Performance de aterrizaje.

En muchos casos, la distancia de aterrizaje define los requerimientos de pista para las operaciones de vuelo.

La distancia de aterrizaje mínima se obtiene aterrizando en una velocidad mínima de seguridad, lo que permite un suficiente margen por encima de la pérdida y provee un control y capacidad suficientes para abortar el aterrizaje.

Generalmente, la velocidad de aterrizaje es un porcentaje fijo de la velocidad de pérdida o velocidad mínima de control en configuración de aterrizaje. Como tal, el aterrizaje se realizará a un valor particular de coeficiente de sustentación y AOA.

Los valores exactos dependerán de las características de la aeronave, pero una vez definidos los valores son independientes del peso, altura, y viento.

Para obtener la distancia de aterrizaje mínima a la velocidad de aterrizaje especificada, las fuerzas que actúan sobre la aeronave deben proporcionar la máxima desaceleración durante la carrera de aterrizaje.

Las fuerzas que actúan sobre la aeronave durante el aterrizaje pueden requerir distintos procedimientos para mantener la desaceleración en el valor de pico.

Una distinción debe hacerse entre los procedimientos para mínima distancia de aterrizaje y una carrera de aterrizaje normal con considerable excedente de pista disponible. La mínima distancia de aterrizaje se obtiene creando un pico continuo de desaceleración máxima de la aeronave; esto es, uso extensivo de los frenos para una máxima desaceleración. Por otro lado, una carrera de aterrizaje normal con exceso de pista permite el uso extensivo de resistencia aerodinámica para minimizar el desgaste de los neumáticos y de los frenos.

Si la resistencia aerodinámica es suficiente para provocar una desaceleración, se puede usar en lugar de los frenos en las primeras etapas de la carrera de aterrizaje; es decir, frenos y neumáticos sufren por el uso continuo duro, pero la resistencia aerodinámica es gratis y no se desgastan con el uso.

El uso de la resistencia aerodinámica es aplicable solamente para la desaceleración hasta el 60 o 70 por ciento de la velocidad de toma de contacto. A velocidades inferiores al 60 o 70 por ciento de la velocidad de aterrizaje, la resistencia aerodinámica es tan pequeña que es de poca utilidad, y se debe utilizar los frenos para producir desaceleración continuada.

Dado que el objetivo durante la carrera de aterrizaje es desacelerar, el empuje del motor debe ser del menor valor positivo posible (o mayor valor negativo posible en el caso de inversores de empuje).

Además de los importantes factores de procedimientos adecuados, muchas otras variables afectan la performance de aterrizaje. Cualquier elemento que altere la velocidad de aterrizaje o la tasa de deceleración durante la carrera de aterrizaje afectará la distancia de aterrizaje.

El efecto del peso sobre la distancia de aterrizaje es uno de los principales ítems que determinan la distancia de aterrizaje. Un efecto de un peso bruto mayor es que se necesita una mayor velocidad para sostener la aeronave con el AOA y coeficiente de sustentación de aterrizaje.

Como ejemplo del efecto de cambio en el peso bruto, un aumento del 21 por ciento en el peso de aterrizaje requerirá un incremento de diez por ciento en la velocidad de aterrizaje para soportar el peso mayor.

Cuando se consideran las mínimas distancias de aterrizaje, las fuerzas de frenado por fricción predominan durante la carrera y, para la mayoría de las configuraciones de aviones, la fricción de frenado es la principal fuente de desaceleración.

La mínima distancia de aterrizaje varía en proporción directa con el peso bruto. Por ejemplo, un incremento de diez por ciento en el peso bruto en el aterrizaje podría causar:
• Cinco por ciento de aumento en la velocidad de aterrizaje
• Diez por ciento de aumento en la distancia de aterrizaje

Una circunstancia de esto es la relación entre el peso y la fuerza de frenado por fricción.

El efecto del viento en la distancia de aterrizaje es grande y merece la debida consideración al momento de predecir la distancia de aterrizaje.

Puesto que la aeronave aterrizará a una velocidad particular independiente del viento, el principal efecto del viento sobre la distancia de aterrizaje es el cambio en la velocidad respecto del suelo en el que el avión aterriza.

El efecto del viento en la deceleración durante el aterrizaje es idéntico al efecto en la aceleración durante el despegue.

El efecto de la altitud de presión y la temperatura ambiente es definir la altitud de densidad y su efecto sobre el rendimiento de aterrizaje. Un aumento en la altitud de densidad aumenta la velocidad de aterrizaje, pero no altera la fuerza de retardo neta. Así, una aeronave en altitud aterriza a la misma IAS como al nivel del mar pero, debido a la densidad reducida, la TAS es mayor.

Como la aeronave aterriza en altura con el mismo peso y presión dinámica, la resistencia y fricción de frenado tienen los mismos valores que al nivel del mar durante toda la carrera de aterrizaje.

Mientras la condición esté dentro de la capacidad de los frenos, la fuerza de retardo no cambia, y la desaceleración es la misma que con el aterrizaje en al nivel del mar. Como un aumento de la altitud no altera la desaceleración, el efecto de la altitud de densidad en la distancia de aterrizaje se debe a la mayor TAS.

La mínima distancia de aterrizaje a 5.000 pies es 16 por ciento mayor que la mínima distancia de aterrizaje al nivel del mar. El aumento aproximado en la distancia de aterrizaje con la altitud es de aproximadamente tres y medio por ciento por cada 1.000 pies de altitud.

Se debe tener en cuenta la altitud de densidad para predecir con precisión la distancia de aterrizaje.

El efecto de la velocidad de aterrizaje adecuada es importante cuando la longitud de la pista y la distancia de aterrizaje son críticas. Las velocidades de aterrizaje especificadas en el AFM/POH son generalmente las velocidades mínimas de seguridad a la que se puede aterrizar el avión.

Cualquier intento de aterrizar a una velocidad menor a la especificada puede significar que la aeronave se puede entrar en pérdida, ser difícil de controlar, o desarrollar altas tasas de descenso. Por otra parte, un exceso de velocidad al aterrizar puede mejorar ligeramente la controlabilidad (especialmente con vientos cruzados), pero provoca un aumento indeseable de la distancia de aterrizaje.

Un diez por ciento de exceso en la velocidad de aterrizaje incrementa al menos un 21 por ciento la distancia de aterrizaje. El exceso de velocidad coloca una carga de trabajo mayor en los frenos debido a la energía cinética adicional que debe disipar.

Además, la velocidad adicional provoca un aumento de la resistencia y la sustentación en la actitud normal en tierra, y la mayor sustentación reduce la fuerza normal en las superficies de frenado.

La desaceleración puede sufrir con este rango de velocidades inmediatamente después de la toma, y es más probable que un neumático explote por el frenado en este punto.

Las condiciones más críticas del rendimiento en el aterrizaje son combinaciones de alto peso bruto, gran altitud de densidad, y viento desfavorable.

Estas condiciones producen las mayores distancias de aterrizaje requeridas y requiere de los frenos niveles críticos de disipación de energía.

En todos los casos, es necesario hacer una predicción exacta de la mínima distancia de aterrizaje para compararla con la pista disponible. Es necesario un procedimiento de aterrizaje pulido, y profesional porque la fase de aterrizaje cuenta como la mayor causa de accidentes de aviación causadas por piloto que cualquier otra fase de vuelo.

Al predecir la mínima distancia de aterrizaje con los datos del AFM/POH, se deben hacer las siguientes consideraciones:
• Altitud de presión y temperatura: para definir el efecto de la altitud de densidad
• Peso bruto: define la CAS para el aterrizaje.
• Viento: gran efecto debido al viento o a la componente de viento a lo largo de la pista.
• Pendiente de la pista y condición: pequeñas correcciones para valores ordinarios de pendiente de pista, pero efecto significativo de nieve, hielo o terreno blando.

Un viento de cola de diez nudos aumenta la distancia de aterrizaje en alrededor de 21 por ciento.

Un aumento de la velocidad de aterrizaje en un diez por ciento aumenta la distancia de aterrizaje un 20 por ciento.

El hidroplaneo hace ineficaz el frenado hasta una disminución de la velocidad determinada por la siguiente figura

Por ejemplo, un piloto está a en tramo inicial (viento en cola) para la pista 18, y la torre le pregunta si puede aceptar la pista 27. Hay llovizna y vientos del este a diez nudos.

El piloto acepta porque está aproximando por la extensión del eje central de la pista 27. El giro es cerrado y es necesario que el piloto descienda para tomar en la pista 27. Después de alinearse con la pista y a 50 pies AGL, el piloto ya se encuentra 300 metros dentro de la pista de 1.050 metros.

La velocidad todavía es alta en aproximadamente diez por ciento (debe estar a 70 nudos y está a unos 80 nudos).

El viento de diez nudos sopla desde atrás.

En primer lugar, la velocidad estando alta en un diez por ciento (80 nudos frente a 70 nudos), tal como se presenta en el capítulo de performance, resulta en un aumento del 20 por ciento en la distancia de aterrizaje.

En la planificación de performance, el piloto determina que a 70 nudos, la distancia será de 480 metros.

Sin embargo, ahora se incrementa un 20 por ciento y la distancia necesaria es de 580 metros.

La distancia de aterrizaje revisada de 580 metros también se ve afectada por el viento.

Observando la siguiente figura

el efecto del viento es un 20 por ciento adicional por cada diez millas por hora (mph) de viento.

Esto no se calcula en la estimación original sino en la estima basada en la velocidad aumentada.

Ahora la distancia de aterrizaje se incrementa en otros 100 metros para un requerimiento total de 680 metros para aterrizar el avión después de alcanzar 50 pies AGL.

Esto es la estimación original de 480 en las condiciones previstos más los adicionales 200 metros por exceso de velocidad y viento de cola.

Habiendo el piloto sobrepasado el umbral por 300 metros, la longitud total requerida es de 980 metros en una pista 1.050; 70 metros de sobra. Pero esto es en un ambiente perfecto.

La mayoría de los pilotos se ponen nerviosos cuando el final de pista está frente a ellos justo adelante.

Una reacción típica del piloto es frenar; y frenar fuerte.

Debido a que la aeronave no tiene características de frenado antibloqueo, como un auto, los frenos se bloquean, y la aeronave hidroplanéa en la superficie mojada de la pista hasta que baja a una velocidad de 54 nudos (la raíz cuadrada de la presión de los neumáticos (√36 x 9) .El frenado es ineficaz cuando hidroplanéa.

Los 70 metros que el piloto puede sentir que le sobran se evaporaron cuando la aeronave hidroplaneó los primeros 90-150 metros cuando los frenos se bloquearon. Este es un ejemplo de una historia real, pero que sólo cambia de año a año debido a nuevos participantes y aeronaves con diferentes matrículas.

En este ejemplo, el piloto realmente tomó muchas malas decisiones. Las malas decisiones, cuando se combinan, tienen una sinergia mayor que los errores individuales.

Por lo tanto, las acciones correctivas se hacen cada vez más grandes hasta que la corrección es casi imposible.

Bibliografía.

U.S. Department of Transportation

Federal Aviation Administration