domingo, 1 de marzo de 2015

"Mach number technique"


En realidad más que una técnica específica, este es un procedimiento a seguir llamado en inglés “Mach Number technique”. Por lo general se suele usar en zonas donde la cobertura RADAR es escasa o nula, como por ejemplo durante el vuelo trasatlántico. Al cruzar el océano o zonas desérticas o remotas, no hay estaciones de radioayudas basadas en tierra y la comunicación de larga distancia en HF a veces no suficiente. No existe monitorización por medio de RADAR y los pilotos vuelan, durante un periodo de tiempo considerablemente largo, solamente con los sistemas autónomos embarcados (long range navigation systems). Hoy en día estos sistemas autónomos de larga distancia son, dos básicamente el IRS (ver post aquí)y el GNSS (ver post aquí). 

El sistema IRS tiene que estar certificado y mantener una precisión dentro de los limites establecidos por la ICAO. El error permitido en el cálculo de posición no debe de exceder las 2 millas náuticas por hora de vuelo. Este pequeño error que se incrementa con el tiempo se denomina “IRS drift”en inglés. Los sistemas basados en satélites son incluso más precisos, que los sistemas de posicionamiento basados en giróscopos, pero con todo y con eso, la navegación en estas áreas remotas se basa principalmente en cumplir el paso por determinados puntos en ruta o waypoints (normalmente coordenadas de latitud y longitud) a un tiempo preestablecido (para saber más sobre los waypoints, ver post anterior donde se habla de ellos). Para poder llegar a un punto en un determinado momento, se calcula constantemente el tiempo estimado de llegada o ETA (estimated time of arrival) y luego se confirma o corrige con el tiempo de paso real por el punto ATA (actual time of arrival).

Separación entre aeronaves en zonas remotas y oceánicas 

La separación vertical de las aeronaves se basa en mantener el nivel de vuelo establecido en el plan de vuelo con un error de no más de 150 pies. Hoy en día casi todo el espacio aéreo es del tipo RVSM, lo que quiere decir que la separación vertical entre aeronaves es la mas reducida que se puede realizar hoy en día (1000 pies entre aeronaves). Esta separación vertical tan reducida requiere que los pilotos comprueben cada hora sus altímetros para detectar cualquier error. 


La separación horizontal de las aeronaves en estas áreas se basa en la precisión de sus sistemas de navegación (IRS/GNSS). En el Atlántico por ejemplo se organizan rutas paralelas que los aviones deben de seguir uno detrás de otro. Para asegurar que los desvíos laterales involuntarios de una aeronave puedan invadir otra ruta cercana, se establece un corredor o distancia de seguridad a ambos lados de la linea central de la ruta, (Ver post sobre la precisión en la PBN) y se separan las rutas paralelas lo suficiente, como para que la posibilidad de error caiga por debajo de un umbral mínimo que se considera suficientemente bajo y así evitar un "evento catastrófico". (TLS Targel Level of Safety. Normalmente del orden de 10 elevado a menos 7).

En la ilustración inferior se ve el sistema de organización de rutas para volar de oeste a este en el Atlántico norte (desde Estados Unidos a Europa). Estas rutas están separadas lateralmente por 1º de latitud cada una. Recuérdese que un minuto de arco de meridiano (latitud), es igual a una milla náutica, por lo tanto las rutas están separadas 60 millas náuticas unas de otras. Espacio más que suficiente para prevenir incursiones de aeronaves que vuelan rutas paralelas.



La separación longitudinal es la que nos interesa en este post. Aquí es donde entra la famosa técnica del Mach Number. En estas zonas los controladores suelen requerir una separación longitudinal de al menos 10 minutos entre aeronaves. Todo se reduce a mantener una velocidad constante. Por ese motivo hay que tener mucho cuidado a la hora de ajustar el sistema de potencia automática y seguir al pie de la letra las instrucciones recibidas por los controladores antes de entrar en estas áreas. 

Se considera una infracción muy grave (si es por culpa del piloto) llegar a un punto concreto en ruta con un error de mas menos tres minutos. Siempre que esto ocurra se deberá informar inmediatamente a control de tráfico aéreo o si no se pudiera hacer esto entonces se deberá informar a las aeronaves que nos siguen y nos preceden en las frecuencias de emergencia 123.45 o 121.5, que son las que se deben de monitorizar durante el cruce de estas áreas. La velocidad que se debe de seleccionar para poder mantener la distancia requerida tiene que estar basada en el número de Mach y no debe de ser la velocidad indicada. Debe de ser la velocidad real con respecto al sonido.

¿Por qué es tan importante?

Basar la distancia en el número de Mach es lo más exacto que podemos hacer, simplemente porque el MACH no está afectado por tantos errores como las demás velocidades (IAS, CAS, TAS, GS). Todas la velocidades anteriores se ven alteradas por varios factores entre ellos la temperatura, que puede tener un efecto importante. Para poder eliminar el efecto de la temperatura se utiliza el medidor se numero Mach, que está libre de estos errores.


MN = TAS/LSofS

Donde TAS es la velocidad real del avión en la masa de aire y LSofS es la celocidad del sonido (Local Speed of Sound). La velocidad adel sonido es función de la temperatura, pero la temperatura se puede poner en función de la presión estática y la densidad. 


De la misma forma la TAS es función de la presión dinámica una vez compensada por error de densidad. De esta manera la ecuación final se puede reescribir como:

MN = Press. Dyn./Press. St.

Al ser solamente una relación entre presiones, los errores de temperatura son eliminados. Todas las aeronaves cruzando por el mismo corredor aéreo deben de sufrir las mismas o parecidas situaciones, con lo que los errores deben de ser mínimos.

Consideraciones importantes

No debe de tratar de corregirse el ETA ajustando la velocidad para pasar el punto en ruta o waypoint a la hora que se espera. Eso es un error que puede acarrear fatales consecuencias. Por el contrario, se debe de mantener la velocidad asignada por los controladores e informar del tiempo ATA y de los errores que se puedan producir con una diferencia superior a +/- 3 minutos.

En la ilustración inferior se muestran tres aviones volando seguidos en una misma ruta. imaginemos que los tres se han encontrado con menos viento frontal del que se preveía. Todos los aviones llegarán a sus puntos con antelación. El avión que se encuentra en el medio ha querido ajustar su tiempo de llegada (ETA) al que tenía previsto en su plan de vuelo. Para ello ha variado su velocidad decelerando el avión a Mach 0,75 (por ejemplo). Gran error. No se debe de hacer esto. Si se acelera o decelera sin permiso la separación mínima entre aviones se altera y puede llegar a ser peligrosa. En la ilustración el peligro de esta maniobra involucra al avión del medio y al que le sigue, que ha sido autorizado a volar más rápido (Mach 0,82). 


La separación entre aeronaves puede ser menor de 10 minutos siempre que la aeronave que nos precede sea más rápida que la nuestra. Para ello los controladores usan unas tablas cono las que se muestran a continuación




Volar con el número de MACH es relativamente fácil, ya que se puede aplicar una regla sencilla con la que no se cometen muchos errores: 

Mach 1 significa volar a unos 661 nudos a nivel del mar, o lo que es lo mismo, se harían unas 11 millas náuticas por minuto. redondeando un poco y teniendo en cuenta las alturas normales a las que se suele volar en crucero, se puede decir que se vuelan tantas millas por minuto como centésimas de MACH. Por ejemplo, si se nos asigna una velocidad de Mach = 0,78 sería lo mismo que decir que en un minuto volaríamos 7,8 millas náuticas. Una aeronave volando a 0,65 haría 6,6 millas náuticas por minuto, etc. Esto también es muy útil, por ejemplo, a la hora de seleccionar el rango del alcance de nuestro RADAR meteorológico.


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