 성공적으로 수행하기 위해서는 강하 전 단계인 순항 중에 충분한 시간을 두고 필요한 사항을 준비하는 것이 바람직하다. 조종사의 업무량이 상대적으로 적고 바쁘지 않은 단계에서 강하 및 접근에 대한 준비를 하고 브리핑함으로써 가장 바쁘고 안전에 취약한 단계에 대비할 수 있다. 이 단원에서는 IFR을 기준으로 조종사가 강하 및 접근을 위해 고려해야 하는 사항을 설명하겠다.
도착단계에서의 항행(Navigation in the Arrival Environment)
가장 중요하고 필수적인 항행의 요건은 항공기의 안전한 간격분리이다. 레이더관제범위 밖에서는 관제기관을 항공기의 적정한 간격분리를 위한 자체적인 방법이 없으며 조종사가 보고하는 정보에 의존하여 항공기의 위치를 판단하고 관제하여야 하고 조종사의 정확한 보고와 정밀한 항행능력이 적정한 간격분리의 중요 요소가 된다. 심지어 레이더 관제범위에서도 조종사의 정확한 보고와 정밀한 항행능력이 적정한 간격분리를 위해 가장 중요한 요소 중의 하나이다. 대부분의 경우 항공기를 항행할 수 있는 능력이나 정밀한 항행의 책임은 관제기관이 아닌 조종사에게 있으며 조종사가 수행하는 정밀항법에 의존하기 때문에 IFR 단계에서의 비행안전은 조종사가 얼마나 정밀한 항행성능을 유지할 수 있는지 여부에 달려있다. 관제기관은 레이더를 사용하여 항행성능을 감시하고 항행오차를 찾아내며 교통의 흐름을 촉진시킨다. 공역에 따라 다양한 항행성능을 요구하고 있으며 조종사는 필요한 항행성능 이상으로 고도와 경로를 유지하는 정확한 항행을 수행하여야 한다. 1) 강하계획(Descent Planning) 안정된 접근을 위해서는 고도의 적절한 강하, 속도 감속, 외장변경 들을 적절한 시기에 적절한 방법에 의하여 수행하여야 하기 때문에 순항단계에서의 강하계획은 매우 중요하다. 계획보다 일찍 강하하면 저고도에서 수평비행을 하여야 하고 이는 연료소모와 소음을 증가시킨다. 반대로 너무 늦게 강하를 시작하면 적절한 시점까지 고도와 속도처리를 수행하기가 어렵다. 조종사는 도착공항의 사용 활주로, 접근절차, 처리할 고도 및 속도, 바람을 포함한 기상상황 등을 고려하여 강하에 필요한 거리, 시간, 연료소모율 등을 포함한 강하계획을 수립한다. 강하계획에 사용하는 간단한 방법(Rule of thumb) 중의 하나는 처리하여야 하는 고도에 대한 거리를 계산하는 방식으로 강하해야 하는 고도를 300으로 나누면 강하를 시작해야 하는 거리가 된다. 예를 들어 현재 고도가 9,000 피트이고 FAF고도가 3,000 피트인 경우 강하하여야 하는 고도는 6,000피트이다. 먼저 강하할 고도를 300으로 나누면 20이 나온다. 즉, 20NM 이전에 강하를 시작하면 된다. 이때 필요한 강하율(Rate of Descent, ROD)을 얻으려면 3 º경로를 기반으로 계산 시 GS에 5를 곱하여 구한다. GS 120 knots로 비행 중이라면 ROD는 600 fpm(120 ×5=600)이며 20NM 이후 FAF에 도달하는 데 10분이 걸리고 10분간 600 fpm으로 비행하면 6,000피트를 강하하는 것이다. 여기에 항공기 기종별 성능특성을 고려하여 속도감속에 필요한 거리를 고려하여야 하며 바람과 온도 등 예상한 기상상황과 실제기상의 차이에 따라 비행하면서 지속적으로 강하계획을 확인하여야 한다. 계획된 경로에서 벗어나서 비행하여야 한다면 강하계획을 다시 하여야 하며 활용 가능한 모든 정보를 사용하여 상황을 판단한다. 2) 수직항법(Vertical Navigation, VNAV) VNAV는 비행계획의 수직적인 부분이며 강하종점(End of Descent)에서부터 강하시점(Top of Descent)에 이르는 수직적인 경로를 각 지점의 고도 및 속도 제한사항을 고려하여 계산한다. VNAV 경로는 항공기 성능, 접근 제한 사항(속도, 고도 등), 기상현황(바람, 온도, 착빙가능 여부 등)과 항공기 무게를 기반으로 계산한다. 3) 고성능항공기의 강하계획(Descent Planning for High Performance Aircraft) 제트항공기의 강하계획은 일반적으로 비행관리시스템(Flight Mnangement System, FMS)을 사용하여 자동으로 계산한다. 그러나 비행 중 다양한 변수를 고려하여 지속적으로 직접 계산하여 FMS의 강하계획 확인을 추천한다. 강하계획을 직접 하기 위해 자주 사용되는 Rule of thumb은 3 to 1 공식으로 1,000피트를 강하하기 위해 3NM이 필요하다는 의미이다. 예를 들어 항공기가 FL310에 있고 LAF고도가 6,000피트라면 강하하여야 하는 고도는 2만 5,000피트(31,000~6,000)이다. 따라서 고도강하를 위하여 필요한 거리는 75NM(25 ×3=75)이다. 최소추력(Idle Thrust)으로 강하가 예상되는 항공기의 대략적인 성능은 속도 M0.74~0.78, VS 1,800~2,200 fpm이다. 또한, 배풍 10 knots당 2NM의 거리가 더 필요하며 미리 강하를 시작하여야 하며 정풍 10 knots당 2NM의 거리가 덜 필요하여 강하시점을 지연시켜야 한다. 활주로와 그에 따른 표준입항절차(Standard Terminal Arrival Route, STAR)의 종류에 따라 경로가 많이 바뀌어 강하계획 시 최신기상과 ATIS를 활용하여 사용할 활주로와 STAR를 정하는 것이 중요하다.
표준입항절차(Standard Terminal Arrival Routes, STARs)
STAR는 특정 공항에 입항하는 IFR 항공기의 경로를 미리 최적화되도록 많들어놓은 절차이며 허가절차를 간편하게 만들고 항로단계와 접근단계를 보다 원활하게 연결한다. STAR는 중간 지점에 속도와 고도 제한사항이 있을 수 있으며 "Expect"를 사용하여 허가가 예상되는 고도나 속도를 제공하기도 한다. "Expect" 고도나 속도는 반드시 지켜야 하는 제한사항은 아니며 강하계획상의 목적으로 사용이 가능하다. STAR절차를 따라 항행하는 조종사는 관제기관으로부터 다르게 지시받지 않은 이상 마지막 인가받은 고도를 유지하여야 한다. STAR로부터 벗어나도록 지시받거나 Vector를 받았다면 STAR 절차는 취소된 것으로 간주한다.