학교에서는 학생들이 배워야할 지식들을 제대로 이해하였으며 올바르게 사용할 수 있는지에 대한 확인 방법으로 시험을 사용한다. 학교를 졸업한 학생들이 사회에 첫 발을 내딛고 어떠한 회사에 취직하기 위해서는 그 회사에 맞는 재능을 가지고 있음을 입증해야 하는데, 이 때 입사 시험이나 면접과 같은 방법을 쓴다.

이것은 항공기에도 마찬가지로 적용되는 과정인데, 학교에서 학생들이 치루는 시험들은 항공기가 만들어지는 과정에서 수없이 진행되는 검사와 같은 개념이라 볼 수 있다. 입사시험이나 면접 같은 경우 항공기를 만들고 나서 하는 비행시험이라고 볼 수 있는데, 항공우주공학을 함에 있어서 굉장히 중요한 순간이라고 할 수 있다. 물론, 항공기를 만드는 모든 과정이 다 중요하지만, 그 결과물을 가지고 실제로 설계했던 목적에 부합하게 작동하는지와 실패했는지를 확인할 수 있고 그것을 토대로 성능을 개선해나갈 수 있는 기회이기 때문이다. 비행시험은 공력시험의 마지막 단계로 이에 앞서 수행되는 풍동시험의 결과값들이 제대로 계산된 결과들인지를 확인하고 모든 영역에서의 항공기 성능과 공기역학적 기동등에 대한 평가가 복합적으로 이루어진다.

비행시험

비행시험(Flight testing)은 항공기의 성능을 증명하는 마지막 단계이다. 항공기가 쓰일 용도에 따라서 비행시험의 평가 내용이 달라지는데, 민간항공사 같은 곳에서 사용되는 항공기들이지 아니면 군에서 쓰일 군용기들인지에 따라서 나뉜다.

군용기의 경우 극한의 상황에서도 비행 및 임무를 수행할 수 있어야 되기 때문에 항공기가 낼 수 있는 성능의 한계를 입증하는 것이 주 평가 내용이다. 따라서 평가는 군사규격(MIL)과 같은 검사 항목에 따라 적합한지를 판단한다. 민간항공기의 경우 군용기와 달리 비행시험의 주요 평가 사항들은 연방항공청(FAA)의 요건들에 따라 정해지고 그것을 충족시키는지에 대해 판단한다. 군용기가 극한까지 성능을 평가 받는것에 비해 민간항공기의 경우 규정과 관련이 없으면 수행하지 않는 편이다. 다음으로 알아볼 것은 비행시험이 어떠한 요건들을 기준으로 수행되는지이다.

표준일

항공기가 비행을 함에 있어서 고도에 따른 압력 변화는 중요한 부분들 차지하지만, 그 변화가 매일 조금씩 달라진다. 따라서 국제적으로 표준일이나는 정의를 사용하는데, 해수면 온도 15℃, 압력 1013mb에 해당한다. 18000ft보다 더 높은 고도에서는 표준일의 기압계 압력으로 고도계를 설정해야 하고, 18000ft보다는 낮은 고도를 가질 때는 국지대기조건을 통해 고도계를 설정해야 한다.

비행계기 보정

항공기에 장착된 고도계와 속도계는 압력을 이용해서 고도와 속도를 표시하는데, 조종사가 비행을 함에 있어서 정확한 고도와 속도 정보를 제공하는 것은 중요하다. 고도계의 목적은 항공기 주변의 대기압을 측정하는 것인데, 이 때 항공기의 간섭을 최대한 배제한다. 항공기 표면에 위치한 정압공으로부터 정압을 측정해서 작동하는데, 어떠한 위치에 있더라도 항공기로 인해 주변과 압력 차이가 발생하기 때문에 이를 보정해주어야 한다.

정압은 항공기의 위치에 따라 변하는데, 비행시험은 정압공의 위치에 따른 오차인 위치오차(Position error))의 값을 측정하기 위해 수행된다. 그런데, 항공기의 간섭으로 인해 기본적으로 장착되는 정압공을 이용한 측정은 그 값을 정확히 알아내기 어렵게 만들기 때문에 다른 방법을 통해 진행한다. 군용기의 경우 기수부에 장착하는 스파이크(Spike)의 탐침을 통한 방법을 쓰고 민간 항공기의 경우 드래그 콘을 사용해서 뒤쪽에 멀리 떨어져있는 탐침을 잡아당기는 방법을 사용한다.

필요동력과 이용동력

고도계와 속도계를 수정한 뒤 엔진-동력 계산값 등을 통해서 직선수평비행을 하고 있는 제트추진비행기와 피스톤 추진 비행기의 동력-항력곡선을 구할 수 있다. 이 과정을 통해서 유도동력과 유해동력을 알 수 있다. 이용동력은 필요동력과 잉여동력이라는 차이가 존재하는데, 이것은 항공기가 상승 및 선회할 때 구해지는 값이다. 이용동력은 스로틀을 특정한 값이 나올 때까지 밀면서 가속도를 측정하는 것인데, 여기에 항공기의 질량을 곱하면 순수 추력이 된다. 또한, 필요동력과 추력을 앞선 시험에서 확인할 수 있어서 이용동력을 정할 때 계산을 통해서도 가능하다.

이착륙

이착륙에 대한 시첨은 활주로의 조건인 활주로 표면의 마찰력과 수분의 유무 등에 좌우되는 시험이다. 이륙의 경우 어떠한 이륙기법을 사용할 것인지에 대한 결정이 선행되어야 하고, 크게 이륙 최저 속도시험 과 최대 제동시험이 주요하다. 최저 속도 시험은 항공기가 하늘을 날아갈 수 있는 이륙 최저 속도이다. 이 과정에서 실속 받음각을 대략적으로 구할 수 있는데, 항공기의 꼬리부분이 지면과 닿으면서 손상될 가능성이 존재한다. 최대 제동시험은 항공기가 날지 못하고 이륙을 포기 했을 때 활주로에 안전하게 멈추어서면서 탑승객들의 안전을 보장할 수 있는지에 대한 항목이다. 이 때 타이어가 폭발 할 수 있는데, 해당 상황이 발생하고도 소방차가 항공기가 위치한 지점까지 도달해서 화재등을 진압할 때까지 그 자리에 남아서 항공기의 내구도를 입증해보여야 한다.

이착륙시험에는 엄청난 시간과 비용이 들어가는데, 오늘날에 이르러서는 컴퓨터의 계산이 더 빠르고 정확해졌기 때문에 핵심요소들에 대한 값만 비행시험을 통해서 확인하고 나머지는 시뮬레이션을 통해서 확인하는 방식을 사용한다.