MAX OPERATING ALTITUDE ( ABSOLUTE CEILING ) / OPTIMUM ALTITUDE

기존에 세스나를 탈때는 SERVICE CEILING, ABSOLUTE CEILING 같은 용어들에만 익숙했었다.

그런데 고성능 항공기들을 공부하다보면 MAX OPERATING ALTITUDE 같은 용어가 나오기 시작한다.

비슷하긴 하지만 알고보면 다른 개념이다.

 

우선 SERVICE CEILING 과 ABSOLUTE CEILING 부터 다시 정리해보자.

 

기존에 SERVICE CEILING을 생각할 땐 단순히 MAX POWER로 100FPM의 상승률을 유지시키는 고도라고 외웠었다. 

이제부턴 조금 더 자세히 알아보자.

 

SERVICE / ABSOLUTE CEILING

[ SERVICE CEILING ]

1) CLEAN CONFIGURATION

2) BEST RATE OF CLIMB

3) ALL ENGINE OPERATIVE

4) MAXIMUM CONTINUOUS POWER 

위 4가지 상태에서 100 FPM의 상승률을 제공하는 고도 !

 

[ ABSOLUTE CEILING ]

1) 항공기가 FULL POWER를 유지할 때 LEVEL FLIGHT ( 0 FPM )를 유지할 수 있는 가장 높은 고도

2) MAX THRUST AVAILABLE = MIN THRUST REQUIRED 가 되는 고도

3) Vx = Vy 가 되는 고도

4) 대기 온도와 항공기 무게에 따라 달라질 수 있음 ( 보통은 MTOW 기준으로 측정한 값을 사용 )

 

이외에 OEI SERVICE CEILING ( 50 FPM ) , OPERATION CEILING ( 500 FPM ) 등이 있지만 여기까지 정리하고

MAX OPERATING ALTITUDE 를 알아보자.

 

[ MAX OPERATING ALTITUDE ] : The maximum altitude up to which operation is allowed, as limited by flight, structural, powerplant, functional or equipment characteristics, must be established.

라고 FAR 정의에 나온다. ㅎㅎ

해석해 보면 ABSOLUTE CEILING과는 다르게 상승 FPM만을 고려하는 것이 아닌 항공기 구조적 강도, POWER PLANT 등의 여러가지 요소들을 고려한 최대 고도임을 알 수 있다.

 

MAX OPERATING ALTITUDE 는 아래 3가지중 가장 낮은 고도로 설정되게 된다.

1) MAX CERTIFICATE ALTITUDE : AFM에 나오는 최대 고도로 항공기의 동체에 가해지는 구조적 강도 ( Ex. 여압장치 )를 고려한 최대 고도

2) THRUST LIMITED ALTITUDE : 특정 상승률을 제공할 수 있는 최대 고도 

3) BUFFET LIMITED ALTITUDE / MANEUVER LIMITED ALTITUDE : 선회, 기동, 터뷸런스 중 1.3g 의 BUFFET MARGIN이 있는 고도

 

Ref. FAA APPENDIX 3-E

 

 자 그럼 우리가 항공기 순항고도를 정할땐 당연히 이 MAX OPERATING ALTITUDE 이하로 설정을 하겠지?

그럼 그 고도 중 항공기 운영에 가장 경제적인 고도를 선정을 해야하는데

이때 OPTIMUM ALTITUDE 개념을 사용한다.

 

[ OPTIMUM ALTITUDE ] : 주어진 WEIGHT와 속도에서 가장 높은 연료 효율을 갖는 고도

→ 기본적으로 고도가 높을수록 연료 효율이 높다. ( 하지만 이 OPT ALT보다 높게 날면 연료 효율은 떨어짐 )

→ 항공기 무게가 감소할수록 최적의 연료 효율을 가진 OPTIMUM ALTITUDE는 증가한다

 

# 여기서 헷갈릴수 있는 부분

그럼 OPTIMUM ALTITUDE는 실제로 MIN FUEL CONSUMPTION을 갖는 고도일까 ??

그건 아니다. 왜냐면 OPTIMUM ALTITUDE는 바람성분을 고려하지 않았기때문에 제트기류 등에 의해 연료 소모자체는 달라질수 있다. ( HEAD WIND 100KTS 앞에서 때려 박으면 연료 더 많이 들겠지 ?)

이래서 이 OPT ALT는 MAX AIR FUEL MILEAGE 고도라고도 하며

단순히 PERFORMANCE 상 특정 속도와 무게에서 최적의 연료효율을 갖는 고도라는 개념을 짚고 넘어가야한다.

그리고 최종적으로 FMS에 바람과 온도 DATA를 입력하게 되면 나오는 고도가 RECMD ALT 이고 이 고도를 실제로 이용한다.

 

다시 본론으로 돌아와서 이를 따져보면

비행 중 연료소모 → 항공기 무게 감소 → OPT ALT 증가 로 이어지게 된다.

그럼 우리는 이 OPT ALT 근처에서 비행하기 위해 STEP CLIMB 이라는 기법을 사용하게 된다.

 

[ STEP CLIMB ] : OPTIMUM  ALTITUDE 근처에서 비행하기 위해 1회 이상 CRUISE ALTITUDE를 순차적으로 변경하며 상승하는 PROCEDURE

STEP CLIMB

 

 

Ref. SKYBRARY, FAA APPENDIX 3-E