miércoles, 10 de febrero de 2016

¡Pista, pista que voy!

Una pista que me es muy familiar: aterrizaje en el aeropuerto de Zurich cuando llego de Madrid :)
Una de las cosas que más llaman la atención de los aficionados a los aviones es generalmente el despegue. Un despegue mal efectuado puede traer muy graves consecuencias, tal cual se vio en el desgraciado accidente de Spannair en Barajas. Sin embargo la fase crítica en la que suelen ocurrir la mayoría de los accidentes es la toma. Una de las razones de estos accidentes es precisamente no saber cuanta pista necesito para parar el avión.

Aterrizar un aeroplano, consiste básicamente en dejarlo entrar en pérdida tan cerca del suelo y con tan poca velocidad (vertical y horizontal), que el contacto con la pista sea lo más seguro y suave posible, manteniendo el control direccional del aparato. Como todo el mundo puede imaginar, esto está perfectamente regulado. Siempre he defendido que pocas cosas en el mundo están más reguladas que la aviación  comercial.

¿Como busco la legislación aplicable?

Para aquellos interesados en revisar la legislación vigente en Europa, lo mejor es visitar la página de la EASA. Aquí se encuentra toda la documentación legal que establece los parámetros mínimos que se deben de conseguir para todo lo relacionado con la seguridad. Esto incluye en este caso todo lo relacionado para que el aterrizaje sea seguro. La página de la EASA puede ser un galimatías la primera vez que se visita, pero con un poco de paciencia se puede encontrar de todo. Vamos a ver, lo primero de todo es buscar la la página donde se encuentren las regulaciones.



Partiendo de la regulación básica y bajo las regulaciones dedicadas a operaciones aéreas (Air Ops), se debe de buscar en  el llamado Annex IV (también denominado parte CAT o Commercial Air Transport). Ver diagrama.


En este anexo precisamente se encuentran los llamados AMC o Accceptable Means of Compliance, que no son otra cosa que los métodos aprovbados por la EASA para demostrar que se cumple con lo dispuesto en legislación vigente. Existen muchas clases de aeronaves y cada una tiene su propia legislación aplicable. Para simplificar las cosas hoy nos vamos a centrar en las actuaciones de los aviones comerciales con motor a reacción (SUBPARTE C). Estos aviones (Sección 1) están considerados como aeroplanos con características de actuaciones clase A (Capítulo 2 - Performance Class A).


Performance Class A son todas las aeronaves con motores a reacción que cumplan lo siguiente: En caso detallo de motor en el momento más crítico del vuelo, la aeronave debe de estar capacitada para continuar el vuelo sin necesidad de realizar un aterrizaje forzoso. De acuerdo a la legislación Performance Class A también significa que la aeronave está habilitada para operar desde pistas contaminadas sin ninguna restricción.

¿Que nos dice la legislación sobre el aterrizaje?

No hace falta leerse el tostón anterior. Los requisitos legales para el aterrizaje son los que se ven el gráfico siguiente que he realizado para que se entienda fácilmente:



El avión debe de cruzar el umbral de la pista a 50 pies con una velocidad (Vref) como mínimo de 1.23 VS1G que sería la velocidad de referencia también conocida como VREF. Esta velocidad debe de ser un 23% superior a la velocidad demostrada de pérdida en configuración de aterrizaje. Una vez hecho contacto con la pista se debe de frenar el avión como mucho en el 60% de la pista disponible si se trata de una pista seca. En caso de que la pista esté mojada hay que añadir un 15% más distancia. 

Para poder planear un destino lo que se debe de hacer por parte de operaciones en cualquier compañía aérea es calcular precisamente cual es la cantidad de metros que requiere el frenado del avión. A esto se le llama "Unfactored landing distance". Una vez calculado se debe de comprobar que esta distancia cubierta por el avión desde el umbral a 50 pies con Vref hasta el frenado total no sea más del 60% de la pista que se considere. En caso contrario no se puede operar una ruta a ese aeropuerto.

Este es el caso de algunos aeropuertos, como Florencia o London City. El aeropuerto de Florencia es complicado de operar por dos razones. Es una pista corta (unos 1.700 metros) y además uno de sus extremos está enfrente de las montañas, con lo que a menudo se debe de tomar con viento en cola. El aeropuerto de London City es otro caso peliagudo para los pilotos, pues a la poca longitud de la pista (1.500 metros) hay que añadir el grado de descenso que es inusualmente alto. Mientras que lo normal es una aproximación con 3° de descenso, aquí se debe de hacer con  5,5° que es un descenso muy empinado. Con estos datos ya se puede uno ir haciendo a la idea de las cosas que pueden salir mal si solo calculó los mínimos.

Así que... ¿Cuanta pista necesito si quiero operar un determinado aeropuerto?

Aquí se puede entender el por qué tengo que utilizar un avión pequeño (...a veces turbohélice) cuando vuelo a una localidad remota con pistas muy pequeñas.

Hay que tener en cuenta:

  1. Longitud total de la pista
  2. La distancia que requiere nuestro avión calculada con el peso máximo al despegue.

Con el peso máximo calculado en el paso anterior se deben echar cuentas para:

  • Temperatura máxima y elevación máxima (densidad del aire)
  • Condiciones de la pista (húmeda, seca, contaminada, etc)
  • Viento en cola (máximo posible)
  • Rugosidad y dureza de la pista (coeficiente de rozamiento)
  • Pendiente de la pista (Runway slope)
  • Pendiente de la aproximación
  • Número de reversas disponibles en los motores
  • Disponibilidad de AUTOBRAKE
  • Posibles fallos mecánicos que degraden la capacidad de frenada
  • Cualquier otro caso que pudiera alargar la distancia de frenada (cruzar el umbral con más velocidad de la permitida o hacerlo más alto de 50 pies o ambos).
Es muy importante saber las condiciones reales del avión para el cálculo del aterrizaje.

...y una cosa muy importante. Se debe de demostrar que en caso de que se tenga que abortar la aproximación y se haga un "motor y al aire" o una toma frustrada, el avión debe de hacer una trepada con un gradiente mínimo (incluso con un solo motor). Este gradiente es de 2,1% en el caso de los bimotores. Es lo que se denomina en inglés el "Missed Approach Climb gradient single engine".

En el gráfico inferior se muestran los requerimientos para efectuar una aproximación frustrada con un 2,5% de gradiente y librando obstáculos por 30 metros. 


Por si alguien está interesado, el documento legal que trata (con toda clase de cálculos) de como se construyen estas rutas es el que se muestra a continuación:



Desde el punto de vista del operador


La compañía que opera el avión dispone de los datos del fabricante. En los manuales para planificación se muestran gráficas como la que se puede ver a continuación.


En este tipo de gráficas se puede predecir cuanta pista necesita un avión concreto (en este caso es el E-Jet (Embraer 190), teniendo en cuenta la elevación del aeropuerto, el peso al aterrizaje, las condicionen de la pista y la configuración de los Flaps. En el ejemplo de arriba se ha calculado un peso de 37 toneladas a nivel del mar. El resultado es cercano a los 1.200 metros de pista.

Desde el punto de vista del piloto

Lo mejor que puede hacer un piloto para cumplir con los requisitos legales es:

  • Comprobar los cálculos efectuados por la compañía aérea (la sección de operaciones normalmente hace las rutas y los cálculos). Estos están aprobados por la autoridad, pero es responsabilidad del piloto comprobar que son correctos. 
  • Estudiar bien las cartas de aproximación.
  • Tener claro cualquier contingencia en el briefing.
  • Utilizar las "listas de chequeo" correctamente antes del aterrizaje.
  • Comprobar en todo momento alineación, velocidad y altura.
  • Efectuar una aproximación estabilizada. (altura y velocidad a diferentes alturas con la configuración correcta)
Para facilitar estas tareas a los pilotos, las compañías suelen dotar a las tripulaciones con dispositivos como las electronic flight bag (EFB) o tablets con aplicaciones específicas para realizar los cálculos de la actuaciones de la aeronave de una manera sencilla. Normalmente estos cálculos pueden ser verificados también por la unidad FMS si el avión esta equipado con este sistema. 

En la ilustración que se muestra debajo se puede ver la aplicación para el iPad que empleamos con nuestros Embraer E-Jet. En esta aplicación basta con insertar la pista en la que queremos aterrizar, el avión que estamos volando y el peso estimado para el aterrizaje. Al pulsar el boton RUN la aplicación nos devuelve los resultados relevantes para tomar decisiones. 

Se puede descargar una versión gratis para ver como funciona en: https://itunes.apple.com/mx/app/eperf/id586166665?mt=8

La comprobación de la distancia de aterrizaje en metros también se puede realizar a través de los manuales del avión. En las tablas que proporciona el fabricante del avión se puede ver la distancia de pista que se requiere para parar el avión de acuerdo con el peso, la elevación del aeropuerto, la configuración y el viento. En el caso que se muestra a continuación (Lineage 1000) se puede ver que para un aterrizaje con Flaps 5, sin hielo, a nivel del mar  y sin viento, con un peso al aterrizaje de 37 toneladas, se necesitarían 719 metros.


Esta distancia está calculada sin tener en cuenta el factor legal que obliga a dejar un margen del 60% de pista para el aterrizaje. Si deseamos dejar este margen debemos de aplicar el factor.

719 x 1.67 = 1200,73 metros

Que viene a ser más o menos lo que se había calculado con las otras tablas.

No obstante, después de comprobar que los cálculos de pista son correctos, la aproximación estabilizada es la mejor herramienta que dispone el piloto para asegurarse de que la toma es segura. Para aquellos que estén interesados en leer sobre esto pueden echar un vistazo al documento pdf Approach-and-landing Accident Reduction -ALAR- (en inglés):
http://www.skybrary.aero/bookshelf/books/864.pdf

Todos los vuelos deben realizarse estabilizados como mínimo a 1000 pies sobre el aeropuerto en IMC (instrumental) y 500 pies sobre el aeropuerto en VMC (visual). Una aproximación se considera estabilizada cuando todos los siguientes criterios se cumplen:

  • La aeronave se encuentra en la trayectoria de vuelo correcta.
  • Sólo pequeños cambios en rumbo/cabeceo son necesarios para mantener la trayectoria de vuelo correcta.
  • La velocidad indicada no es mayor de VREF + 20kts ni menor de VREF.
  • La aeronave se encuentra en la configuración de aterrizaje correcta.
  • Tasa de descenso no es mayor de 1.000 pies/minuto; si la aproximación requiriera una tasa de descenso superior a 1000 pies/minuto se debe de llevarse a cabo un briefing específico.
  • El ajuste de potencia es el apropiado para la configuración de la aeronave y no está por debajo de la potencia mínima para la aproximación según se defina en el manual de operaciones.
  • Se han realizado todas las sesiones de información (briefings) y listas de comprobación

Algunos tipos específicos de aproximaciones se consideran estabilizados si, además, cumplen los requisitos siguientes:

  • Las aproximaciones ILS deben ser voladas con desviaciones máximas de un solo punto en cuanto a pendiente de planeo y localizador.
  • Una aproximación de Categoría II o III se debe volar dentro de las indicaciones expandidas del localizador.
  • Durante un circuito para el aterrizaje las alas deben estar niveladas en final cuando la aeronave se encuentra a 300 pies sobre el aeropuerto; y,
  • las condiciones de aproximación especiales o condiciones anormales que requieren una desviación de los elementos anteriormente mencionados requieren una sesión informativa especial.

Si una aproximación se convierte en no estabilizada por debajo de 1000 pies sobre el aeropuerto en IMC o 500 pies sobre el aeropuerto en VMC entonces se debe de efectuar una maniobra inmediata de motor y al aire.

Ejemplo de lo que se considera una aproximación estabilizada
Ya se sabe: el secreto de una buena toma es siempre una buena aproximación.


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