TIP 08: Acerca del ascenso

TIP 08: acerca del ascenso

En el TIP 07 anterior, nos habíamos quedado suspendidos en el tiempo, justo en el momento posterior al despegue, apenas a 35 pies de altitud, con flaps en configuración de despegue y con el tren de aterrizaje abajo. Técnicamente éste es el punto donde termina el despegue y donde empieza el ascenso. En esta semana entonces conversaremos un poco sobre el ascenso que se sub-divide a su vez en dos fases principales, el ascenso inicial y el ascenso en routa (en-route climb) hasta altitud inicial de crucero.

ASCENSO INICIAL:

El ascenso inicial a su vez varía según dos situaciones: Si el despegue fue normal (99.9% de las veces) se realiza más bien de acuerdo con procedimientos locales de atenuación de ruido. Si hubo falla de motor en o posterior a V1 se lo realiza de acuerdo a lo previsto en las tablas de despegue y por performance, tal como lo analizaremos a continuación...

• CASO 1: FALLA DE MOTOR

El ascenso incial desde el punto de vista de performance, comienza entonces a los 35 pies y termina usualmente a los 1500 AFE (Above Field Elevation) o altitud sobre el campo. Este ascenso está cuidadósamente calculado mediante tablas que cumplen con varios requisitos legales, a fin de garantizar que el avión es capaz de superar cualquier obstáculo durante esta trayectoria, asumiendo siempre que hubo la falla de un motor crítico en V1. En caso de que por la geografía del terreno se calcule que no va a ser posible superar obstáculos en esta fase y con la falla del motor crítico, entonces se debe usar una ruta alternativa específica para falla de motor, llamada EO SID (Engine Out Standard Instrument Departure). Para el caso del B-767, dentro de las rutas que operamos en LAN existen pocos aeropuertos que requieren y tienen publicada EO SID, que son: BOG, MEX, UIO, ScL, GRU, CCP, PUQ, PMC y MAD.

Ahora bien, regresando al tema del ascenso inicial por performance, en realidad hay suficiente como para escribir un libro gordo sólo sobre este tema, de hecho hay varios libros sobre ello, de modo que nos limitaremos ha hacer un breve resumen de lo que ocurre y que es lo siguiente:

Esta etapa se subdivide a su vez en cuatro sub-etapas llamadas "segmentos". estos segmentos son:

• primer segmento: empieza a los 35 pies y termina cuando el tren de aterrizaje está asegurado arriba. Durante esta etapa se mantiene la potencia de despegue y el pitch necesario para mantener V2 de velocidad. Recuerden que estamos asumiento que el motor crítico ha fallado. Durante este primer segmento las regulaciones requieren que un avión bimotor sea capaz de mantener como mínimo ascenso positivo de cualquier valor.

• Segundo segmento: empieza con el tren arriba y termina cuando se ha alcanzado la altitud para retracción de flaps. Esta altitud está cuidadosamente calculada para cada despegue y depende de varios factores a fin de superar los obstáculos sin exceder la limitación de máximo 5 o 10 minutos según el caso, con potencia de despegue. Usualmente la altitud mínima de retracción de flaps es de 500 pies AFE (Above Field elevation) o altitud sobre el campo. Durante este segmento se mantiene igualmente potencia de despegue, flaps en posición de despegue, tren arriba pitch necesario para mantener una velocidad de V2 y por
  regulación el avión debe ser capaz de subir con una gradiente de ascenso mínima para aviones bimotores de 2.4%.

• Tercer segmento: empieza cuando se ha alcanzado la altitud mínima de retracción de flaps y termina cuando los flaps están totalmente arriba en una condición conocida como "avión limpio" o clean airplane. Durante este segmento, se baja el pitch para mantener constante la altitud o con un ascenso muy ligero a fin de permitir que el avión vaya acelerando, por lo que al inicio del segmento se tiene una velocidad de V2 que va aumentando hasta Vzf o velocidad de avión limpio. La potencia sigue en potencia de despegue, el tren arriba y los flaps van subiendo conforme se va alcanzando las respectivas velocidades de maniobras para el setting de flaps correspondiente. Ejemplo, en el caso del B-767 en un despegue normal con flaps 5, se inicia este segmento con V2, conforme el avión va acelerando y se pasa por Vref30+40 se sube a flaps 1 y cuando la velocidad pasa por Vref30+60 se sube a flaps up. la velocidad terminal de este segmento será Vzf, que es la velocidad de flaps up y que equivale a vref30+80. En algun TIP anterior habíamos conversado sobre el seteo de los bugs del velocímetro para el despegue, y habíamos recordado que los dos últimos bugs deben estar señalando vref30+40 y vref30+80 respectivamente. por lo que al pasar por el
  penúltimo bug se sube a flaps 1, al pasar por la mitad de los dos últimos bugs se sube a flaps up y se mantiene como velocidad final la velocidad marcada por el último bug.

• Cuarto segmento: Este último segmento inicia cuando los flaps están arriba y hemos alcanzado la velocidad de avión limpio o flaps up (Vzf), se reduce la potencia a MCT (Maximum continous thrust) que ya es una potencia que no tiene límite en el tiempo de operación (recordemos que la potencia de despegue está limitada a un máximo de 10 o 5 minutos según el caso... en la flota de B-767's el límite es de 10 minutos), los flaps están arriba, el tren arriba y se mantiene el pitch adecuado para mantener Vzf hasta el fin de este segmento que es al alcanzar los 1500 pies AFE. Entre el tercer y cuarto segmento se debe obtener como mínimo para aviones bimotores una gradiente de ascenso de 1.2%.

En varios de los casos incluso se debe limitar el peso máximo de despegue para cumplir con los requisitos de estos cuatro segmentos, siendo por lo general en el caso de los aviones bimotores el segundo segmento el más limitante...

• CASO 2: DESPEGUE CON TODOS LOS MOTORES OPERATIVOS

Este es el caso normal en la gran mayoría de los despegues, de hecho dada la excelente confiabilidad de los motores de hoy en día, la mayoría de los pilotos pasan sus vidas enteras y se jubilan sin haber experimentado una falla de motor en la vida real... de aquí que es tan importante nuestro entrenamiento recurrente cada seis o nueve meses en el simulador de vuelo a fin de estar capacitados para cuando en la vida real nos suceda, poder actuar en la mejor forma posible para salvaguardar siempre la seguridad del vuelo.

Bien en el caso de un despegue sin fallas, el procedimiento cambia ya que tenemos exceso de empuje por lo que la superación de los obstáculos existentes ya no es factor en la mayoría de los aeropuertos... En los pocos en los que se requiere de un procedimiento especial para evitar obstáculos, existe igualmente publicada una salida instrumental para evitar tales obstáculos.

Lo que si aplica en la mayoría de despegues es un procedimiento obligatorio llamado "procedimiento de atenuación de ruido" o "noise abatement takeoff procedure". Existen cuatro diferentes procedimientos de atenuación de ruido, siendo dos de estos de uso común en los Estados Unidos de Norteamérica y los otros dos publicados por la OACI (Organización de Aviación Civil Internacional). Cada aeropuerto tiene publicado el procedimiento que deberá aplicarse localmente y existen algunos aeropuertos que no aplican ninguno de los procedimientos establecidos en favor de sus propios procedimientos locales.

En todo caso y a modo de ejemplo unicamente discutiremos los dos procedimientos publicados por la OACI, siendo estos el procedimiento "A" y el "B".

• procedimiento de atenuación de ruido OACI "A":

Inicia igualmente a 35 pies de altitud con potencia de despegue, tren abajo y flaps de despegue, el tren de aterrizaje se lo sube en ambos casos de manera inmediata tan pronto se tiene ascenso positivo, el cual es indicado con el movimiento de la aguja del altímetro. En este caso se regula el pitch para mantener una velocidad de V2+10 a V2+20 nudos hasta alcanzar los 1500 pies AFE. a los 1500 pies AFE, se reduce la potencia a climb thrust o climb power que al igual que MCT tampoco tiene límites de tiempo. y se continúa el ascenso con V2+10 a V2+20 hasta los 3000 pies AFE. A los 3000 pies AFE termina el procedimiento de atenuación de ruido y se reduce el pitch para permitir la aceleración del avión y se va subiendo los flaps según se van alcanzando las
velocidades apropiadas. Una vez limpio el avión se continúa con la fase de ascenso que la detallaremos más abajo.

• procedimiento de atenuación de ruido OACI "B":

Se inicia igual que el anterior, es decir a partir de finalizado el despegue y lo primero igual que siempre es la subida del tren a la primera indicación de ascenso positivo (movimiento de la aguja en el altímetro). Se regula el pitch para mantener V2+10 a v2+20 con takeoff thrust hasta 1000 pies AFE, luego de lo cual se disminuye el pitch para acelerar y limpiar el avión tal como se ha conversado en los casos anteriores y una vez limpio el avión se mantiene Vzf a Vzf+10 hasta los 3000 pies AFE. Igual que el procedimiento anterior, este también termina a los 3000 pies AFE.

De estos dos procedimientos el más usado es el procedimiento "A" o en su variación americana llamado "close NADP", que es similar al procedimiento "A" de la OACI pero con la reducción de potencia a 800 pies AFE en lugar de 1500 pies AFE, siendo el resto exactamente igual.

EN-ROUTE CLIMB:

Hasta aquí estamos con el avión limpio con una velocidad de Vzf a Vzf+10 y a 1500 pies AFE en el caso de falla de motor o a 3000 pies AFE en el caso de despegue normal... es aquí donde termina el ascenso inicial.

Continúa ahora la fase de ascenso en ruta o en-route-climb la misma que consiste en acelerar hasta 250 nudos y mantener esta velocidad hasta 10000 pies AFE y posterior a esto acelerar hasta la velocidad de ascenso escojida para el mismo.

En repetidas ocasiones me han preguntado cual es la velocidad de ascenso que se debe mantener en pies por minuto en el variómetro o climb. En realidad el ascenso no se lo hace con una X velocidad de ascenso en pies por minuto (FPM), sino más bien manteniendo una velocidad horizontal (IAS/MACH) constante y aceptando la razón de ascenso resultante, cualquiera que esta sea y que de hecho no va a ser constante.

El régimen de ascenso varía según los aviones pero por lo general es muy cercana a 290/.78. Esto quiere decir, una vez sobre los 10000 pies AFE se baja el pitch para acelerar el avión hasta 290 nudos indicados (KIAS) y se mantiene esta velocidad constante. Conforme va aumentando la altitud, la velocidad Mach va a ir aumentando progresivamente. Una vez que alcanzamos una velocidad Mach equivalente es este ejemplo a 0.78 Mach ajustamos el pitch para mantener esta velocidad constante, es decir Mach 0.78. En este caso ahora conforme seguimos subiendo la velocidad indicada va a ir disminuyendo; nótese que la potencia de ascenso se mantiene desde la reducción de potencia en el ascenso incial hasta nivelar a la altitud de crucero en climb thrust o climb power; por lo que las variaciones de velocidad se las realiza únicamente ajustando el pitch como sea necesario para mantener la velocidad indicada requerida.

Una vez que nivelamos a nuestra altitud de crucero inicial, termina la fase de ascenso en ruta y se mantiene climb power o climb thrust hasta alcanzar nuestra velocidad calculada para crucero, luego de lo cual se selecciona potencia o empuje de crucero, que será la potencia necesaria para mantener en vuelo nivelado nuestra velocidad de crucero seleccionada.

Revisen cuidadosamente y por etapas lo que aquí hemos hablado hasta que tenga sentido todo esto... al principio puede parecer un poco difícil o hárido pero luego y con la práctica ya se le encuentra la lógica del asunto...

Hasta la próxima.

TIP 07: Anatomía de un Despegue.

TIP 07: Anatomía de un Despegue.

Continuando con mi serie de "Flying Tips", en esta ocasión analizaremos paso a paso el procedimiento correcto para ejecutar un despegue normal, sin considerar por esta ocasión la posibilidad de una falla de motor. Esto será a su vez tema para una futura entrega.

Para el contexto de este análisis, el procedimiento de despegue se iniciará desde el momento en que se selecciona potencia de despegue en los motores y lo analizaremos hasta el momento en que técnicamente termina el despegue, esto es a los 35 pies de altitud.

Nuevamente les recuerdo que si bien es cierto estos procedimientos son generales en su naturaleza y por lo tanto pueden ser aplicador a la mayoría de aviones con ciertos cambios menores, son procedimientos en específico para el equipo B-767-300.

Entonces al momento de ingresar a la pista activa y una vez autorizado nuestro despegue por parte de la torre de control, nos aseguraremos de tener:

• todas las luces exteriores encendidas
• el radar encendido y funcionando
• el transponder en modo TA/RA.
• y el cronómetro de tiempo del reloj de lado izquierdo (reloj del panel del comandante) corriendo. Es decir, para recordar un poco, el reloj del primer oficial marca el tiempo de bloques "Block Time", en tanto que el reloj del comandante marca el tiempo de vuelo "Flight Time".

Una vez alineados en la pista y sin necesidad de detener el avión, se pone potencia tratando de acelerar uniformemente ambos motores y verificando que al pasar por 70% de N1 (o 1.1 de EPR), ambos esten desarrollando potencia en forma uniforme. se continua empujando las palancas de potencia hasta alcanzar el valor calculado para el empuje de despegue. Al permitir brevemente que los motores se estabilizen, se provee de una aceleración uniforme de los motores y con esto se minimiza problemas de control direccional durante la carrera de despegue. Este es una técnica de despegue conocida como rolling takeoff y es la preferida por cuanto no se detiene el avión en ningún momento y el despegue es un sólo moviemiento continuado. En el caso de estar en "posición y mantener", es decir detenidos y alineados en la pista activa en espera de la autorización para el despegue, igualmente se suelta frenos al momento de estar autorizados y se aplica potencia de la manera descrita.

El otro método para el despegue es el llamado "standing takeoff", el cual se lo realiza con la variante de mantener los frenos aplicados hasta verificar que los motores se estabilizan en un 70% de N1 (o 1.1 de EPR). De las dos técnicas, la recomendada es la de rolling takeoff ya que ésta ofrece las ventajas de hacer más expedito el despegue, reduce el riesgo de ingestion de materiales extraños y evita posibles "surges" o "stalls" de motor especialmente durante condiciones de viento cruzado o viento de cola.

Al pasar aproximadamente por 70% de N1 de potencia, se presiona el boton N1 en el MCP (Mode Control Panel) con lo que se activa el sistema de auto/throttle. En respuesa a esto deberemos observar en la parte superior izquierda de las pantallas EADI la indicación "N1".
Vale la pena mencionar en este punto que existen varios pilotos virtuales que simplemente ponen full potencia para el despegue... En realidad y con excepción de los aviones pequeños con motores a piston (cessnas, piper, etc), este no es le caso... En aviones con motores turbo-prop y turbo-jet nunca se pone potencia full, es decir "la palanca al tope", sino más bien se ajusta la potencia hasta alcanzar la potencia de despegue calculada para cada vuelo. De hecho para la mayoría de vuelos, esta potencia es excesiva por lo que en la gran mayoría de los despegues se utiliza "potencia reducida" a fin de evitar el desgaste excesivo del motor, alargar su vida útil y disminuir la posibilidad de fallas. Alguna ves leí tambien en algun foro que una persona mencionaba que el empuje reducido para el despegue se usa por economía, en realidad efectivamente al realizar un despegue con empuje reducido se logra una pequeña economía, sin embargo las razones para usar empuje reducido siempre que se pueda, son más bien las anotadas arriba.

Durante la carrera de despegue, el piloto que va operando (pilot flying o PF) se concentra en mantener el control del avión y ocasionalmente hace un chequeo rápido de las marcaciones de los motores y de la velocidad, mientras tanto el piloto monitoreando o PM se preocupa por verificar que la potencia alcanze el valor calculado, que el ajuste de potencia sea simétrico en ambos motores y mantiene constante monitoreo de las marcaciones de los instrumentos de los motores a fin de detectar en forma temprana cualquier anomalía posible. Igualmente al pasar a través de 80 nudos de velocidad indicada, el PM deberá realizar un chequeo cruzado de los velocímetros a fin de comprobar que efectivamente todos están marcando de forma pareja y adecuada. En este punto deberá tambien verificar que la indicación en las pantallas EADI hayan cambiado de "N1" a "THR HLD" que significa "Throttle Hold". El PM dirá entonces en voz alta "80 knots, throttle hold" a lo que el PF deberá responder con un "CHECK" luego de haber brevemente realizado su respectivo chequeo cruzado de estas indicaciones en sus instrumentos.

Vale la pena aclarar que la potencia de despegue debe estar ya seleccionada al pasar por los 80 nudos y que los 80 nudos marcan el límite entre las zonas de abortaje de despegue de baja velocidad y de alta velocidad, es decir antes de 80 nudos, un aborto de despegue se lo considera como una maniobra de baja energía que en la mayoría de los casos no requiere de speedbrakes ni de reversos para frenar el avión con seguridad dentro de la distancia de despegue disponible, en el caso de los autobrakes, estos ni siquiera se activan bajo los 85 nudos. Por el contrario al pasar de 80 nudos indicados, entramos ya al régimen de alta energía, de manera que en el caso de abortar el despegue en esté régimen, se hace necesario usar al máximo los speedbrakes y las reversas adicional a la máxima energía de frenado (RTO o Rejected Takeoff) que nos proporciona el sistema de autobrake a fin de garantizar que el avión se detendrá dentro de la distancia de despegue disponible.

En caso de que todo vaya normal, el PF sigue controlando el avión en forma visual, manteniéndolo sobre el eje de la pista con los pedales, mientras que el PM sigue monitoreando muy atentamente las indicaciones de los motores en especial y del resto de los intrumentos de vuelo, atento a cualquier indicio de problemas. La diferencia es que en el régimen de baja energía, es decir bajo los 80 nudos, el PM deberá decir en voz alta cualquier anormalidad que se
detecte, en tanto que sobre los 80 nudos o en el régimen de alta energía, los únicos motivos válidos para hacer un abortaje de despegue son falla o fuego de un motor, o una situación excesivamente grave que vuelva incontrolable la nave. Cualquier otro problema que surga en esta etapa no justifica realizar un abortaje de despegue de alta energía, ya que ésta es una maniobra de por si bastante violenta y posterior a la cual, seguramente tendremos como resultado una o más ruedas con baja presión debido a la alta temperatura que se genera en el area de los frenos y la consiguiente acción de mantenimiento y posterior demora o cancelación del vuelo.

Asumiendo que todo sigue bien, como sucede en el 99,9% de las veces, el próximo call-out del PM será el de "V1" prounciado "vii one"; Esto lo hace al pasar por la velocidad calculada de V1 o unos pocos nudos antes, ya que esta es la velocidad a la cual si no se ha iniciado el procedimiento de rejected takeoff, ante cualquier fallo que suceda, se debe mandatoriamente continuar con el despegue. De modo que normalmente se hace este call-out unos pocos nudos antes a fin de tener la oportunidad de reacción de tal manera de habiendo decidido quedarse en tierra iniciar el procedimiento como máximo al pasar V1. En caso contrario es mandatorio y lo más seguro continuar el despegue. Hasta el call-out de V1, independientemente de quien va volando sea el piloto o el copiloto, el piloto mantiene las manos sobre los aceleradores y está listo a cortar potencia para el caso de un rejected takeoff o despegue abortado, pasado V1, el piloto retira las manos de las palancas de potencia. En este punto ya estamos obligados a irnos al aire independientemente de los problemas o fallas que tengamos por lo que esperamos el siguiente call-out que es el de "rotate" que se produce al pasar por la velocidad calculada de rotación. En este punto el PF inicia la rotación de la nave, halando en forma pausada y continuada el bastón de mando o cabrilla o caña o control joke, sidestick, etc. a fin de obtener una rotación aproximada de 3 grados por segundo hasta alcanzar la actitud de despegue, que para el caso de un despegue normal es de un pitch de 15 grados nariz arriba.

Si todo sale de acuerdo a lo calculado y se usa la técnica de rotación adecuada, se calcula que se alcanzará la velocidad de V2 justo al pasar a una altitud de 15 pies sobre la pista en caso de falla de un motor en V1. Igualmente si el despegue fue con el máximo peso disponible para la longitud de pista, esta altitud se la alcanzará justo al cruzar el umbral contrario de la pista. Por supuesto si no hubo falla de motor, se cruzará el umbral de pista mucho más alto de los 15 pies calculados.

Bueno al llegar a los 15 pies sobre la pista termina la fase de despegue y se inicia la fase de ascenso inicial, la misma que consta de 4 sub-fases y que se inicia justamente a los 15 pies de altitud, con flaps de despegue, potencia de despegue y tren de aterrizaje todavía extendido. De esto hablaremos en un próximo TIP.

Espero les haya gustado esta pequeña descripción más o menos detallada de lo que ocurre durante un despegue, que involucra bastantes aspectos pero que sin embargo toma por lo general menos de un minuto de tiempo de vuelo.

Cambiando de tema les cuento que estoy muy emocionado y satisfecho hasta aquí con los resultados que estoy obtienendo de mi programación del FMC y en unos pocos meses tendremos la ventaja de contar para el Level-D con una base de datos identica a la real en lo que se refiere a salidas, llegadas y aproximaciones instrumentales.

Será hasta la próxima y como siempre quedo en espera de sus valiosos comentarios.