플라이 바이 와이어: 여객기에서 비즈니스 제트로 옮겨 온 디지털 비행 제어
플라이 바이 와이어 항공기에서는 조종사의 조작이 케이블이 아닌 컴퓨터로 전달됩니다. 2007년 Falcon 7X가 이 개념을 비즈니스 제트에 도입했으며, 지금은 대부분의 신형 대형 캐빈 설계를 규정하는 기술이 되었습니다.
일반적인 항공기에서는 조종간을 움직이면 케이블과 푸시로드가 당겨지고, 이것이 흔히 유압 부스터를 거쳐 조종면까지 이어집니다. 플라이 바이 와이어 항공기에서는 조종사의 손이 컴퓨터 세트에 전기 신호를 보내고, 컴퓨터가 조종면을 어떻게 움직일지 결정합니다. 이 개념은 전투기와 여객기에서 시작되었습니다. 지난 20년 동안 이것은 신형 대형 비즈니스 제트를 규정하는 핵심 기술이 되었습니다.
플라이 바이 와이어란
플라이 바이 와이어 시스템은 크게 세 부분으로 구성됩니다. 센서는 조종사의 입력과 항공기의 움직임을 측정합니다. 한 대가 고장 나도 문제가 없도록 보통 이중 또는 삼중으로 갖춘 비행 제어 컴퓨터가 필요한 반응을 계산합니다. 그러면 전기식 또는 전기유압식 액추에이터가 에일러론, 엘리베이터, 러더, 스포일러를 움직입니다.
조종사와 조종면 사이에 컴퓨터가 있기 때문에 단순히 명령을 전달하는 것 이상의 일을 할 수 있습니다. 가장 중요한 추가 기능은 비행 포락선 보호입니다. 조종사가 아무리 세게 당겨도 소프트웨어가 항공기의 실속, 과속, 과도한 선회 경사를 허용하지 않습니다. 시스템은 서로 다른 "법칙(law)"에 따라 작동합니다. 정상 법칙(normal law)은 모든 보호 기능을 포함하며, 센서나 컴퓨터가 고장 나면 보호 기능이 줄어든 대체 법칙(alternate law)으로, 최후의 수단으로는 조종사의 명령을 조종면에 그대로 전달하는 직접 법칙(direct law)으로 전환됩니다.
전투기에서 여객기로
Concorde는 1976년부터 아날로그 방식의 플라이 바이 와이어를 사용했습니다. 여객기에서의 돌파구는 Airbus A320이었습니다. 1988년 취항한 A320은 디지털 플라이 바이 와이어 조종 장치와 조종간 대신 작은 사이드스틱을 갖춘 최초의 양산 여객기였습니다. Boeing은 1994년 첫 비행한 777에 이 기술을 도입하면서 전통적인 요크를 유지하고 조종사가 보호 기능을 무시할 수 있도록 했는데, 이 철학의 차이는 지금도 두 제조사를 구분 짓습니다.
비즈니스 제트가 뒤를 잇다
Dassault는 Falcon 7X로 비즈니스 항공에 플라이 바이 와이어를 도입했습니다. Falcon 7X는 2005년 5월 5일 첫 비행을 했고, 2007년 4월 27일 EASA와 FAA 인증을 받아 그해 6월 완전 디지털 비행 제어를 갖춘 최초의 비즈니스 제트로 취항했습니다. Falcon 8X, Falcon 6X, 그리고 새로운 Falcon 10X가 이 방식을 이어 갑니다. Dassault에 따르면 10X에는 두 엔진에 연결된 "Smart Throttle"과 Rafale 전투기에서 파생된 보호 모드가 추가됩니다.
2012년 9월 7일 FAA 인증을 받은 Gulfstream의 G650은 두 번째 플라이 바이 와이어 비즈니스 제트였습니다. G500과 G600은 한 걸음 더 나아가 액티브 컨트롤 사이드스틱을 채택했는데, 전자적으로 연결되어 있어 각 조종사가 상대방의 조작을 손으로 느낄 수 있습니다. 2024년 3월 29일 인증된 G700과 2025년 4월 인증된 G800도 이 설계를 공유하며, G400도 마찬가지입니다.
Embraer는 이 기술을 한 단계 작은 등급으로 가져왔습니다. 2014년 10월 21일 FAA 인증을 받은 Legacy 500은 플라이 바이 와이어와 평평한 바닥의 스탠드업 캐빈을 갖춘 최초의 미드사이즈 비즈니스 제트였습니다. 2015년 Legacy 450이 뒤를 이었고, 두 기종은 2019년 Praetor 600과 Praetor 500으로 발전했습니다. 2018년 9월 28일 Transport Canada 인증을 받은 Bombardier의 Global 7500은 현재 Airbus A220으로 불리는 여객기를 기반으로 한 플라이 바이 와이어 구조를 사용하며, 난기류의 영향을 줄이는 액티브 하중 경감 기능을 갖추고 있습니다. Global 8000도 이를 물려받았습니다.
여객기의 VIP 버전들도 이 기술을 그대로 가져옵니다. ACJ318부터 ACJ350까지 모든 Airbus 기업용 제트와 Boeing BBJ 787은 플라이 바이 와이어입니다. 737의 BBJ 버전은 그렇지 않습니다.
장점, 한계, 그리고 다음 단계
플라이 바이 와이어는 케이블과 도르래를 없애 무게를 줄이고, 엔지니어가 전 속도 영역에서 항공기가 같은 방식으로 반응하도록 만들 수 있게 해 줍니다. 보호 기능은 많은 항공 안전 연구에서 치명적 사고의 가장 큰 유형으로 꼽히는 조종 불능의 위험을 줄여 줍니다. 하중 경감 덕분에 승객은 더 부드러운 비행을 경험하고, 같은 계열의 항공기들이 제어 소프트웨어를 공유할 수 있어 기종 간 조종사 전환 훈련 기간도 짧아집니다.
비용은 높습니다. 소프트웨어는 가장 엄격한 기준으로 인증받아야 하고, 하드웨어에는 여러 겹의 백업과 독립 전원이 필요하며, 작고 저렴한 제트기로는 개발비를 회수하기 어렵습니다. 그래서 JetAtlas 카탈로그의 라이트 제트 중 완전한 플라이 바이 와이어를 쓰는 기종은 없습니다. 새로운 대형 캐빈 설계가 나올 때마다 이 기술은 조금씩 더 퍼져 나갑니다. 라이트 제트 등급까지 내려올지는 더 저렴한 컴퓨터와 액추에이터, 그리고 먼저 인증 비용을 감수할 제조사가 나타나느냐에 달려 있습니다.