비행계획

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비행계획은 제안된 항공기 비행을 설명하기 위한 비행계획을 작성하는 과정이다. 여기에는 항공기가 목적지에 안전하게 도달할 수 있도록 보장하기 위한 연료 계산과 공중 충돌 위험을 최소화하기 위한 항공 교통 관제 요구 조건의 준수라는 두 가지 안전 중요 측면이 포함된다. 또한, 비행 계획자들은 일반적으로 적절한 경로, 높이 및 속도를 선택하고 필요한 최소 연료를 기내에 적재함으로써 비행 비용을 최소화하기를 원한다. ATS(Air Traffic Services)는 SAR(Search and Rescue, Survey) 임무 중 분실 항공기 추적 및 찾기 등 항공 교통 관리 서비스에서 항공기 분리에 대해 완료된 비행 계획을 사용한다.

비행계획은 정확한 일기예보를 필요로 하기 때문에 연료소비량 계산이 머리나 꼬리 바람과 공기 온도의 연료소비 효과를 고려할 수 있다. 안전 규정은 항공기가 출발지에서 목적지까지 비행하는 데 필요한 최소한의 연료를 운반할 것을 요구하고 있어, 예상하지 못한 상황이 발생하거나 계획된 목적지를 이용할 수 없을 경우 다른 공항으로 우회할 수 있다. 더욱이, 항공 교통 통제의 감독 하에, 통제된 공역을 비행하는 항공기는 그러한 경로가 더 직접적인 비행만큼 경제적이지 않더라도, 항공도로 알려진 미리 정해진 경로(최소한 정의된 위치)를 따라야 한다. 이러한 항공로 내에서 항공기는 비행 경로와 이동 방향에 따라 1,000 또는 2,000피트(300 또는 610m) 수직으로 분리된 특정 고도인 비행 수준을 유지해야 한다. 엔진이 2개만 있는 항공기가 해양, 사막 또는 공항이 없는 다른 지역을 가로질러 장거리 비행을 하는 경우, 그들은 엔진 하나가 고장나면 비상 공항에 도달할 수 있도록 보장하기 위해 추가적인 ETOPS 안전 규칙을 충족해야 한다.

정확하고 최적화된 비행 계획을 생산하려면 수백만 번의 계산이 필요하므로 상용 비행 계획 시스템은 컴퓨터를 광범위하게 사용한다(E6B와 지도를 사용하여 대략적으로 최적화되지 않은 비행 계획을 1시간 정도 후에 만들 수 있지만, 예기치 못한 상황에 대해서는 더 많은 허용이 이루어져야 한다. 컴퓨터 비행 계획이 북대서양 횡단 동행 비행에 대한 수동 비행 계획을 대체할 때, 평균 연료 소비량은 비행당 약 450kg(1,000lb) 감소했고, 평균 비행 시간은 비행당 약 5분 단축되었다.^[1] 일부 상업 항공사들은 자체적인 내부 비행 계획 시스템을 갖추고 있는 반면, 다른 항공사들은 외부 계획자들의 서비스를 이용하고 있다.

면허를 소지한 비행 운항관리자 또는 비행운영 책임자는 많은 상업적 운영 환경(예: US FAR §121,^[2] 캐나다 규정)에서 비행 계획 및 비행 감시 업무를 수행할 필요가 있다. 이러한 규정은 국가마다 다르지만 점점 더 많은 국가가 항공사 운영자에게 그러한 직원을 채용하도록 요구하고 있다.

개요 및 기본 용어

비행 계획 시스템은 단일 비행에 대해 둘 이상의 비행 계획을 수립해야 할 수 있다.

• 항공 교통 통제를 위한 요약 계획(FAA 및/또는 ICAO 형식)
• 온보드 비행 관리 시스템에 직접 다운로드하기 위한 요약 계획
• 조종사의 상세한 사용 계획

비행계획 시스템의 기본 목적은 출발 공항에서 목적지 공항까지 비행할 때 항공기에 의한 항공 운항 과정에 얼마나 많은 트립 연료가 필요한지 계산하는 것이다. 또한 항공기는 부정확한 일기 예보, 기도가 혼잡하여 최적보다 낮은 고도로 비행해야 하는 항공 교통 통제, 또는 비행 계획이 준비되었을 때 몸무게가 계산되지 않은 최종 탑승객의 추가와 같은 예기치 못한 상황에 대비하기 위해 예비 연료를 수송해야 한다. 예비연료를 결정하는 방식은 항공사와 지역성에 따라 크게 다르다. 가장 일반적인 방법은 다음과 같다.

• 계기 비행 규칙에 따라 수행된 미국 국내 운항: 의도된 착륙 지점까지 비행한 후 대체 공항(기상 조건에 대체 공항이 필요한 경우)으로 비행한 다음 이후 45분간 정상 순항 속도로 비행한다.
• 시간의 백분율: 일반적으로 10%(즉, 10시간 비행은 한 시간 더 비행할 수 있는 충분한 예비비가 필요하다.
• 연료 비율: 일반적으로 5%(즉, 20,000kg의 연료를 필요로 하는 비행은 1,000kg의 예비비가 필요하다)

일부 미국 국내선을 제외하고, 일반적으로 비행계획에는 목적지 공항뿐만 아니라 대체 공항이 있다. 대체공항은 (기상여건, 파업, 추락, 테러활동 등으로 인해) 항공편이 진행되는 동안 목적지 공항을 이용할 수 없게 된 경우에 이용하기 위한 것이다. 이는 항공기가 목적지 공항 근처에 도착할 때, 대체 공항으로 비행할 수 있는 충분한 대체 연료와 대체 예비비가 있어야 함을 의미한다. 항공기는 대체 공항에서는 예상되지 않기 때문에 착륙 슬롯이 발견되는 동안 대체 공항 근처에서 잠시(일반적으로 30분) 동안 원을 그리기에 충분한 연료가 있어야 한다. 미국 국내선은 목적지 날씨가 2,000피트(610m)의 천장과 3법률 마일의 가시성보다 좋을 것으로 예상될 때 대체 공항으로 가기 위해 충분한 연료를 필요로 하지 않지만, 정상 순항 속도의 45분 예약은 여전히 적용된다.

악천후가 목적지와 교대 둘 다 닫히지 않도록 대체품을 목적지와 일정 거리(예: 185km(100nmi, 115mi)로 하는 것이 종종 좋은 아이디어로 여겨지고, 최대 960km(520nmi, 600mi)의 거리는 알려지지 않는다. 어떤 경우에는 목적지 공항이 너무 멀리 떨어져 있어서(예: 태평양 섬) 실현 가능한 대체 공항이 없을 수 있다. 그러한 상황에서는 항공사가 그 시간 내에 공항을 다시 이용할 수 있기를 바라면서 목적지 근처에서 2시간 동안 순환할 수 있는 충분한 연료를 대신 포함할 수 있다.

두 공항 사이에는 종종 둘 이상의 가능한 노선이 있다. 안전 요건에 따라, 상용 항공사는 일반적으로 노선, 속도 및 높이를 적절하게 선택하여 비용을 최소화하고자 한다.

다양한 명칭은 항공기와 관련된 가중치 및/또는 다양한 단계에서 항공기의 총 중량에 부여된다.

• 페이로드는 승객, 짐, 그리고 모든 화물의 총 중량이다. 한 상업 항공사는 화물을 운송하기 위해 요금을 부과함으로써 돈을 번다.
• 운항 중량이 비어 있는 것은 승무원을 포함하여 운항 준비가 되었을 때 항공기의 기본 중량으로, 연료 적재나 사용 가능한 연료는 제외한다.
• 연료 중량이 제로인 것은 사용 가능한 연료를 제외한 항공기의 적재 중량과 같은 운용 중량의 합이다.
• 램프 중량은 출발 준비가 되었을 때 터미널 건물에서 항공기의 중량이다. 여기에는 연료 중량이 0이고 필요한 모든 연료가 포함된다.
• 브레이크 해제 중량은 이륙을 위한 브레이크 해제 직전 활주로 시작 시 항공기의 중량이다. 이것은 램프 중량을 뺀 값이다. 주요 공항에는 약 3km 길이의 활주로가 있을 수 있기 때문에 터미널에서 활주로 끝까지의 이동만 해도 최대 1톤의 연료를 소비할 수 있다. 조종사는 활주 후 활주로와 함께 항공기를 일렬로 세우고 브레이크를 밟는다. 이륙 허가를 받으면 조종사는 이륙에 대비해 엔진을 조절하고 브레이크를 해제해 활주로를 따라 가속을 시작한다.
• 이륙 중량은 활주로를 따라 편도로를 이륙할 때 항공기의 중량이다. 실제 이륙 중량을 계산하는 비행 계획 시스템은 거의 없다. 대신 이륙에 사용되는 연료는 정상 크루즈 높이까지 상승하는 데 사용되는 연료의 일부로 간주된다.
• 착륙 중량은 목적지에 착륙할 때 항공기의 무게다. 이것은 브레이크 해제 중량에서 트립 연료를 뺀 값이다. 연료 중량 제로, 사용 불가능한 연료 및 모든 대체, 유지 및 예비 연료를 포함한다.

쌍발엔진 항공기가 바다와 사막 등을 횡단할 때는 한 엔진에 고장이 나더라도 항상 공항에 도달할 수 있도록 경로를 세심하게 계획해야 한다. 적용 가능한 규칙은 ETOPS(ExtTended Range OPerationS)로 알려져 있다. 특정 유형의 항공기 및 그 엔진의 일반적인 신뢰성과 항공사의 유지 품질은 그러한 항공기가 한 개의 엔진만 작동한 상태에서 비행할 수 있는 시간(일반적으로 1~3시간)을 명시할 때 고려된다.

비행 계획 시스템은 종종 음의 고도를 초래하는 해수면 아래로 비행하는 항공기에 대처할 수 있어야 한다. 예를 들어 암스테르담 스키폴 공항의 고도는 -3m이다. 사해의 표면은 해발 417m로 이 부근의 저급 비행은 해발 훨씬 아래에 있을 수 있다.^[3]

측정 단위

비행 계획은 미터법과 비금속 단위를 혼합한다. 사용되는 특정 단위는 항공기, 항공사 및 비행 전체에 걸쳐 위치에 따라 달라질 수 있다.

1979년부터 국제민간항공기구(ICAO)는 국제단위체계(SI)에 근거한 항공 내 측정단위의 통일을 권고하고 있다.^[4][5] 2010년 이후 ICAO는 다음을 사용할 것을 권고한다.^[6]

• 주행 중 속도의 경우 시간당 킬로미터(km/h)
• 착륙 중 풍속 초속(m/s)
• 거리 킬로(km)
• 고도 미터(m)

단, 측정 완료를 위한 종료일은 정해지지 않았다.^[7] 기술적으로 SI 단위가 선호되지만, 상업 항공 내에서 다양한 비 SI 단위가 여전히 광범위하게 사용되고 있다.

• 속력을 내기 위한 매듭(kn)
• 거리는 항해 마일(nm)이다.
• 고도에 대한 피트(ft)

거리 단위

거리는 32,000피트(9,800m)의 높이에서 계산되는 것처럼 거의 항상 항해 마일로^{[citation needed]} 측정되며, 지구가 완벽한 구체라기보다는 말살된 스피드로이드라는 사실에 보상된다. 항공 차트는 항상 가장 가까운 해마일로 반올림한 거리를 나타내며, 이는 비행 계획에 표시된 거리들이다. 비행 계획 시스템은 정확도 향상을 위해 내부 계산에 비원형 값을 사용해야 할 수 있다.

연료 단위

연료 측정은 특정 항공기에 장착된 게이지에 따라 달라진다. 연료 측정의 가장^{[citation needed]} 일반적인 단위는 킬로그램이다; 다른 가능한 척도로는 파운드, 영국 갤런, 미국 갤런, 리터 등이 있다. 연료가 중량으로 측정될 때 탱크 용량을 확인할 때 사용되는 연료의 비중도 고려한다.

킬로그램과 파운드 사이의 변환 오류로 인해 항공기에 연료가 고갈된 경우가 적어도 한 번 있었다. 이 특별한 경우, 비행 승무원은 가까스로 근처 활주로로 미끄러져 안전하게 착륙할 수 있었다(활주로는 이전 공항의 두 개 중 하나였으며 그 후 드래그스트립으로 사용되었다).

많은 항공사들은 연료량을 10대 또는 100대의 배수로 반올림할 것을 요구한다. 이것은 특히 하위 작업이 관련된 경우 흥미로운 라운딩 문제를 일으킬 수 있다. 반올림 또는 축소 여부를 결정할 때도 안전 문제를 고려해야 한다.^{[citation needed]}

높이 단위

항공기의 고도는 압력 고도계 사용에 기초한다(자세한 내용은 비행 수준 참조). 따라서 여기에 인용된 높이는 실제 높이보다는 온도와 압력의 표준 조건에서 공칭 높이인 것이다. 비행 수준에서 운항하는 모든 항공기는 실제 해수면 압력에 관계 없이 동일한 표준 설정으로 고도계를 보정하므로 충돌 위험이 거의 발생하지 않는다.

대부분의^[which?] 지역에서 높이는 100피트(30m), 즉 A025는 명목상 2500피트(760m)의 배수로 보고된다. 고도가 높은 곳에서 순항할 때는 FL(비행 수준)을 채택한다. 비행 수준은 국제 표준 대기(ISA)에 대해 보정 및 보정된다. 이들은 3자리 그룹으로 표현된다. 예를 들어, FL320은 32,000피트(9,800m) ISA이다.

대부분의 영역에서 항공기 사이의 수직 분리는 1,000피트 또는 2,000피트(300미터 또는 610미터)이다.

러시아, 중국 및 일부 인접 지역에서는 고도가 미터 단위로 측정된다. 항공기 사이의 수직 분리는 300미터 또는 600미터(약 1.6퍼센트가 1,000피트 또는 2,000피트보다 작음)이다.

1999년까지 같은 기도로 높은 고도에서 비행하는 항공기 사이의 수직 분리는 2,000피트(610m)이었다. 이후 전 세계적으로 수직분리 최소(RVSM) 감소의 단계적 도입이 있었다. 이는 비행 레벨 290과 410 사이의 수직 분리를 1,000피트(300m)까지 감소시킨다(정확한 한계는 장소마다 조금씩 다르다). 대부분의 제트 항공기는 이 높이 사이에서 운항하기 때문에, 이 조치는 이용 가능한 기도 용량을 효과적으로 두 배로 증가시킨다. RVSM을 사용하려면 항공기에 인증된 고도계가 있어야 하며, 자동 조종 장치는 보다 정확한 표준을 충족해야 한다.^{[citation needed]}

속도 단위

낮은 고도에서 순항하는 항공기는 일반적으로 1차 속도 단위로 노트를 사용하는 반면, 더 높은(마하 크로스오버 고도 위) 항공기는 일반적으로 1차 속도 단위로 마하 숫자를 사용한다. 비행 계획에는 종종 동일한 속도가 노트로 포함되지만(변환에는 온도 및 높이에 대한 허용량도 포함된다. 비행계획에서 마하 번호 "점 82"는 항공기가 음속의 0.820 (82%)으로 이동한다는 것을 의미한다.

글로벌 포지셔닝 시스템(GPS)의 광범위한 사용은 조종석 내비게이션 시스템이 공기 속도와 지상 속도를 다소 직접적으로 제공할 수 있게 한다.

속도와 위치를 얻는 또 다른 방법은 관성 항법 시스템(INS)으로, 자이로스코프와 선형 가속도계를 사용하여 차량의 가속도를 추적한다. 이 정보는 출발 전에 INS가 적절하게 보정된 경우 속도와 위치를 얻기 위해 시간 내에 통합될 수 있다. INS는 수십 년간 민간 항공에 존재해왔으며 시스템이 상당히 복잡하기 때문에 중형에서 대형 항공기에 주로 사용된다.^{[citation needed]}

GPS 또는 INS 중 어느 것도 사용하지 않는 경우, 속도 정보를 얻기 위해 다음 단계가 필요하다.

• 비행속도 표시기는 표시된 비행속도(IAS)를 노트로 측정하는 데 사용된다.
• IAS는 항공기별 보정표를 사용하여 보정된 비행속도(CAS)로 전환된다.
• CAS는 압축성 효과를 허용함으로써 등가 비행속도(EAS)로 변환된다.
• EAS는 밀도 고도(즉, 높이와 온도)를 허용함으로써 진정한 비행속도(TAS)로 변환된다.
• TAS는 어떠한 머리나 꼬리 바람도 허용함으로써 지상 속도로 변환된다.

질량 단위

항공기의 중량은 킬로그램 단위로 가장 일반적으로 측정되지만, 특히 연료 계량기가 파운드 또는 갤런 단위로 보정된 경우 파운드 단위로 측정될 수도 있다. 많은 항공사들은 10대 또는 100대의 배수로 무게를 반올림할 것을 요구한다. 라운딩 시 신체적 제약이 초과하지 않도록 세심한 주의가 필요하다.

비행 계획에 대해 비공식적으로 채팅할 때 연료 및/또는 항공기의 대략적인 중량을 톤 단위로 참조할 수 있다. 이 "톤"은 일반적으로 2% 미만 차이가 나는 미터톤 또는 영국 롱톤이거나 약 10% 적은 단톤이다.

경로 설명

노선은 공항 사이를 비행할 때 항공기가 뒤따르는 경로를 설명하는 것이다. 대부분의 상업 항공편은 한 공항에서 다른 공항으로 이동하지만, 민간 항공기, 상업 관광 여행 및 군용 항공기는 그들이 이륙한 동일한 공항에 순환 또는 왕복 여행을 할 수 있다.

구성 요소들

항공기가 항공 교통 관제 안내를 받아 항공로를 비행하다. 기도는 물리적인 존재는 없지만 하늘의 고속도로라고 생각할 수 있다. 일반 고속도로에서는 자동차들이 충돌을 피하기 위해 다른 차선을 사용하는 반면, 기도로에서는 충돌을 피하기 위해 항공기가 다른 비행 수준으로 비행한다. 종종 비행기가 자신의 바로 위나 아래로 지나가는 것을 볼 수 있다. 항공도를 보여주는 차트는 발행되며, 보통 AIRAC 사이클과 일치하여 4주마다 업데이트된다. AIRAC(에로넛 정보 규제 및 통제)는 4번째 목요일에 발생하는데, 이 때 모든 국가는 보통 항공기로 변경사항을 발표한다.

각 기도는 경유지에서 시작 및 종료되며, 중간 경유점도 포함할 수 있다. 경유지는 5자(예: FILOX)를 사용하고, 비방향 비콘으로 이중으로 된 것은 3자 또는 2자(TNN, WK)를 사용한다. 항공기는 웨이포인트에서 교차하거나 결합할 수 있으므로 항공기는 그러한 지점에서 한 기도에서 다른 기도로 변경할 수 있다. 공항 사이의 완전한 노선은 종종 여러 항공로를 이용한다. 두 경유지 사이에 적절한 기도가 없고, 항공로를 사용하면 다소 우회적인 경로가 발생할 수 있는 경우, 항공 교통 관제에서는 기도를 사용하지 않는 직접 경유지 대 경유지 경로를 허용할 수 있다(흔히 "DCT"로 비행 계획에서 약칭).

대부분의 경유지는 의무 보고 지점으로 분류된다. 즉, 조종사(또는 탑재 비행 관리 시스템)는 항공기가 경유지를 통과할 때 항공 교통 통제에 대한 항공기 위치를 보고한다. 경유지에는 크게 두 가지 유형이 있다.

• 위도와 경도가 알려진 항공 차트에 이름의 경유지가 나타난다. 육지 위의 이러한 경유지는 종종 조종사들이 그들이 어디에 있는지 더 쉽게 확인할 수 있도록 관련 무선 표지판을 가지고 있다. 유용한 명명된 경유지는 항상 하나 이상의 기로에 있다.
• 지리적 경유지는 비행 계획에 사용되는 임시 위치로서, 일반적으로 명명된 경유지가 없는 지역(예: 남반구의 대부분의 해양)에서 사용된다. 항공 교통 통제는 지리적 경유지가 전체 도인 위도와 경도를 갖도록 요구한다.

항공로는 공항과 직접 연결되지 않는다는 점에 유의하십시오.

• 이륙 후 항공기는 공항 활주로에서 기도의 경유지까지의 경로를 규정하는 출발 절차(표준 계기 출발, 또는 SID)를 준수하여 항공기가 통제된 방식으로 기도 시스템에 결합할 수 있도록 한다. 비행의 대부분의 상승 부분은 SID에서 이루어진다.
• 착륙 전 항공기는 항공기가 통제된 방식으로 항공기를 떠날 수 있도록 기도의 경유지에서 공항 활주로로 가는 경로를 정의하는 도착 절차(표준 터미널 도착 경로 또는 STAR)를 따른다. 비행의 하강 부분 중 상당 부분이 STAR에서 발생할 것이다.

해양 선로로 알려진 특별한 노선은 주로 북반구에서 몇몇 대양을 가로질러 사용되어 혼잡한 노선의 교통량을 증가시킨다. 간헐적으로 바뀌는 일반 항공기와 달리 선로는 하루 두 차례씩 바뀌기 때문에 유리한 바람을 이용할 수 있다. 제트기류를 타고 가는 항공편은 제트기류를 거슬러 가는 항공편보다 한 시간 정도 짧을 수 있다. 해양 선로는 명명된 웨이포인트에서 약 100마일 앞바다에서 시작 및 종료될 수 있으며, 여기서 다수의 항공로가 연결된다. 북해를 가로지르는 선로는 이 지역 교통량의 대부분을 차지하는 동서 또는 서동 비행에 적합하다.

전체 경로

노선을 건설하는 방법에는 여러 가지가 있다. 항공로를 사용하는 모든 시나리오는 출발과 도착에 SID와 STAR를 사용한다. 항공기에 대한 언급은 편리한 기도 연결부가 없는 상황을 허용하는 매우 적은 수의 "직접" 세그먼트를 포함할 수 있다. 경우에 따라 정치적 고려가 경로 선택에 영향을 미칠 수 있다(예: 한 국가의 항공기는 일부 다른 국가를 초과 비행할 수 없음).

• 출발지에서 목적지까지의 기도. 육지 상공의 대부분의 항공편이 이 범주에 속한다.
• 기지에서 바다 가장자리로, 그 다음에 해양 트랙으로, 그리고 바다 가장자리에서 목적지로 이어지는 기도. 북쪽 대양을 지나는 대부분의 비행은 이 범주에 속한다.
• 기도에서 해양 가장자리로, 그 다음 바다를 가로지르는 자유 비행 구역, 그리고 해양 가장자리에서 목적지까지 기도가 있다. 대부분의 남해 상공 비행은 이 범주에 속한다.
• 출발지에서 목적지까지 자유 비행 구역. 이것은 상업 비행에 있어서 비교적 드문 상황이다.

자유 비행 구역에서도 항공 교통 통제는 여전히 한 시간에 한 번 정도 위치 보고를 요구한다. 비행 계획 시스템은 적절한 간격으로 지리적 경유지를 삽입하여 이를 체계화한다. 제트 항공기의 경우, 이 간격은 동쪽 방향 또는 서쪽 방향 비행의 경우 경도 10도, 북쪽 방향 또는 남쪽 방향 비행의 경우 위도 5도가 된다. 자유 비행 구역에서, 상용 항공기는 가능한 한 적은 시간과 연료를 사용하기 위해 보통 최소 시간 트랙을 따른다. 원형이 크면 지상 거리가 가장 짧지만 머리나 꼬리 바람의 영향으로 공기 거리가 가장 짧을 것 같지 않다. 비행 계획 시스템은 좋은 자유 비행 경로를 결정하기 위해 상당한 분석을 수행해야 할 수 있다.

연료계산

연료 요건(특히 트립 연료 및 예비 연료)의 계산은 비행 계획의 가장 안전에 중요한 측면이다. 이 계산은 다소 복잡하다.

• 연료 연소율은 주변 온도, 항공기 속도 및 항공기 고도에 따라 달라지는데, 이 중 어느 것도 완전히 예측 가능한 것은 아니다.
• 연료 연소율도 비행기의 중량에 따라 달라지는데, 이는 연료가 연소됨에 따라 변한다.
• 일반적으로 상호의존적 가치를 계산할 필요성 때문에 일부 반복이 요구된다. 예를 들어 예비연료는 트립연료의 백분율로 계산되는 경우가 많지만 트립연료는 항공기의 총중량을 알 때까지 계산할 수 없으며, 예비연료의 중량을 포함한다.

고려 사항.

연료 계산은 많은 요소를 고려해야 한다.

• 일기예보

공기 온도는 항공기 엔진의 효율/연료 소비에 영향을 미친다. 바람은 역풍 또는 역풍 구성요소를 제공할 수 있으며, 이는 다시 비행할 공기 거리를 증가시키거나 감소시킴으로써 연료 소비를 증가시키거나 감소시킬 것이다.

국제 민간 항공 기구와의 합의에 의해, 미국 국립 해양 대기청과 영국 메트 오피스의 두 개의 국가 기상 센터가 있는데, 이 센터는 GRIB 날씨라고 알려진 형식으로 민간 항공에 대한 전 세계적인 기상 예보를 제공한다. 이러한 예측은 일반적으로 6시간마다 발행되며 이후 36시간 동안 적용된다. 각 6시간 예측은 75해리(139km) 이하의 간격으로 위치한 격자점을 사용하여 전 세계를 대상으로 한다. 각 격자점에서 풍속, 풍향, 공기 온도는 4,500~55,000피트(1,400~16,800m) 사이의 9개의 다른 높이에서 공급된다.

항공기는 날씨 격자점을 통과하거나 일기 예보를 이용할 수 있는 정확한 높이로 비행하는 경우가 거의 없으므로, 일반적으로 어떤 형태의 수평 및 수직 보간이 필요하다. 75 nautical mile (139 km) 간격의 경우, 선형 보간법이 만족스럽다. GRIB 형식은 1998-99년 이전의 ADF 형식을 대체했다. ADF 형식은 300 nautical mile (560 km) 간격을 사용했으며, 이 간격은 일부 폭풍을 완전히 놓칠 만큼 크므로 ADF가 예측한 날씨를 사용한 계산은 GRIB가 예측한 날씨를 사용하여 산출할 수 있는 계산보다 정확하지 않은 경우가 많았다.

• 경로 및 비행 수준

비행할 특정 경로는 지상 거리를 결정하는 반면, 그 경로의 바람은 비행할 비행 거리를 결정한다. 기도의 각 간선 부분에는 비행 수준을 사용할 수 있는 규칙이 다를 수 있다. 어느 지점에서나 총 항공기 중량은 사용할 수 있는 최고 비행 수준을 결정한다. 더 높은 비행 수준에서 순항하는 것은 일반적으로 더 낮은 비행 수준보다 더 적은 연료를 필요로 하지만 더 높은 비행 수준까지 도달하기 위해 추가 상승 연료가 필요할 수 있다(이 추가 상승 연료와 불연속성을 야기하는 다른 연료 소비율이다).

• 물리적 제약조건

"개요 및 기본 용어"에서 위에 언급된 거의 모든 가중치는 최소 및/또는 최대값을 따를 수 있다. 착륙 시 휠에 가해지는 스트레스와 언더캐리지로 인해, 최대 안전 착륙 중량은 최대 안전 브레이크 해제 중량보다 상당히 작을 수 있다. 이 경우 일부 비상사태에 직면해 이륙 직후 착륙해야 하는 항공기는 연료를 다 소모하기 위해 잠시 원을 그리거나 연료를 방출하거나, 그렇지 않으면 즉시 착륙하여 언더캐리지가 붕괴될 위험이 있다.

게다가, 연료 탱크는 최대 용량을 가지고 있다. 때때로 상업적 비행 계획 시스템은 불가능한 비행 계획이 요청되었음을 발견한다. 연료 탱크가 필요한 연료량을 수용할 만큼 크지 않기 때문에 화물이나 승객이 없어도 항공기는 목적지에 도달할 수 없다. 일부 항공사는 때때로 (매우) 강한 순풍을 기대하며 지나치게 낙관적인 것으로 보일 수 있다.

• 연료소비율

항공기 엔진의 연료 소비율은 공기 온도, 기압에 의해 측정된 높이, 기체 중량, 공기에 대한 항공기 속도 및 엔진 수명 및/또는 정비 불량으로 인한 신형 엔진과 비교하여 증가한 소비량에 따라 달라진다(항공사는 실제와 사전 대비하여 이러한 성능 저하를 추정할 수 있다).cced 연료 연소). 점보 제트기와 같은 대형 항공기는 10시간 비행 시 최대 80톤의 연료를 태울 수 있으므로 비행 중 상당한 무게 변화가 있다는 점에 유의한다.

계산

연료의 중량은 항공기 총 중량의 상당 부분을 구성하므로 연료 계산은 아직 연소되지 않은 연료의 중량을 고려해야 한다. 아직 연소되지 않은 연료 부하를 예측하려고 하는 대신에, 비행 계획 시스템은 경로를 따라 역방향으로 일하고, 대체에서 출발하여 목적지로 돌아간 다음, 출발지로 가는 경유지를 통해 역방향으로 가는 것으로 이 상황을 처리할 수 있다.

계산의 보다 상세한 개요는 다음과 같다. 예비연료와 트립연료와 같은 상호의존적 가치를 계산하거나 물리적 제약을 초과한 상황에 대처하기 위해 몇 가지(아마도 많은) 반복이 필요하다. 후자의 경우 일반적으로 유상하중(화물 감소 또는 승객 감소)을 줄여야 한다. 일부 비행 계획 시스템은 필요한 모든 변화를 동시에 추정하기 위해 근사 방정식의 정교한 시스템을 사용한다. 이는 필요한 반복 횟수를 크게 줄일 수 있다.

항공기가 대체 항공기에 착륙할 경우 최악의 경우 연료가 남아 있지 않은 것으로 가정할 수 있다(실제로 최소한 활주로에서 이륙할 수 있는 충분한 예비 연료가 남아 있을 것이다). 따라서 비행계획 시스템은 최종 항공기 중량이 연료 중량이 0이라는 것을 기초로 대체 보유 연료를 계산할 수 있다. 기체가 대기하면서 선회하고 있기 때문에 이것이나 다른 대기 계산에 대해서는 바람을 고려할 필요가 없다.

목적지에서 교대로의 비행에 대해, 비행 계획 시스템은 대체 연료와 대체 예비 연료를 계산할 수 있다. 대체 연료에 도달하는 항공기 무게가 연료 중량에 대체 연료를 더한 값이다.

그런 다음 비행 계획 시스템은 최종 항공기 중량이 연료 중량에 대체 홀딩 플러스 대체 연료 + 대체 예비량을 더한 것을 기초로 모든 목적지 보류를 계산할 수 있다.

출발지에서 목적지까지의 비행의 경우, 목적지 도착 시 중량은 연료 중량을 0+대체 홀딩+대체 연료+대체 예비비+목적지 홀딩으로 취할 수 있다. 그런 다음 비행 계획 시스템은 경로를 따라 역방향으로 돌아가면서 트립 연료와 각 중간 지점 세그먼트에 필요한 연료가 다음 구간을 계산하기 위해 항공기 중량의 일부를 형성하면서 한 번에 한 웨이포인트씩 연료를 비축할 수 있다.

각 단계 및/또는 계산이 끝날 때 비행 계획 시스템은 물리적 제약 조건(예: 최대 탱크 용량)이 초과되지 않았는지 확인하기 위한 점검을 수행해야 한다. 문제는 어떤 식으로든 항공기 무게를 줄이거나 계산을 포기해야 한다는 것을 의미한다.

연료 계산에 대한 대안적 접근방식은 위와 같이 대체 연료와 보유 연료를 계산하고 해당 경로와 항공기 유형에 대한 이전의 경험에 기초하거나 또는 일부 근사치 공식을 사용하여 총 트립 연료 요구량의 추정치를 구하는 것이다. 두 방법 모두 날씨를 크게 고려할 수 없다. 그런 다음, 계산은 경로를 따라 전진할 수 있고, 경유지를 경유할 수 있다. 목적지에 도달하면 실제 트립연료를 추정된 트립연료, 더 나은 추정치, 그리고 필요에 따라 계산을 반복하여 비교할 수 있다.

원가절감

일반적으로 상업 항공사들은 비행 비용을 가능한 낮게 유지하기를 원한다. 비용에 기여하는 요인은 크게 세 가지가 있다.

• 필요한 연료의 양(문제를 복잡하게 하기 위해, 연료는 공항마다 다른 양의 비용이 들 수 있다)
• 실제 비행 시간은 감가상각비, 정비 일정 등에 영향을 미친다.
• 상공비행 요금은 항공기가 상공을 비행하는 각 국가에 의해 부과된다(대개 항공 교통 관제 비용을 충당하기 위해).

항공사마다 무엇이 최소 비용 비행을 구성하는지에 대해 서로 다른 견해를 가지고 있다.

• 시간만을 기준으로 한 최저 비용
• 연료만을 기준으로 한 최저 비용
• 연료와 시간의 균형에 근거한 최소 비용
• 연료 비용, 시간 비용 및 상공비행 요금에 근거한 최소 비용

기본 개선사항

특정 경로에 대해 비행 계획 시스템은 특정 고도에서 가장 경제적인 속도를 찾고 예측된 날씨에 기초하여 사용하기에 가장 좋은 고도를 찾음으로써 비용을 절감할 수 있다. 그러한 국지적 최적화는 경유지별로 수행될 수 있다.

상업 항공사들은 항공기가 고도를 너무 자주 바꾸는 것을 원하지 않기 때문에(다른 것들 중에서, 승무원들이 식사를 제공하는 것이 더 어려울 수 있다) 그들은 종종 최적화 관련 비행 수준 변화 사이의 약간의 최소 시간을 명시한다. 그러한 요건에 대처하기 위해, 비행 계획 시스템은 요구될 수 있는 짧은 상승에 대한 연료 비용과 함께 여러 가지 경유지를 동시에 고려함으로써 비 국지적 고도 최적화가 가능해야 한다.

출발지와 목적지 공항 사이에 두 개 이상의 가능한 경로가 있을 때, 비행 계획 시스템이 직면하는 과제는 더 복잡해진다. 왜냐하면 그것은 현재 이용 가능한 최상의 경로를 찾기 위해 많은 경로를 고려해야 하기 때문이다. 많은 상황들이 수십, 심지어 수백 개의 가능한 노선을 가지고 있으며, 2만 5천 개 이상의 노선을 가지고 있는 상황도 있다(예: 선로 시스템 아래 자유 비행을 하는 런던~뉴욕). 정확한 비행계획서를 작성하기 위해 필요한 계산량은 너무 많아서 가능한 모든 경로를 상세하게 검토하기는 불가능하다. 비행 계획 시스템은 세부적인 분석을 수행하기 전에 가능한 수만큼의 가능성 수를 줄일 수 있는 어떤 빠른 방법을 가지고 있어야 한다.

적립금감소

회계사의 관점에서, 예비연료의 공급은 비용이 든다. (희망적으로 사용되지 않는 예비연료를 운반하는 데 필요한 연료) 재학습, 재분배 또는 결정 지점 절차로 다양하게 알려진 기법이 개발되어 필요한 예비 연료의 양을 크게 줄일 수 있으며, 필요한 모든 안전 표준은 그대로 유지할 수 있다. 이러한 기법은 필요할 경우 비행이 우회할 수 있는 특정한 중간 공항을 갖는 것에 기초한다.^[2] 실제로 그러한 변화는 드물다. 그러한 기법을 사용하면 장거리 비행 시 수 톤의 연료를 절약할 수 있고, 운반되는 탑재량을 비슷한 양만큼 증가시킬 수 있다.^[8]

재학습 비행 계획은 두 개의 목적지를 가지고 있다. 최종 목적지 공항은 항공편이 실제로 운항하는 곳이고, 최초 목적지 공항은 항공편의 초기 부분에서 예상보다 많은 연료를 사용할 경우 항공편이 전용되는 곳이다. 어느 목적지로 갈 것인지에 대한 결정이 내려지는 웨이포인트를 재학습 수정 또는 결정 지점이라고 한다. 이 경유지에 도달하면, 비행 승무원들은 실제 연료소모량과 예측 연료소모량을 비교하고 예비연료가 얼마나 되는지 확인한다. 예비 연료가 충분할 경우 최종 목적지 공항까지 비행을 계속할 수 있으며, 그렇지 않을 경우 항공기는 초기 목적지 공항으로 우회해야 한다.

최초 목적지는 출발지에서 최종 목적지까지의 비행보다 출발지에서 최초 목적지까지의 비행에 예비 연료가 덜 필요하도록 배치된다. 정상적인 상황에서는 예비 연료가 실제로 사용되는 경우가 거의 없으므로, 항공기가 재학습 수리에 도달해도 원래 예비 연료가 거의 모두 탑승하고 있으며, 이는 재학습 수리에서 최종 목적지까지의 비행을 커버하기에 충분하다.

재학습 비행 아이디어는 보잉사 엔지니어 데이비드 아서와 게리 로즈에 의해 보잉사 여객기(1977년)에서 처음 발표되었다.^[8] 원래의 논문에는 리커버 픽스 등의 최적 위치와 관련된 마법의 숫자가 많이 수록되어 있다. 이러한 수치는 특정 예비율에 대해 고려되는 특정 항공기 형식에만 적용되며, 날씨 영향은 고려하지 않는다. 재학습으로 인한 연료 절감은 다음 세 가지 요인에 따라 결정된다.

• 달성 가능한 최대 절약량은 재학습 픽스의 위치에 따라 달라진다. 트립 연료와 예비 연료에 대한 정확한 방정식이 없기 때문에 이론적으로 이 위치를 결정할 수 없다. 정확하게 결정될 수 있다 하더라도 적절한 장소에 경유지가 없을 수도 있다.
• Arthur와 Rose가 파악한 최대한의 절약에 도움이 되는 한 가지 요소는 초기 목적지를 배치하여 초기 목적지까지의 하강은 재학습 수정 직후에 시작되도록 하는 것이다. 이는 재학습 고정장치와 초기 목적지 사이에 필요한 예비 연료를 최소화하기 때문에 유익하며, 따라서 재학습 고정장치에서 사용 가능한 예비 연료의 양을 극대화한다.
• 또한 도움이 되는 또 다른 요인은 초기 대체 공항의 위치 지정이다.

차선책 작성

비행 계획의 최적화를 위해 많은 노력을 기울였음에도 불구하고, 차선책을 제출하는 것이 유리한 특정한 상황이 있다. 다수의 경쟁 항공기가 있는 혼잡한 공역에서는 최적 경로와 선호 고도가 초과 구독될 수 있다. 이 문제는 모든 사람들이 공항이 하루 동안 개장하자마자 공항에 도착하기를 원할 때와 같은 바쁜 시기에 더 심각할 수 있다. 만약 모든 항공기가 과부하를 피하기 위해 최적의 비행 계획을 제출한다면, 항공 교통 통제는 일부 비행 계획에 대한 허가를 거부하거나 할당된 이륙 슬롯을 지연시킬 수 있다. 이를 피하기 위해 비효율적으로 낮은 고도 또는 더 길고 덜 혼잡한 경로를 요청하는 부최적 비행 계획을 제출할 수 있다.^[9]

일단 비행이 끝나면, 조종사의 업무 중 일부는 가능한 한 효율적으로 비행하는 것이고, 그래서 그는 항공 교통 통제를 설득하여 항공 교통 통제를 최적의 경로에 가깝게 비행하도록 할 수 있다. 여기에는 계획보다 더 높은 비행 수준을 요청하거나 더 직접적인 경로 지정을 요청하는 것이 포함될 수 있다. 컨트롤러가 즉시 동의하지 않는 경우, 그들이 누그러질 때까지 때때로 재요청을 할 수 있다. 그 대신에, 만약 그 지역에 나쁜 날씨가 보고되었다면, 조종사는 날씨를 피하기 위해 오르거나 선회를 요청할 수 있다.

조종사가 최적의 경로로 가까스로 복귀하지 못하더라도 비행이 허용되면 얻는 이득이 부최적 경로 비용보다 훨씬 클 수 있다.

VFR 항공편

VFR 항공편은 종종 비행 계획(출처?)을 제출할 필요가 없지만, 일정량의 비행 계획은 여전히 필요하다. 선장은 여행에 필요한 충분한 연료와 예기치 못한 상황에 대비한 충분한 예비 연료를 기내에 가지고 있는지 확인해야 한다. 무게와 무게중심은 전체 비행 중에 한계치 이내로 유지되어야 한다. 기장은 원래 목적지에 착륙할 수 없는 경우에 대비한 대체 비행 계획을 준비해야 한다.

그러나 캐나다에서는 "… 출발 비행장의 25NM 내에서 비행을 실시하는 경우를 제외하고, VFR 비행 계획이나 VFR 비행 일정이 제출되지 않은 한, 조종사는 VFR 비행에서 항공기를 운용할 수 없다"^[10]고 규정되어 있다.

추가 기능

위에서 언급한 다양한 비용 절감 조치 이상에 걸쳐, 비행 계획 시스템은 고객을 유치하고 유지하는 데 도움이 되는 추가적인 기능을 제공할 수 있다.

• 기타경로

특정 경로에 대해 비행 계획이 생성되는 동안, 비행 운항 관리자들은 대체 경로를 고려하기를 원할 수 있다. 비행 계획 시스템은 각 가능성에 대한 연료 중량과 총 연료가 0인 다음 4가지 최상의 경로에 대한 요약을 생산할 수 있다.

• 선택 항목 다시 보기

몇 가지 가능한 재학습 수정사항과 초기 목적지가 있을 수 있으며, 어떤 것이 가장 좋은지는 날씨와 제로 연료 무게에 달려 있다. 비행 계획 시스템은 각각의 가능성을 분석하고 이 특정 비행에 가장 적합한 비행을 선택할 수 있다.

• 요약 내용

혼잡한 경로에서 항공 교통 통제는 항공기가 최적보다 낮게 또는 높게 비행해야 할 수 있다. 승객과 화물의 총 중량은 비행 계획이 준비되는 시점에 알 수 없을 수 있다. 이러한 상황을 허용하기 위해 비행 계획 시스템은 항공기가 약간 더 가볍거나 무겁거나 계획보다 더 높이 또는 더 낮게 비행할 경우 얼마나 많은 연료가 필요한지를 보여주는 요약을 작성할 수 있다. 이러한 요약은 비행 운항관리자와 조종사가 다른 시나리오에 대처하기에 충분한 예비 연료가 있는지 여부를 확인할 수 있게 해준다.

• 연료 탱크 분배

대부분의 상업용 항공기는 둘 이상의 연료 탱크를 가지고 있으며, 항공기 제조사는 항공기 무게중심에 영향을 미치지 않도록 각 탱크에 적재할 연료의 양에 관한 규칙을 제공할 수 있다. 규칙은 연료가 얼마나 적재되는가에 따라 달라지며, 연료의 총량에 따라 다른 규칙들이 있을 수 있다. 비행 계획 시스템은 이 규칙을 따르고 각 탱크에 얼마나 많은 연료를 적재해야 하는지를 보여주는 보고서를 작성할 수 있다.

• 탱커링 연료

연료 가격이 공항마다 다를 때, 추가 무게를 싣는 데 필요한 여분의 여행 연료 비용을 고려하더라도 저렴한 곳에 연료를 더 넣을 가치가 있을 수 있다. 비행 계획 시스템은 얼마나 많은 여분의 연료를 이익으로 운반할 수 있는지를 알아낼 수 있다. 비행 수준 변화에 따른 중단은 연료 중량이 제로이거나 탱커링 연료에서 100kg(짐이 있는 승객 1명)에 불과한 차이가 손익의 차이를 만들 수 있음을 의미할 수 있다는 점에 유의하십시오.

• 기내 전환

이동하는 동안, 항공기는 계획된 대체 항공기가 아닌 다른 공항으로 우회될 수 있다. 비행계획 시스템은 전환 지점에서 새로운 항로에 대한 새로운 비행계획을 만들어 항공기에 전송할 수 있으며, 여기에는 개정된 비행에 필요한 연료가 충분할 것이라는 점검이 포함된다.

• 인플라이트 재급유

군용기는 공중에서 급유할 수 있다. 그러한 주유는 즉각적이기보다는 과정이다. 일부 비행 계획 시스템은 연료의 변화를 허용할 수 있고 관련된 각 항공기에 미치는 영향을 보여줄 수 있다.

참고 항목

• ICAO의 국제 단위계 사용에 대한 권고사항
• 균형 현장 이륙
• 민간 항공 항법 서비스 기구(CANSO)
• 계단 오르기
• 최대 무연료 중량

비행 계획 제공업체:

• 에어데이터
• 에어 파트너 PLC
• 에어 서포트 PPS
• 에어 라우팅 인터내셔널
• 아린치
• 바이트론 항공 시스템스^[11]
• 전자 데이터 시스템(EDS)
• 플라이트어웨어
• Fltplan.com
• Flugwerkzeugge 항공 소프트웨어 – Sabre Holdings의^[12] 일부
• 제페센
• 루프트한자 시스템즈
• 나블루^[13]
• 휴대용 비행 계획 소프트웨어(군용)
• 로켓루트
• 사브르 항공 솔루션
• 시타
• Skyplan Services Limited^[14]
• Takeflite 솔루션
• 토포플라이트
• Universal Weather and Aviation(비즈니스 항공) – 3d 비행 계획 소프트웨어

참조