OPERACIÓN EN CLIMAS FRÍOS

Estamos en el invierno en el hemisferio norte y esto significa FRÍO, y el frío... HIELO, lo que para la aviación significa PELIGRO.

Sin lugar a dudas el hielo es y ha sido uno de los más peligrosos efectos climáticos a los que nos podemos enfrentar, este afecta prácticamente a todo el rendimiento de la aeronave, aumenta el peso, reduce el levantamiento, incrementa la resistencia al avance, reduce la potencia del motor a tal grado que inclusive puede llegar a detenerlo, puede llegar a afectar a la indicación de los instrumentos, la perdida de las comunicaciones de radio, la perdida del control de la aeronave, mal funcionamiento de los frenos y del tren de aterrizaje, entre otras cosas.

Dos son los factores principales para que encontremos el medio ideal para que se forme hielo en la aeronave: 1) Volar dentro de lluvia o nubes cargadas y 2) que la temperatura en el punto de la formación de hielo sea de 0° Centígrados o menos (considerando que la superficie de la aeronave normalmente esta mas fría que la temperatura ambiente) .

El agua en la atmósfera se mantiene en estado liquido aun por debajo de los 0° C., pero al ser tocada por las superficies del avión ésta se congela inmediatamente, a esto se le llama agua sobreenfriada o superenfriada, cuya característica es que su estado es inestable y al ser golpeada por la aeronave se congela y acumula, incrementando su tamaño mientras permanezcamos en esas condiciones.

Por efectos aerodinámicos el hielo va adquirir diferentes formas, en términos generales se consideran dos principales tipos de hielo: el hielo claro o cristalino y el hielo escarchado; sin embargo, también se puede presentar una combinación de ambos.

El hielo cristalino.- Este tipo de formación de hielo es característico de gotas de agua grandes, como las de la lluvia o las que se forman dentro de nubes cumuliformes, lo que ocasiona que al golpear en la aeronave estas fluyan a lo largo de la superficie congelándose y creando una capa suave y solida, lo que significa que es una capa dura, pesada y difícil de deshacer aún con sistemas de deshielo.

El hielo escarchado.- Este se forma cuando las gotas de agua son pequeñas, como son las que podemos encontrar en la llovizna ligera o en nubes estratificadas, que al golpear a la aeronave se congela tan rápidamente que se solidifica antes de poder fluir por el perfil, lo que ocasiona que se formen espacios de aire entre las gotas que siguen acumulándose. Si bien es cierto que este tipo de hielo es ligero y no afecta considerablemente a este factor en el avión, su formación es irregular, por lo que es el que mas puede afectar a la deformación de los perfiles aerodinámicos y por lo tanto disminuirá el levantamiento y aumentará la resistencia al avance. El hielo escarchado es mas fácil de remover que el cristalino.

Cuando se vuela en condiciones en las que se encuentran diferentes tamaños de gotas de agua o bien en zonas en las que exista nieve o partículas de hielo, se puede formar una combinación de los dos tipos de hielo descritos anteriormente, como podrán observar este tendrá las dos características y por lo tanto será el mas peligros de todos.

Básicamente todas las nubes con temperaturas por debajo de los 0° centígrados tienen la posibilidad de tener agua sobreenfriada en el invierno, y por lo tanto de formar hielo en la aeronave, hay que recordar que la temperatura desciende 2° C. Por cada mil pies, suponiendo que la temperatura en la superficie fuera de 10° lo cual no es nada extraño, a 5000 pies la temperatura sera de 0° C. lo que significa que seguramente encontraremos nubes con formación de hielo a esa altitud; sin embargo, el tipo de gotas, su distribución y los efectos aerodinámicos específicos de la aeronave, hacen que no necesariamente se forme hielo en las superficies del avión.

Normalmente en el invierno encontraremos nubes bajas o incluso niebla que propiciará la formación de hielo escarchado; por otro lado, las nubes tipo altostratos y/o nimbustratos que contienen una gran cantidad de agua, son potencialmente peligrosas por la formación de hielo del tipo cristalino.

Otra condición digna de tomarse en cuenta es el terreno por el cual estamos volando, las áreas montañosas son particularmente peligrosas en el invierno, ya que el aire que sube por la ladera de la montaña es enfriado adiabáticamente, favoreciendo la formación de agua sobreenfriada. Uno de los consejos que comúnmente se dan, es que al tener formación de hielo se descienda de altitud, con el objeto de buscar una zona con mayor temperatura, pero en áreas montañosas eso no siempre es posible por lo que aumenta aun mas el peligro.

Existen dos tipos de sistemas en las aeronaves para poder actuar en contra de este fenómeno, los sistemas antihielo (anti-ice) y los sistemas de deshielo (de-ice), la diferencia entre ellos es que los primeros son diseñados para prevenir la formación de hielo y los segundos para deshacer el hielo ya formado, como son las botas de deshielo ubicadas en el borde de ataque de algunos aviones que al activarlos se “expanden” rompiendo la capa de hielo formada en esta parte del ala.

Los aviones monomotores de entrenamiento de las escuelas de aviación, normalmente tienen dos sistemas antihielo, uno para el tubo pitot y otro para el carburador del motor. En esta época del año, es de particular importancia revisar en tierra que estos sistemas funcionen correctamente. Como son sistemas antihielo, están diseñados para prevenir la formación de hielo y no para deshacerlo, por lo que es importante revisar el Manual de Operación (POH) para estar seguros de qué es lo que el fabricante recomienda para estos casos. Como en todo, siempre es mejor prevenir que tratar de corregir.

Normalmente el sistema de calentamiento al tubo pitot (pitot heat), se checa con el alternador, ya que al activarlo se verá una caída del amperaje, lo que significa que el sistema está consumiendo una parte de la corriente eléctrica que alimenta las resistencias que calientan al tubo, por su parte el calentamiento al carburador (carb heat), se checa con el tacómetro, ya que al activarlo se abre una válvula que “inyecta” aire caliente al carburador provocando con esto una pequeña disminución de revoluciones del motor.

¿Por que es importante calentar el tubo pitot?, como ya vimos en otro articulo, este sensor alimenta al velocímetro, y si este se obstruye con el hielo, las indicaciones de este instrumento se verán afectadas.

El tipo de indicaciones erróneas que nos dará, dependerá de como se formo el hielo en él y qué fue lo que este provocó. Normalmente el tubo pitot tiene dos orificios, uno al frente que es el que deja pasar el aire de impacto y otro trasero que sirve de dren del agua que pueda tener el aire que entra a través de él.

Si el bloqueo provocado por el hielo fue solamente por el orificio delantero, la presión de impacto se elimina, dejando el paso solamente de la presión estática del orificio trasero, por lo que el instrumento comparará dos presiones iguales, una del sensor estático y otra del tubo pitot bloqueado, por lo que la indicación del instrumento será de Cero. Esto si bien es cierto que elimina el instrumento, no es tan peligroso como cuando se tapan los dos orificios, esto significa que queda una presión atrapada dentro del sistema, (la ultima antes de que el tubo se bloqueara), esto trae como consecuencia que el instrumento comparará dos presiones diferentes, solo que la presión dinámica no cambiará, por lo que la única que se modificará será la estática, haciendo que el instrumento responda bajo los mismos principios que el altímetro; esto es, que al sentir menor presión atmosférica aumentará la indicación de velocidad y al aumentar la presión disminuirá la indicación.

Dicho en otras palabras, al “jalar” los controles, el avión tendrá una tendencia momentánea de ascenso y la indicación de velocidad aumentará, lo que va en contra de la lógica del vuelo, si el piloto no se ha percatado de que el tubo pitot esta bloqueado, o en el peor de los casos, no sabe qué efectos tiene la perdida de el tubo pitot, tratará de bajar la velocidad “jalando” aun más del control, pudiendo provocar con esto el desplome. Es importante considerar en estos casos, que si el tubo pitot se ha bloqueado por hielo, las alas del avión estarán también en esa condición, por lo que la velocidad de desplome sera más alta que en condiciones normales.

Por otro lado está el carburador del motor, esta parte del motor se encarga de realizar la mezcla de aire/combustible necesarias para la combustión, así es que por un lado absorbe el aire y por otro inyecta el combustible, en el caso que nos ocupa, el punto critico esta en la entrada del aire, ya que el hielo se forma precisamente en la entrada, obstruyéndola e impidiendo el paso del aire, a tal grado que eventualmente el motor se detendrá. Para evitar esto, los fabricantes han diseñado un sistema que al activarlo, se abre una válvula dentro del motor que deja pasar aire caliente a esta parte del carburador, con la finalidad de que el hielo no se forme.

Como lo mencioné anteriormente, es mucho mejor prevenir que tratar de remediar, y dentro de esta prevención esta también el evitar volar en zonas que puedan provocar esta situación, conocer a la perfección con que sistemas cuenta la aeronave que se vuela y que estas funcionen perfectamente antes de iniciar el vuelo y por ultimo y no menos importante, el conocer que reacciones tendrá la nave y sus equipos ante estas circunstancias.   

ANALISIS DEL DESPEGUE PARTE III

SEGMENTOS DEL DESPEGUE

En esta tercera y última parte de la serie del análisis del despegue vamos a repasar los segmentos y las velocidades de operación requeridas para esta importantísima fase del vuelo.

Antes de iniciar me gustaría señalar algunos datos interesantes.

Según estadísticas realizadas en los Estados Unidos, aproximadamente uno de cada tres mil despegues de jets comerciales terminan en un despegue descontinuado (RTO.- Rejected Takeoff); si bien es cierto, el porcentaje es bajo; sin embargo, esta cantidad nos lleva a poder calcular que mas de 6,000 despegues en el año son abortados, visto de otra manera significa que cada día mas de 16 tripulaciones toman la decisión de quedarse en tierra. Otro dato curioso según estas estadísticas, nos dice que un piloto abortará un despegue cada tres años (considerando un promedio de 80 despegues mensuales).

Otro dato estadístico nos menciona que el 75% de los RTOs, se inician a 80 Nudos o menos y que estos no terminan en un accidente; el otro 25%, ocurre después de esta velocidad, en la que la probabilidad de un accidente es mucho mayor. Esta es la razón por la que se ha fijado a los 80 KTS. Como el primer call-out, en el que se hace un chequeo cruzado de la indicación de velocidad y alerta a la tripulación de que se ha llegado al limite de la velocidad en la que un RTO requiere de nuestra máxima atención, sobretodo si el avión que estamos operando considera una Velocidad Mínima de Control en Tierra (VMGC).

Ahora bien, ¿Qué me dicen estas estadísticas? Bueno, en primer lugar que son relativamente pocas las fallas mecánicas, pero en segundo lugar y mas importante, es que se debe de tomar una muy importante decisión al momento de revisar el MEL (Minimum Equipment List o Lista de Equipo Mínimo) y detectar el Go/No Go, y no permitir que la complacencia o la presuritis, sea la razón de un RTO.

Tristemente, las estadísticas también señalan que las causas de la mayoría de los incidentes y/o accidentes en esta fase del vuelo se deben precisamente a los factores humanos, en los que se incluye por supuesto a la capacitación y adiestramiento de las tripulaciones.

Una de las razones que se han detectado como principal causa de estos accidentes, es la decisión de abortar el despegue después de V1; como lo mencioné en el articulo anterior, V1 es: La máxima velocidad en el despegue en la cual el piloto debe de tomar la primera acción para detener el aeroplano dentro de la distancia declarada de aceleración/parada (ASDA) en caso de haber tenido una falla, y no “la velocidad de decisión” como he leído en algunos manuales; en V1 NO hay nada que decidir, en esta velocidad ¡Se continúa el despegue y punto! Es por eso que una correcta técnica de vuelo indica que en V1 se debe de quitar la mano de las potencias, evitando con esto desacelerar los motores.

La decisión de Go/NoGo, no solamente se toma en plataforma, esta se extiende al rodaje y a la carrera de despegue justo antes de V1, esto quiere decir que si se tiene una falla de motor critico en V1 o después, deberemos de esperar a alcanzar Vr, que es la velocidad en la que se presenta al avión en posición de despegue, pero esto no significa que éste se eleve a esta velocidad, ahora con un motor menos, no solo se tardará mas tiempo, sino que utilizará mas distancia de pista para alcanzar Vlo, que por sus siglas en inglés significa Lift off speed, o velocidad de ascenso inicial, la cual nos dará la posibilidad de alcanzar los primeros 35 pies de altura sobre la pista y con esto terminar con el primer segmento del despegue.

Estos 35 pies se deberán alcanzar antes o al final de la pista o bien dentro del Cleraway si la pista lo contempla -Precisamente para esto es esta zona-. A partir de aquí inicia el segundo segmento del despegue, en el cual se debe de tener ya V2, que es la velocidad mínima de control con un motor inoperativo. Como la prioridad en estos momentos es ascender lo mas pronto posible con el fin de librar los obstáculos que hubiere, es recomendable mantener V2 hasta los 400 pies de altura, en donde se termina el segundo segmento.

Una técnica de vuelo adecuada, nos dice que en este segmento y considerando todos los motores operando, se deberá de mantener V2 ó V2 + 10 y hasta 25 Nudos -dependiendo del tipo de avión de que se trate-; sin embargo, con un motor menos, se tratará de mantener la menor velocidad (V2) hasta alcanzar 400 pies, pues esto nos dará la máxima velocidad de ascenso posible ya que la prioridad es alejarse del terreno.

Es importante mencionar que durante todo este segmento estaremos contrarrestando el movimiento de guiñada provocado por la perdida de un motor, por lo que convierte a este segmento en tal vez uno de los mas críticos del despegue, un viraje de 15° de banqueo reduce la velocidad vertical en aproximadamente 100 pies por minuto, los cuales en estos momentos son muy considerables. Recuerdo que mi instructor en la escuela de aviación me decía “Pata buena al motor bueno”, queriendo decir con esto que presionara el pedal del lado del motor operativo.

Es también en este segmento en el que se deberá de reducir la carga aerodinámica producida por el tren de aterrizaje, el cual genera una muy importante resistencia al avance, al tener un motor menos, esta acción se convierte en una parte muy importante, pero, ¡Ojo!, al igual que en cualquier despegue se deberá de confirmar un “ascenso positivo”, esto es que el indicador de velocidad vertical (VSI o IVSI) nos muestre que la aeronave ya esta ascendiendo.

El tercer segmento o segmento de aceleración, comienza a los 400 pies AGL (Sobre el Nivel del Terreno), y es considerada una fase en la que se deberá de aumentar la velocidad con el fin de “limpiar el avión”; esto es, subir las aletas gradualmente hasta la posición de 0° y alcanzar con esto Vfs, o Velocidad de Final de Segmento; la cual, esta basada en la velocidad mínima requerida para ascender con potencia reducida a máxima continua y el avión limpio (aproximadamente 1.25% de Vs). Este punto dará por terminado el tercer segmento.

Durante este tercer segmento se mantendrá la potencia de él o los motores operativo(s) en su nivel mas alto posible, hay que recordar que esta potencia está limitada en tiempo por los fabricantes, (normalmente éste es de 5 minutos), por lo que es una práctica muy recomendable (obligatoria según yo) tomar el tiempo del despegue al momento de aplicar esta potencia en el inicio del despegue.

Como lo mencioné, una vez alcanzada Vfs inicia el cuarto segmento, éste estaría ubicado entonces entre 400 pies y terminaría a 1,500 AGL, ya con potencia máxima continua. Según la reglamentación la aeronave deberá de poder mantener un gradiente de ascenso de 1.2 a 1.7% dependiendo del numero de motores de la aeronave.

Según la reglamentación para aeronaves en la categoría de transporte y con motores de turbina, se deberá de despegar con un peso tal que  permita realizar un patrón de ascenso en el que se puedan librar los obstáculos de por lo menos 35 pies al final de la pista (o TODA), y extenderse hasta 1,500 pies de altura sobre la elevación de la pista, o a la que en la transición entre el despegue y la configuración de ascenso en ruta se haya terminado. Todo esto con un motor inoperativo.

Esto significa que es responsabilidad del piloto el conocer cual es la MSA (Minimum Safe Altitude) o Altitud Mínima de Seguridad, y qué capacidad tiene la aeronave para poder cumplir con estos requisitos locales. Dicho en otras palabras, Cuantas millas náuticas se recorrerán para alcanzar la altitud que garantice el libramiento de los obstáculos, ya sean naturales o estructuras hechas por el hombre que representen un peligro a lo largo de la trayectoria de ascenso.

Si el despegue fue realizado en VMC (Visual Meteorological Conditions), la decisión y acción para regresar al aeropuerto se puede decir que es relativamente fácil; sin embargo, si estas condiciones son restringidas (IMC), las cosas no son tan sencillas, por lo que se deberá de estudiar a conciencia antes de iniciar el vuelo acerca de qué acciones se deberán de tomar en caso de una falla e informar a la tripulación en el briefing previo al despegue.

En otros artículos estudiaremos algunos de estos aspectos, como pueden ser aeropuertos alternos para despegue, MCG o Gradiente Mínimo de Ascenso publicado, altitudes mínimas como la MSA, MEA, MORA, MOCA, Salidas Codificadas por Instrumentos (SID) etc.

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ANALISIS DEL DESPEGUE PARTE II

DISTANCIAS DECLARADAS 

Cuando vamos a realizar un despegue, uno de los puntos de mayor importancia que debemos de revisar son ¿Qué distancia tiene la pista? y ¿Cuanta distancia de ella puedo utilizar para este propósito?

Pues si; esto quiere decir, que no necesariamente se puede contar con la longitud total de la pista para despegar; o bien, que se puede considerar aún más de la distancia para poder hacer los cálculos de velocidades para el despegue.

Antes de continuar me gustaría definir algunos puntos para poder entender mas adelante el porque de la importancia de estos conceptos.

Como ya vimos, la capacidad de una aeronave para poder despegar esta en función de la velocidad de operación mínima para poder controlarla en el aire, (VMCA) y esta se alcanzará según los parámetros que están en función de su peso y la aceleración que esta tenga, eso nos dará una distancia mínima requerida para poderlo lograr, a estos puntos debemos de añadir: El uso de flaps, la elevación de la pista, la temperatura existente, la pendiente de la pista y el viento (ver). Una vez obtenida esta distancia debemos de saber que remanente tendremos para que; en caso de una falla, podamos descontinuar el despegue y detener el avión dentro de la pista.

Como no siempre ésta relación se puede cumplir, es necesario que se determine una velocidad en la cual, en caso de una falla antes de alcanzar la velocidad de rotación (Vr), debemos de abortar el despegue e iniciar el procedimiento de frenado con la suficiente distancia de seguridad. A esta velocidad se le llama V1 la cual podemos definir como: La máxima velocidad en el despegue en la cual el piloto debe de tomar la primer acción para detener el aeroplano dentro de la distancia declarada de aceleración/parada (ASDA), en caso de haber tenido una falla.

Al ser V1 una velocidad máxima, en caso de tener una falla después de ella, deberemos de continuar con la maniobra de despegue, aun cuando la falla sea de uno de los motores, ya que no tendremos suficiente distancia de pista para lograr detener la nave con seguridad. Esto significa que deberemos de alcanzar Vr y posteriormente elevar el avión y ya en el aire alcanzar V2, que es la velocidad mínima de seguridad en vuelo con un motor inoperativo.

Ahora bien, cuando se diseña un aeropuerto se deben de tomar muchos aspectos para definir cual será el uso que a este se le va a dar y de esta manera decidir si podrá ser utilizado por aeronaves de gran tamaño o no. Una vez tomada esta decisión, se deberá de declarar que distancia de la pista está destinada para las diferentes maniobras que en ella se realizarán, y publicarlas en los manuales de Información Aeronáutica (AIP, A/FD, etc.) y/o en los NOTAMS (Notice To Airman)

Estas distancias declaradas son las siguientes:

TORA.- Que por sus siglas en inglés significa Takeoff Run Available- Distancia disponible y adecuada, para el recorrido en tierra de una aeronave en la carrera de despegue.

TODA.- Takeoff Distance Available- Esta distancia se refiere a la TORA, mas el Clearway. Si lo hubiera (mas adelante veremos este concepto).

ASDA.-Accelerate-Stop Distance Available- Que se refiere a la distancia de la pista (TORA) disponible y adecuada para la aceleración y desaceleración de una aeronave que aborta un despegue más el Stopway si lo hubiera,

Clearway (CWY).- O área libre de obstáculos, se refiere a una zona rectangular ubicada al final de la pista en la dirección del despegue, autorizada y apropiada para ser utilizada para cumplir con los requerimientos del primer segmento del despegue, esto es, 35 pies sobre la elevación de la pista.

Esta área ubicada mas allá de la pista, no debe de tener menos de 500 pies (152 m) de ancho, tomando como centro el eje central de la pista y debe de estar bajo el control de las Autoridades aeroportuarias, no debe de tener una pendiente de mas del 1.25 % y obviamente sin obstrucciones.

Stopway (SWY).- O zona de parada, se refiere a una área de seguridad mas allá de la distancia de la pista declarada, que únicamente podrá ser utilizada para el frenado de las aeronaves que abortan un despegue, esta zona no debe ser menos ancha que la pista, así como soportar el peso de una aeronave sin causarle daños estructurales a la misma.

De esta manera podremos deducir lo siguiente:

TODA = TORA + CWY

ASDA = TORA + SWY

Para una pista que no cuenta con CWR y SWY, TORA, TODA Y ASDA son iguales.

Para una pista que cuenta por ejemplo con una longitud de 2,800 metros y un SWY de 100 metros, TORA y TODA son igual a 2,800 mts. Pero el ASDA es igual a 2,900 mts., por lo que al hacer el análisis del despegue se puede contar con esa longitud para calcular la V1.

Suponiendo ahora que la pista cuenta también con un CWY DE 200 mts. Quedaría:

TORA = 2,800 mts.

TODA = 3,000 mts.

ASDA = 2,900 mts.

Esto es independiente del RESA Runway End Safety Area, la cual no esta diseñada para estos fines, sino que esta área es aquella preparada para reducir el riesgo de daños a una aeronave en el caso de una salida de la pista, sin embargo, las distancias declaradas sí pueden ser utilizadas para obtener un RSA (Runway Safety Area) adicional.

Para aquellas pistas que no tienen distancias declaradas publicadas, éstas serán igual a la distancia física de la pista, a menos de que esta tenga la cabecera desplazada, lo que impactará en la LDA (Landing Distance Available), que aunque constituye parte integral de las distancias declaradas, la analizaremos en otra serie dedicada a los aterrizajes.

Tampoco debemos de confundir el Blast Pad con el stopway. El blast pad, es una zona pavimentada que provee protección de la erosión provocada al asfalto de las pistas al operar aeronaves de turbina y no se puede considerar como una SWY.

Un cuidadoso análisis de la pista para el despegue, nos dará siempre la seguridad que requerimos para realizar esta maniobra, que técnicamente es tal vez la mas delicada en la realización de un vuelo, en la siguiente y última parte de esta serie, analizaremos el segundo segmento del despegue y el ascenso inicial, incluyendo las velocidades de operación y reglamentarias.

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ANÁLISIS DE DESPEGUE

Análisis del despegue parte I.

Vamos a dividir el análisis de un despegue en varios artículos, aquí les presento el primero de la serie.

El despegue de una aeronave, divido en forma general se compone de:

1.-Recorrido horizontal o carrera de aceleración.- Recorrido durante el cual la aeronave opera a un ángulo de ataque constante y las ruedas del tren de aterrizaje están en contacto con el piso de la pista mientras que la velocidad va aumentando con aceleración constante desde su valor cero hasta la velocidad de despegue.

2.-Recorrido de transición.- Periodo muy corto en el cual la aeronave aumenta el ángulo de ataque para facilitar el despegue (Vr).

3.-Recorrido de ascenso.- Recorrido en el cual la aeronave se va elevando en forma constante hasta pasar por encima del nivel de la pista a una altura de 35 pies.

Ahora bien, en esta fase del vuelo, las fuerzas que actúan en la aeronave durante el despegue son:

Fuerzas que actúan en el despegue

-Levantamiento (L)

-Resistencia al avance producido por el aire (D)

-Tracción (T)

-Peso de la aeronave (W)

-Resistencia por fricción de la pista con las ruedas del tren de aterrizaje (Ff)

-Reacción del terreno sobre la rueda (N)

Como podremos observar, las cuatro fuerzas que actúan en el vuelo de un avión, también están presentes en el despegue, solo que a estas se le suman dos más, que están relacionadas con el rodamiento de los neumáticos en la pista.

Distancia de despegue

La distancia de despegue está en función de la aceleración y la velocidad, la fuerza que produce la aceleración en la carrera de despegue es la resultante de la tracción menos la resistencia al avance total.

Es importante notar que la distancia varia directamente al cuadrado de la velocidad e inversamente a la aceleración.

La mínima distancia de despegue es de interés en la operación de cualquier aeronave porque define los requerimientos de las pistas. La mínima distancia es obtenida al alcanzar una velocidad suficiente de seguridad, la cual permite el margen necesario sobre la velocidad de desplome y provee control satisfactorio.

La velocidad de despegue deberá ser de 1.05 a 1.25 veces la velocidad de desplome o

velocidad mínima de control.

En las aeronaves de hélice, la tracción que produce esta, disminuye más rápidamente que el aumento de la resistencia al avance total, por lo tanto la fuerza de aceleración disminuye con la velocidad.

Efecto de los sistemas hipersustentadores

Los principales propósitos de los dispositivos hipersustentadores es el incrementar el coeficiente de levantamiento máximo y reducir la velocidad de desplome de las aeronaves.

Existen diversos tipos de dispositivos hipersustentadores usados para incrementar el coeficiente de levantamiento a bajas velocidades, unos de ellos son las aletas (Flaps) situadas en el borde de salida del ala, las cuales son usualmente de un 15 a 25 por ciento de la longitud de la cuerda. La deflexión de estas aletas produce el efecto de un aumento de la combadura agregado a la parte posterior de la cuerda.

En el despegue una deflexión total de las aletas podría permitir despegar a una baja velocidad, pero el aumento de la resistencia al avance retardará la aceleración de la aeronave a esta velocidad.

Durante la carrera de despegue con las aletas en posición neutral se tendrá baja resistencia y se permitirá una rápida aceleración, pero se incrementará la distancia. Las prácticas comunes han mostrado que las aletas deben colocarse en una posición de deflexión moderada, por ejemplo 10 grados y mantenerlas en esta posición durante todo el despegue.

Otros sistemas hipersustentadores consisten en aditamentos cercanos o en el borde de ataque del ala, los más comunes son las ranuras aerodinámicas tipo fijo y tipo automático o móvil, así como los controles de la capa limite por aspiración o soplado sobre la aleta.

Las ranuras y las aletas del borde de ataque producen aumentos apreciables en el coeficiente de levantamiento máximo, pero el incremento del ángulo de ataque para obtener ese levantamiento máximo puede ser desventajoso, por esta razón las ranuras y sistemas hipersustentadores del borde de ataque, normalmente son utilizados en coordinación con las aletas del borde de salida, los cuales producen el levantamiento máximo a menor ángulo de ataque.

Si inmediatamente después del despegue se retraen o se suben las aletas, podrá suceder que la aeronave no tenga la suficiente velocidad para obtener el levantamiento necesario sin aletas, o sea que se deben de subir estas hasta que se ha obtenido la suficiente velocidad para contrarrestar la disminución de la sustentación, una retracción prematura puede causar el desplome.

Al subir las aletas, es necesario aumentar el ángulo de ataque del ala para conservar el mismo coeficiente de levantamiento. Este efecto se puede contrarrestar si la aceleración de la aeronave es rápida, sin no es así habrá necesidad de aumentar el ángulo de ataque para conservar la misma velocidad ascensional. Esta situación es típica cuando se despega al peso máximo o con altitud densimetrica elevada. Además de la técnica adecuada para el despegue, otras variables afectan al rendimiento del despegue.

Efecto del peso en la distancia de despegue

Es importante considerar el efecto del peso de la aeronave sobre la carrera de despegue, ya que afecta a la fuerza de levantamiento y por lo tanto al ángulo de ataque, así como a la fuerza resistencia al avance y a la fuerza normal sobre el terreno de la pista.

Un aumento en el peso total produce los siguientes efectos:

a) Aumenta la velocidad de despegue

b) Aumenta la masa que debe acelerarse

c) Aumenta la resistencia al avance total

El efecto del peso en la distancia de despegue, depende del efecto sobre la fuerza resultante aceleradora y del efecto sobre la velocidad de despegue.

Efecto del viento en la distancia de despegue

Durante el despegue la aeronave puede encontrarse con diferentes condiciones de viento, pero las que afectan la distancia de despegue son los vientos de frente y los vientos de cola.

Si la aeronave se encuentra con un viento de frente al despegar, esta condición es deseable, ya que permite a la aeronave alcanzar la velocidad verdadera de despegue a una velocidad absoluta (con relación al terreno) menor. O sea con una componente de viento de frente la distancia de despegue es menor. Con viento de cola la distancia requerida de despegue será mayor.

Efecto de la pendiente de pista

Cuando una aeronave se desplaza en su carrera de despegue sobre una pista con pendiente, el peso de la aeronave tiene una componente horizontal que es paralela a la pista. Esta componente del peso se suma a la fuerza aceleradora durante un despegue cuesta abajo y si el despegue se efectúa cuesta arriba la componente se suma a la fuerza de resistencia al avance.

El valor de la componente horizontal del peso, está en función directa con la pendiente de la pista.

El efecto exacto de la pendiente está en función de la relación de la tracción y al peso. En una aeronave con alta relación tracción/peso, el efecto de la pendiente sobre la distancia de despegue es menor, comparado con una aeronave de menor relación tracción/peso; lo cual es debido que la componente a lo largo de la trayectoria es un porcentaje mayor cuando la tracción es menor y esta afecta más a la fuerza aceleradora resultante.

Una pendiente de pista se expresa en términos de pendiente positiva si la misma se encuentra cuesta arriba y se llamara pendiente negativa cuando se encuentre cuesta abajo. Para determinar el porcentaje de pendiente se calcula con la diferencia de ambas cabeceras entre la longitud total de la pista.

Efecto de la velocidad de despegue

La velocidad de despegue indicada en el manual de vuelo de una aeronave es la velocidad mínima con la que la aeronave puede volar con seguridad. Cuando se efectúa el despegue a una velocidad inferior a la adecuada, puede provocarse un desplome o que la velocidad ascensional sea demasiado baja en un principio. Como la velocidad es inferior, se requiere un ángulo de ataque demasiado grande y en algunos casos la aeronave no podrá sostenerse a este ángulo y fuera del efecto tierra, podrá despegar pero no ascender.

Si la aeronave alcanza en tierra una velocidad excesiva, la velocidad ascensional es mayor en un principio, pero se aumentará apreciablemente la distancia de despegue.

Efecto de la altitud densimetrica

La altitud densimetrica o altitud densidad, es la altitud en la atmósfera estándar que corresponde a un valor determinado de densidad de aire. El cálculo de la elevación densimetrica requiere de consideración de la presión (o altitud presión) y de la temperatura existente fuera de condiciones de atmósfera estandar (ISA).

La variación de la altitud densimetrica afecta el rendimiento del despegue, un aumento en la elevación densimetrica aumenta la velocidad verdadera de despegue y disminuye la tracción, así como la fuerza aceleradora resultante.

Una aeronave para una configuración fija, requiere una determinada presión dinámica para despegar al ángulo de ataque y coeficiente de levantamiento conveniente para el despegue, lo mismo cuando opera al nivel del mar que cuando opera a una elevación mayor; o sea, que para una elevación mayor la aeronave seguirá despegando a la misma velocidad indicada; sin embargo, la velocidad verdadera será mayor a mayor elevación, para que el aumento de velocidad contrarreste la disminución de la densidad del aire.

La altitud densimetrica afecta también a la tracción producida por los motores. Un aumento de la elevación produce una disminución de la potencia disponible en los motores recíprocos no sobrealimentados, mientras que en los motores sobrealimentados, la potencia disponible aumenta ligeramente hasta alcanzar la altitud critica.

De lo anterior resulta que el efecto de la altitud densimetrica sobre el despegue depende del tipo del grupo moto propulsor y de la relación tracción/peso.

En la próxima entrada, veremos las Distancias declaradas: TODA(Take Off Distance Available), TORA (Take Off Run Available)  y ASDA (Accelerate Stop Distance Available) y su interacción con las Velocidades de operación y las pistas balanceadas.

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TECNICAS DE VUELO

Aterrizajes de emergencia

Vamos a hablar un poco acerca de las situaciones anormales y de emergencia que pueden ocurrir en vuelo. Como hemos visto en otras entradas, la clave para poder realizar un vuelo seguro esta en la prevención, y una de las formas de lograr esto, está en la manera en la que enfrentamos estas situaciones. El amplio conocimiento de los Manuales de la aeronave así como la muy importante actitud del piloto, es tal vez la clave para enfrentar el reto que nos pone la aviación en ocasiones.

Aunque en realidad es difícil dar una guía general para afrontar una situación determinada, hay algunas cosas que podemos platicar al respecto, siempre tomando en consideración que los manuales antes mencionados tienen prioridad ante cualquier sugerencia que podamos darles.

En el tema de los aterrizajes se puede decir que existen algunas diferencias importantes; en las listas de verificación, normalmente se distingue una diferencia entre “aterrice tan pronto como sea  posible” o “aterrice lo más pronto posible”. Esto se refiera a que en una situación anormal, se puede manejar y administrar el procedimiento, de tal manera que se puede planear el aterrizaje, qué, aunque se sale de lo normal, no implica una emergencia como tal. Por el contrario, cuando se tiene una situación de emergencia, es imperativo aterrizar en el lugar más cercano y por lo tanto con poco tiempo para planearlo.

Cuando se está aprendiendo a volar en la escuela de aviación, se pueden practicar aterrizajes de emergencia como una de las maniobras en el plan de estudios, pero por obvias razones no todo es posible practicarlo, por lo que solo nos queda tenerlo en teoría. Tal es el caso de cómo utilizar la estructura de la aeronave como un escudo protector de los tripulantes y en su caso de los pasajeros.

Vamos a considerar dos tipos de aterrizajes de emergencia: Aterrizaje Forzoso y Aterrizaje Precautorio.

El Aterrizaje Forzoso, se refiere a aquel en cuya situación es imperativo descender y aterrizar en cualquier lugar posible ya que no podemos continuar el vuelo.

El Aterrizaje Precautorio se refiere a  aquella situación en la que se puede continuar el vuelo pero no es posible prever en que momento la situación se convertirá en una emergencia.

Es de suma importancia considerar los factores que pueden influir en la habilidad del piloto para actuar rápido y eficientemente cuando encara una emergencia, uno de estos factores puede ser cuando permitimos que la mente nos gobierne y nos paralice ante el temor de pensar lo que puede suceder, en lugar de reconocer que estamos en una situación difícil y que el momento es ahora y que por lo tanto hay que tomar decisiones y actuar sin perder el tiempo en tratar de corregir desesperadamente aquello que estuvo mal a expensas de perder el control de la aeronave o de no elegir correctamente el lugar en el que se va a aterrizar.

De alguna manera, creo que todos los pilotos estamos condicionados a “salvar el avión”, y sí, creemos que si se salva el aparato, nos salvamos nosotros, lo cual tiene lógica, sin embargo en ocasiones esto puede llevarnos a cometer errores, ya que en busaca del terreno ideal o de llegar a la pista para que el avión no salga dañado, nos puede llevar a omitir reglas básicas del pilotaje, con las consecuencias lógicas de esto.

El éxito de un aterrizaje de emergencia es una combinación de conocimientos, habilidades y actitud.

Cuando se enfrenta una situación de este tipo, debemos de estar concientes de que es muy probable que el avión va a tener daños, pero hay que tener en cuenta que lo mas importante es la prevención de los daños físicos de las personas y esto en gran medida es cuestión de mantener la  zona de la cabina lo menos dañada posible, utilizando las partes de la estructura “no habitada” como un escudo que absorba la brusca desaceleración antes de que afecte a los ocupantes.

La experiencia en accidentes demuestra que la extensión de la estructura deformable entre el punto de impacto del avión y la zona de la cabina, tiene una relación directa con la severidad de las fuerzas transmitidas de choque y por lo tanto de la posibilidad de supervivencia.

Las alas, la parte baja del fuselaje, el tren de aterrizaje, son partes de la estructura que junto con la vegetación, los árboles e incluso algunas estructuras hechas por el hombre, pueden absorber la energía. Los campos cultivados o árboles pequeños pueden ser un excelente medio de frenado. En otras palabras cualquier objeto cuya estructura sea menos resistente que la del avión.

Estamos hablando de tratar en lo posible de que la desaceleración no sea brusca, pero al mismo tiempo que la distancia de parada sea lo mas corta posible y esto solo se logra con tocar con la menor velocidad (GS). Duplicar la velocidad, cuadriplica la energía destructiva total, por lo que cualquier incremento en la velocidad afectará significativamente los efectos del choque. La mayoría de las aeronaves pequeñas como la que tu estarás volando en la escuela de pilotos, están diseñadas para proteger a los ocupantes en un choque de frente con una desaceleración de alrededor de 9 veces la gravedad; esto quiere decir que considerando una desaceleración uniforme de 9G a 50 MPH se requiere de una distancia de parada de aproximadamente 3 metros, mientras que a 100 MPH esta se llevará 12 metros.

Pero ¡ojo!, nunca debemos de perder el control de la aeronave, por lo que la velocidad debe de ser mantenida en los mínimos posibles de Vs0 o Vs1 y utilizar todos los recursos aerodinámicos que tengamos disponibles, así como intentar que las condiciones del viento nos sean favorables.

Uno de los errores más graves que podemos cometer, aun encontrando el terreno ideal para aterrizar, es el de perder la correcta actitud de la aeronave y con esto el régimen de descenso adecuado en el momento del toque, al tratar de tener una velocidad muy baja, la posibilidad de un desplome es alta, por lo que la velocidad de hundimiento se incrementará.

Una alta velocidad vertical se puede considerar arriba de 500 pies por minuto para este tipo de aeronaves, sobretodo si el aterrizaje se efectúa con el tren arriba, o en terrenos de superficie dura, por otro lado, en terrenos de superficie blanda puede ocasionar hundimiento en el terreno y por lo tanto una desaceleración muy brusca.

El único momento en el que el piloto tiene muy poco tiempo para poder tomar decisiones, es en el despegue; sin embargo, aún en estos momentos, el factor más importante es el CONTROL de la aeronave.

Hay que entender también que a altitudes considerables el terreno puede ser engañoso, por lo que al acercarse a él, este puede cambiar y con esto cambiaremos también de elección; como regla general, se puede decir que no es bueno cambiar de decisión mas de una vez, en ocasiones es mejor un aterrizaje controlado en un terreno agreste, que uno sin control en un terreno plano.

De cualquier manera, lo mejor que podemos hacer es prevenir, y como lo comenté al principio, el profundo conocimiento de los Manuales y las recomendaciones que en ellos se hagan son prioridad sobre cualquier sugerencia que aquí les de.

Como siempre nuestros mejores deseos para que siempre tengan, deseados despegues y felices aterrizajes.

Créditos fotográficos wikimedia commons

EMERGENCY LOCATOR TRANSMITTER

EL ELT

¿Qué es el ELT?, ¿Para qué sirve?

ELT, son las siglas que corresponden a un transmisor de localización en el caso de que una aeronave se encuentre en una situación de emergencia, por sus siglas en inglés  Emergency Locator Transmitter.

Este aparato, activa una señal de audio en la frecuencia de emergencias internacional 121,5 Mhz. cuando una aeronave o una embarcación han tenido un accidente. Este radio se activa automáticamente al recibir un impacto o un movimiento brusco por medio de un “G Switch” (Gravity Switch) o bien puede ser activado por alguna persona manualmente, la nueva tecnología trajo al mercado aeronáutico y naval un ELT que además de trasmitir en esta frecuencia lo hace en la banda de UHF, por medio de la frecuencia 406 Mhz. La cual se envía a un satélite y este a su vez retransmite la posición a una estación que es capaz de detectar la señal y con ella la posición en tiempo real de la nave en cuestión.

 

Obviamente la función principal de este transmisor no solo es el de saber que una aeronave ha tenido un accidente, sino de localizarla lo más pronto posible; el tiempo en estos casos, puede significar la vida de los pasajeros y tripulantes. Pero no es solo el transmisor el que puede salvarle la vida a alguien, es necesario que se atienda la llamada inmediatamente y que los equipos de rescate estén alertas y bien preparados.

Ahora bien vamos a ver como funcionan.

A principios de los años 70s se instituyó como mandatorio para todas las aeronaves que se instalara este equipo; en aquellos tiempos, se acordó que la señal se transmitiera en la frecuencia mundial de emergencias, pero desafortunadamente mas del 90% de las señales emitidas eran falsas alarmas, no fue sino hasta mediados de los 80s cuando se logró un nuevo sistema que permitió que el porcentaje de señales falsas bajara considerablemente.

A fines de los 80s, se implementó un sistema de monitoreo satelital llamado COSPAS-SARSAT, que significa: Sistema Especial Para la Búsqueda de Naves en Peligro basado en un Satélite de seguimiento de búsqueda y rescate de tecnología Rusa y apoyados por Canadá, Estados Unidos y Francia, dando seguimiento a las señales de emergencia en prácticamente todo el mundo.

A partir del 2009, COSPAS.SARSAT, dejó de dar el servicio de seguimiento en las señales 121.5 y 243 Mhz. implementando la frecuencia de 406 Mhz. como la única señal valida para localizar naves en emergencia por medios satelitales, por lo que “todas” las aeronaves han tenido que cambiar sus equipos para que transmitan también en esta frecuencia.

¿Cuál es la diferencia entre estos equipos?, la primera y mas importante es que los ELTs antiguos, solo transmiten una señal audible, misma que será captada por el Servicio de Transito Aéreo y/o por alguna nave que esté monitoreando la frecuencia, esta señal se escuchará con mayor intensidad en la medida que la nave que monitorea la frecuencia se acerque al ELT que ha disparado la señal; como podrán entender, esto requiere de una estrategia de búsqueda en la que un equipo preparado para ello es muy importante, se necesita también que otras aeronaves ayuden en la localización, pese al peligro que esto significa y que por cierto es mandatorio, y todo esto lleva tiempo, que como ya lo dijimos es muy valioso.

El sistema COSPAS-SARSAT, localiza la señal vía satélite, y por medio de el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), localiza al transmisor en cuestión de minutos, con un error de aproximadamente 2 millas náuticas, además de dar la información precisa de la matricula, nacionalidad y tipo de aeronave, entre otros datos. Evitando también en gran parte la emisión de  señales falsas y la búsqueda de aeronaves en grandes extensiones de terreno.

La pregunta sería, ¿Por qué entonces en ocasiones se tardan tanto en localizar a una aeronave?, será que ¿El sistema COSPAS-SARSAT no funciona?, o ¿La aeronave accidentada tiene abordo un ELT adecuado y funcionando?, la respuesta se las dejo a su criterio, sin embargo les puedo garantizar que el sistema satelital SI funciona, el que puede estar fallando es el de las inspecciones anuales que se les hacen a las aeronaves.

Un ELT moderno, normalmente tiene baterías para 6 años, y un sistema de prueba para verificar que estas están operando correctamente, así como también la integridad del equipo. Por otro lado para que se obtengan todos los datos, el ELT debe de ser legalmente registrado; será ¿Qué no le damos la importancia que tiene?, ¿En la inspección previa al vuelo revisamos que el ELT esté operativo?, ¿Creemos que esto no nos va a pasar a nosotros?

Cada uno deberá estar conciente de su propia respuesta; pero insisto, no es posible que una aeronave se declare perdida y un día después o más, sea localizada, y no me refiero a que el llegar a la zona del accidente sea muy difícil; esto es impredecible, me refiero a que las autoridades encargadas de la búsqueda y salvamento no sepan en donde está el avión accidentado.

 

Es de vital importancia –literalmente- que no obstante que son equipos que cuestan mucho dinero y que registrarlos no es barato, nos hagamos concientes de la gran oportunidad que nos ofrecen de ser auxiliados en situaciones difíciles. Es como un seguro de vida, nadie quiere que llegue el momento de utilizarlo, pero es muy importante tenerlo.