제11장 바람시어와 난류

바람시어와 난류 I. 바람시어 II. 난류 III. 난류의 종류와 특성

I. 바람시어(Wind shear) 바람시어의 중요성 - 정의 : 풍속이나 풍향 혹은 이들 두 가지 모두의 변화 즉, 바람의 세기나 방향이 급격하게 바뀌거나 변화하는 현상 - 수평바람시어(horizontal wind shear), 연직바람시어(vertical wind shear) 예) 연직바람시어 : 30kts/300ft

- 저층바람시어(low-level wind shear, LLWS) : 고도 2000ft(600m) 이하에서 나타나는 바람시어 - 이착률 중인 항공기의 안전운항에 큰 영향 http://blog.naver.com/changmin6928?Redirect=Log&logNo=130150064060&jumpingVid=4206ABE13559581D72544FA0572B8DD7A01E -- 착률 시 : 갑작스런 맞바람의 감소와 뒷바람의 증가 => 항공기 대기 속도 : 감소 => 고도 하강 => 활주로에 못 미쳐 착지 -- 착률 시 : 맞바람의 갑작스런 증가와 뒷바람의 감소 => 항공기 속도 : 증가 => 고도 상승 => 활주로 착륙대 지나서 착지 -- 이륙시 : 맞바람의 감소, 뒷바람의 증가 => 상승각 및 상승률 감소 -- 이착률 시 : 옆바람성분의 강한 바람시어 => 활주로 이탈 원인

예) 제주지역에 강풍·풍랑주의보 등이 내려진 가운데 제주공항에 윈드 시어(Wind Shear)와 강풍특보가 발효됐다. 지난 26일 밤 11시25분경 강풍특보가 발효됐으며 같은 날 밤 11시 30분 윈드시어도 발효됐다. 이로 인해 일부 항공편의 결항이 속출하고 있다.

- 맞바람 : 항공기 기수방향을 향해 정면으로 불어오는 바람 -- 항공기 이착륙 성능 증가, 순항 비행시 효율 저하 항공기에서 바람의 활용 - 맞바람 : 항공기 기수방향을 향해 정면으로 불어오는 바람 -- 항공기 이착륙 성능 증가, 순항 비행시 효율 저하 -- 활주로거리 감소, 상승률 증가 - 뒷바람 : 항공기 꼬리 방향으로 불어오는 바람 -- 항공기 이착륙 성능 현저히 감소, 이착륙 불가, 순항 비행시 효율 증가 -- 활주로 거리 증가, 상승률 저하 - 측풍 : 항공기 왼쪽 또는 오른쪽에서 부는 바람 -- 측풍 분력 : 항공기별 측풍 한계 분력 지정 기 종 최대 옆바람 F-27 30 DC-8 25 DC-3 20 YS-11 26 C-880 22

마찰계수와 최대 옆바람 성분 활주로 상태 마찰계수 최대 옆바람 성분(kt) DC-8, C-880 F-27 마른 상태 25 30 젖은 상태 0.501 이상 26 0.401-0.500 24 0.301-0.400 20 0.251-0.300 15 18 0.201-0.250 10 14 0.151-0.200 POOR 0.150 이하 NIL

바람의 방향 - 편류(draft)

바람의 방향 - 편류(draft)

제트기류와 항공기 운항

2. 바람시어의 강도 - 주어진 거리 : 풍향 및 풍속이 변할 시 풍속만 변할 때 보다 실제 바람시어가 항상 큼 2. 바람시어의 강도 - 주어진 거리 : 풍향 및 풍속이 변할 시 풍속만 변할 때 보다 실제 바람시어가 항상 큼 - 바람시어 : 대기 속도 변동이 100ft당 15-20kt(10m 당 약 5-7kts)로 일어날 때 => 심각한 상황 발생 - 난류의 강도 : V : 평균풍, v’ : 평균편차 CAO 항공위원회에서 정한 난기류 계급표 난기류의 계급 가속도계 시도 난기류 정도 None(없음) 1.0g 아무런 동요를 느끼지 못한다 Light(약) 1 1.1g or 0.9g 약한 동요를 느끼나 쉽게 수정할 수 있다 2 1.3g or 0.7g 상당한 동요를 느끼나 허리가 뜰 정도는 아니다 Moderate(보통) 3 1.6g or 0.4g 상당한 동요를 느끼며 허리가 뜬다 Severe(강) 4 1.9g or 0.1g 동요가 심하고 몸이 떠서 조종이 곤란하다 5 2.2g or -0.1g 동요가 아주 심하고 조종이 아주 곤란하다

NASA의 난기류 계급표 강도 운항상의 기준 Gust의 세기 Light 승객은 좌석 벨트를 사용해야 하나 기내 물체는 이동하지 않는다 5-20 ft/sec까지 Moderate 승객은 좌석 벨트를 사용해야 한다. 가끔 벨트를 조여짐을 느낀다. 고정하지 않은 물체는 이동한다 20-35ft/sec 까지 Severe 가끔 조종이 곤란해진다. 벨트가 심하게 조여지거나 좌석에 밀어 붙여진다 35-50ft/sec 까지 Extreme 기체가 심하게 동요하고 조종이 아주 곤란해 지며 때로는 구조적인 위험을 초래한다 50ft/sec 초과

NASA의 난기류 계급표 강도 항공기 반응 기내 반응 Light 순간적으로 약하고 불규칙한 자세 변화 (약간의 규칙적인 동요 초래) 좌석벨트 조이는 느낌 비 고정 물건 위치 약간 이동 기내 보행 가능함 Moderate 자세와 고도 변화 발생 약간의 속도 변화 항공기 조종성 유지 좌석 벨트가 확실하게 당겨짐 비 고정 물건 흐트러짐 기내 보행 곤란 Severe 급격하고 많은 고도 및 자세변화 큰 속도 변화 순간적인 항공기 조종 상실 좌석 벨트가 강한 힘을 받음 비 고정 물건 튕겨짐 기내 보행 불가능 Extreme 조종 불능 상태 초래 항공기 구조적 파손 좌석 벨트를 하지 않은 승객은 튕겨나가 심각한 부상 발생

바람시어의 원인 - 바람시어의 발달 원인 : 강수 유발 하강기류

3. 바람시어의 원인 다운버스트(Downburst) - Burst : 어떤 현상이 짧은 시간에 집중적으로 일어나는 현상. 3. 바람시어의 원인 다운버스트(Downburst) - Burst : 어떤 현상이 짧은 시간에 집중적으로 일어나는 현상. - 다운버스트(Downburst) : 뇌우로 부터 나타나는 강한 하강 기류 - 다운버스트의 생성 -- 뇌우의 생성과정에서 발생한 우박, 빗방울이 건조한 공기를 지나면서 흡열과정이 일어나 공기를 냉각 -- 냉각된 공기는 주변의 더운 공기보다 밀도가 높아지면서 침하하려는 힘이 생겨 강력한 하강풍을 형성 - 다운버스트의 특징 -- 바람이 지상에 부딪친 후 사방으로 확산(직선형 피해 발생 ) ※ 토네이도는 회전하면서 내부로 끌어들이는 수렴 형태(순환형 피해) -- 강수 여부에 따라 건조 다운버스트와 습윤 다운버스트로 구분 -- 직경 4 Km를 기준 마이크로와 매크로로 구분

바람시어의 원인 2) 마이크버스트 - 마이크로버스트(Microburst) : 다운버스트 중 2.2n.m.(4km)이하의 수평거리를 가지는 작은 규모의 것 * 항공 문헌 : 다운버스트 대신 마이크로버스트를 자주 사용 - 강수에 의한 항력과 강수입자의 녹음과 증발로 인한 냉각에 의해 형성 - 하강기류 -- 강한 강수에 의해 강화 -- 건조공기가 증발냉각과 큰 음의 부력을 유발하는 하강기류 속에 혼합될 때 강화 - 기단뇌우, 다세포뇌우, 거대세포 뇌우 등 모든 종류의 뇌우에서 발생 - 호우를 동반하는 강한 하강기류, 돌풍성 바람, 강한 바람시어, 소용돌이고리에서 난류 발생

그림 11-3 마이크로버스트의 모습 (a) 투시도 (b) 단면도

마이크로 버스트의 생성과정 - 접촉 단계 -- 비구름의 하단으로부터 V자 형태로 밀고 내려와 지표면에 접촉 -- 가장 높은 하강풍의 속도를 형성 - 확산 단계 -- 강력한 하강풍이 지표면에 부딪치면서 전방향으로 확산하는 단계 -- 최대 풍속 구역이 가장 확산된 시기 - 쿠션 단계 -- 확산되는 하강풍이 지표면의 마찰로 점차 약해지는 시기 -- 말려 올라간 하강풍이 약해지고 지상에는 수평으로 밀려가는 바람 형성

마이크로버스트 특성 - 크기변화 : 2000 – 3000 피트 상공에서는 직경이 1마일 미만이나 지상에 도달하면 2.5 마일로 확산 - 바람의 수직 성분은 분당 6000피트 정도이나 지상에 도달하면 45 Kts 정도의 바람이 수평으로 불게됨 - 바람이 맞바람과 뒷바람이 바뀌는 지역에서는 90 Kts 전단풍 발생 - 대부분 5-30분 정도(15분 이상 드물다)의 지속시간을 가지며 식별 곤란 - 마이크로버스트 평균 유출속도 : 25kts, 가끔 100kts 초과 - 시각적인 징조 -- 습윤기후 : 대류운의 운저 => 낮아지려는 경향 => 가시적인 빗줄기 동반 => 습윤 다운버스트나 습한 마이크로버스트 생성 -- 건조지역(사막, 산악지) : 뇌우의 운저가 높아 소나기가 내리면서 증발 => 건조 다운버스트 또는 건조 마이크로버스트 생성 시각적 : 꼬리구름, 먼지고리 정도

마이크로 버스트와 항공기 운항 - 뒷바람 상실(Loss of tailwind) -- 순간적으로 속도와 피치 증가 -- 동력 감소와 항공기 상승 방지(일정 강하각 유지) - 맞바람 상실(Loss of headwind) -- 속도 감소와 피치 하강 -- 동력 증가와 고도 회복(일정 강하각 유지)

마이크로버스트의 식별 - 식별 요령 -- 지상에서 발생하는 비산물로 식별 -- 지상 전신주 간격 등 참조물을 확인하여 Downburst와 Microburst 구분 - 건조 마이크로버스트 : 둥글게 말린 형태의 비산물 확인 - 습윤 마이크로버스트 : 지표면에 부딪친 물방울이 말린 형태로 나타나는 물보라를 확인

바람시어의 원인 2) 마이크버스트 - 마이크로버스트(Microburst) : 다운버스트 중 2.2n.m.(4km)이하의 수평거리를 가지는 작은 규모의 것 * 항공 문헌 : 다운버스트 대신 마이크로버스트를 자주 사용 - 강수에 의한 항력과 강수입자의 녹음과 증발로 인한 냉각에 의해 형성 - 하강기류 -- 강한 강수에 의해 강화 -- 건조공기가 증발냉각과 큰 음의 부력을 유발하는 하강기류 속에 혼합될 때 강화 - 기단뇌우, 다세포뇌우, 거대세포 뇌우 등 모든 종류의 뇌우에서 발생 - 호우를 동반하는 강한 하강기류, 돌풍성 바람, 강한 바람시어, 소용돌이고리에서 난류 발생