Actuaciones de despegue y normativa

Al hilo del desgraciado accidente accidente sufrido por el ATR 72, este post se ha realizado teniendo en cuenta la normativa europea. 

Aquí no se tiene en cuenta la normativa de la FAA Norteamericana. Las normas de actuaciones del avión han cambiado con el tiempo. Hoy en día las antiguas regulaciones conjuntas de aviación (JAR) han dado paso a las nuevas normas de carácter obligatorio. Estas nuevas normas son las que se establecen en la agencia de seguridad aérea europea, EASA en Colonia. Al ser un organismo desarrollador de legislación para la Unión Europea estas normas tienen carácter de ley y son de obligado cumplimiento en todos los países de la Unión Europea.

La legislación es pues,  un desarrollo de las antiguas JAR, de las que hereda la mayoría de los artículos, si bien algunos se han modificado y otros son nuevos. Los nombres también han cambiado. La antigua JAR-25 para la certificación de aviones se ha convertido ahora en la CS-25 (Certificación Specification – 25). 

Esta será la base que sigamos en este post, si bien existen otras normas también importantes desde el punto de vista operativo, (las JAR-OPS, que ahora se  denominan EU-OPS), estas serian en cualquier caso menos restrictivas que aquellas, por lo que siguiendo la CS-25 siempre estaremos hablando del carácter mas restrictivo en cualquiera de los casos.

CLASIFICACIÓN SEGÚN ACTUACIONES (ver introducción de otro post aquí)

En los inicios de la producción de unas normas internacionales y con el fin de poder hacer una legislación que abarque a todos los modelos de la producción aeronáutica mundial se empezó por diseñar un marco legal según varios criterios. Uno de estos criterios fue la introducción del sistema de clasificación según actuaciones.

Según esto se empezó por establecer tres categorías A, B y C

El ATR-72 y los reactores comerciales están considerados como clase A, ya que en esta categoría entran todas las aeronaves con motores a reacción (turbohélices son también motores a reacción). Esto quiere decir, que en caso de fallo de motor en el momento mas critico del vuelo (fallo de motor justo en la velocidad de decisión V1), la aeronave estará capacitada para continuar el vuelo sin necesidad de realizar un aterrizaje forzoso. De acuerdo a la legislación también significa que la aeronave esta habilitada para operar desde pistas contaminadas sin ninguna restricción.

Otra de las consideraciones que se realizan a la hora de producir los manuales de vuelo es la de elaborar unos datos que sean acordes a la situación real. Para ello se producen tablas de actuaciones basadas en criterios conocidos como “Gross performance” y “Net Performance”. Cuando se hacen las pruebas de vuelo de los aviones recién producidos por cualquier compañía, se intenta medir cuales son las posibilidades totales del avión (real performance).

Para ello se intenta llegar a los limites de la envolvente de vuelo (incluso sobrepasando los limites en ocasiones) con pilotos de pruebas altamente especializados. Durante estos vuelos de pruebas se graban las actuaciones del avión para producir lo que se conoce como “Measured Performance”. Estas actuaciones son mas tarde analizadas por los equipos de ingenieros que aplican disminuciones estadísticas, para matemáticamente crear una situación cotidiana (piloto normal y aeronave normal).

Simplificando al máximo podemos decir que las “Measured Performance” se realizan en condiciones optimas, con el mejor avión y los mejores pilotos. después del calculo de disminución estadística se obtienen las “Gross performance” que equivaldrian a considerar al piloto medio de la compañía a los mandos del avión medio de la flota.

Si se aplican nuevas restricciones estadísticas (nuevos cálculos matemáticos) se obtendríamos las llamadas “Net Performance” que equivaldrían a considerar al menos hábil de los pilotos con el peor avión de la flota posible. En el mundo aeronáutico se suele conocer a este tipo de aviones como “Hangar Queen”, la reina del hangar. A menudo aquel avión que sirve incluso para canibalización.

LA SENDA DE DESPEGUE

Existen múltiples factores que pueden limitar nuestro despegue, pero en general estos se pueden dividir en dos grupos. El grupo de las cosas que no podemos cambiar, como los factores atmosféricos, la longitud de la pista, etc. Y el grupo de las cosas que están en nuestra mano poder cambiar, como por ejemplo la potencia, los flaps, etc. En la ilustración se pueden ver las cosas que un piloto puede y no puede cambiar a la hora de preparar un despegue. (las condiciones meteorológicas le son impuestas, por ejemplo).

A la hora de hablar de la senda de despegue (take-off path), se hace necesario repasar lo que la legislación vigente dice sobre los segmentos en los que se divide esta fase (cuatro segmentos bien diferenciados).

Para empezar conviene recordar que lo que se entiende por el despegue es toda la operación comprendida entre la suelta de frenos hasta alcanzar los 1500 pies donde el avión se encuentra en configuración de aceleración con los flaps y el tren arriba. En el peor de los casos cuando se sufre un fallo de motor en las proximidades de V1 y se decide el despegue el avión debe de cruza el umbral de la pista a 35 pies y una velocidad mínima de seguridad llamada V2. A partir de aquí se establece lo que se ha llamado la línea de referencia y en este caso los 1500 pies donde terminaría el despegue se encuentran contados a partir de esta línea.

En la ilustración inferior se puede ver lo que decimos aquí. Nótese que la primera parte de la carrera de despegue se efectúa con ambos motores (AEO All engines Operating) y que en V1 exactamente tenemos un fallo de motor (la situacion mas critica). A partir de este momento el avión opera con un solo motor (OEI One Engine Inopertaive).

Si sigue al pie de la letra lo estipulado en las regulaciones siempre estaremos a salvo, incluso en el caso mas critico, que seria el despegue con un fallo de motor en las cercanías de V1.

Para poder hacer un seguimiento básico de las actuaciones del avión en el despegue se suele dividir este en lo que se llaman segmentos. Se consideran cuatro segmentos bien diferenciados.

Después de cruzar el umbral de la pista a 35 pies con una velocidad mínima de V2, empieza lo que se conoce como primer segmento. En el primer segmento lo único que requiere la legislación vigente es que se obtenga un régimen de ascenso positivo. En el momento que se obtiene este régimen de ascenso positivo se recoge el tren de aterrizaje. Esto requiere de unos 10 a 15 segundos. Cuando el tren se encuentra arriba y blocado termina el primer segmento y comienza el segundo. Recuérdese que el despegue es una combinación de pitch inicial y potencia.

La actitud de morro arriba (pitch) se produce de acuerdo a la configuracion de FLAPS seleccionados para el despegue, una vez adquirida la actitud inicial lo que se requiere es acelerar el avión, normalemente hasta V2 + 10 Kts. Notese que en caso de fallo de motor el objetivo de la potencia automática (si existe) es intentar alcanzar la velocidad V2 como mínimo, lo cual significa que es posible disminuir la actitud de morro arriba si es necesario para poder acelerar el avión.

En caso de que la velocidad sea mayor el avión el avión mantendrá dicha velocidad si se encuentra comprendida entre V2 y V2 + 10Kts. Si la velocidad es mayor de V2 + 10Kts entonces el avión aumentara el pitch hasta conseguir exactamente V2 + 10Kts.

En el segundo segmento la única diferencia con aspecto a la configuración es la de tren arriba, los flaps siguen en posición de despegue y la potencia es la misma que en el anterior segmento.

Los requerimientos legales para este segmento es que debe de conseguirse un gradiente de ascenso de 2.4% si se sigue la senda real del avión (Gross path). Existen ocasiones en que esta senda no se puede conseguir, en cuyo defecto se aplica una disminución estadística que debe de producir una pequeña disminución del 0.8% sobre la senda real. Esta senda es la llamada Neta (Net path) y la única limitación que se le impone una vez disminuida en su porcentaje es la de poder salvar cualquier obstáculo bajo la senda con una distancia de 35 pies de altura (50 pies si se esta alabeando).

¿Cuando termina este segmento? El segundo segmento terminara como mínimo a 400 pies sobre la línea de referencia. Es posible terminar este segmento mucho mas arriba, es lo que se conoce como máxima altura de vuelo nivelado o segundo segmento extendido, pero en ambos casos el límite estaría en los 5  o 10 minutos de potencia máxima del motor.

Nótese que en todo este tiempo y hasta alcanzar una altitud de 400 pies el alabeo máximo permitido por la legislación es de 15 grados máximo. (JAR OPS 1.495).

Lo usual es terminar el segundo segmento a los 400 pies, a partir de este momento se comienza el tercer segmento. El tercer segmento es el considerado de aceleración, ya que los requerimientos legales de alcanzar 2.4% desaparecen, también es posible incrementar el Angulo de alabeo hasta los 25 grados.

En este segmento se suele obtener un gradiente positivo de 1.2%, lo que le permite seguir subiendo y acelerando sin problemas. Legalmente en ningún momento la velocidad en el tercer segmento podrá ser inferior a 1.13 Vs1g (13% mas que la velocidad de perdida). Ver calculo dela velocidad de perdida aquí. 

Los requisitos de altura son como mínimo los mismos que en el segmento anterior en lo referente a la senda neta 35 pies en vuelo recto y nivelado o 50 pies si se alabea.

El tercer segmento se extiende normalmente hasta el limite de máximo continuo y en el se comienza la retracción de los flaps. El tercer segmento termina precisamente cuando los flaps están arriba.

En el momento en que se encuentran los flaps recogidos y se alcanzan las velocidades del segmento final comienza lo que se denomina cuarto segmento o segmento final. Los requisitos con respecto al gradiente de ascenso son que como mínimo se debe de alcanzar un 1.2%.

La velocidad del segmento final debe de ser como mínimo 1.18 Vs1g, si bien estas velocidades en condiciones normales se encuentran calculadas y tabuladas en el manual QRH y son introducidas en la unidad MCDU.

El sistema de potencia automático (si existe) se hace cargo de estas velocidades. El segmento final termina a los 1500 pies de altura, en el caso de que el tercer segmento se termine en los 1500 pies entonces el segmento final desaparece.



En la ilustración inferior se puede ver cual es la normativa en cuanto al calculo de las velocidades para que el despegue sea siempre seguro (incluso en caso de fallo del motor mas critico en V1).