Un piloto no profesional que había estado pescando en las Sierras de California intentó, en una cálida tarde de verano, sacar su avión bimotor de la pista de aterrizaje de una de esas pistas de aterrizaje del Servicio Forestal.
El rendimiento del avión debería haber sido adecuado, incluso con una carga completa, para salir de esta franja, aunque tenía 8,000 pies de altura.
Sin embargo, el avión se quedó sin pista y se estrelló al despegar.
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¿Por qué? Solo falta de conocimiento, simple y llanamente.
El piloto probablemente pensó que la altitud era altitud, sin importar el caso.
Puede haber tenido una vaga idea de que el aire caliente es ligero y el aire frío es pesado, pero simplemente no se tomó la molestia de darse cuenta de que a 8,000 pies de altitud y a 80 grados Fahrenheit, el aire es tan delgado como eso en ¡11,000 pies!
Y a 11,000 pies su avión necesitaría, por supuesto, mucha más pista, aproximadamente la mitad de lo que necesitaba a 8,000.
Este accidente podría haberse evitado si este piloto hubiera sabido sobre la altitud de densidad.
Todos sabemos que el rendimiento de los aviones empeora a medida que aumenta la altitud. Esto es especialmente un problema durante los despegues en campos de gran altitud, cuando la temperatura también es alta.
El aire parece lo suficientemente tenue, pero tiene densidad, y es esta densidad la que sostiene a un avión en vuelo y. junto con el combustible, proporciona potencia en el motor.
Las señales de altitud en las torres de control, y al lado de los símbolos del aeropuerto en los mapas pueden decir una cosa, y lo que dicen es perfectamente cierto en lo que respecta; pero el grosor o densidad real del aire en el que vuela el avión puede corresponder a una altitud bastante diferente, y es de acuerdo con esta altitud de “densidad” que vuela el avión.
La densidad del aire disminuye a medida que aumenta la altitud y la temperatura, y también lo hace el rendimiento del avión, por lo que no solo las alas pierden su elevación, sino que los motores pierden su potencia y las hélices su mordisco.
El factor que se supone que debemos considerar al resolver el problema es una cosa llamada altitud de densidad.
Cuanto mayor es la altitud y mayor es la temperatura, mayor es la altitud de densidad, y el aumento puede ser bastante espectacular.
Un aeropuerto con una elevación de 6,000 pies, por ejemplo, puede tener una altitud de densidad de 10,000 pies cuando la temperatura es de 100 grados F.
El resultado es que el avión requiere una carrera terrestre mucho más larga, y después de despegar, su velocidad de ascenso es mucho menor de lo que sería al nivel del mar.
El aumento en la carrera de despegue y la reducción en el rendimiento de ascenso se muestran en todos los manuales de la aeronave, pero a veces no es fácil convertirlos a las condiciones reales que se encuentran en un campo en particular en un día en particular.
Además de las tablas en la parte posterior de su manual del propietario, hay otras formas de calcular cuánta pista adicional puede necesitar y cuánto disminuirá su velocidad de ascenso.
Existe la antigua tabla de Koch, que solía imprimirse ampliamente en los libros de texto y en el reverso de las secciones; pero el cuadro de Koch adopta una visión demasiado sombría: “ultraconservador” es la forma en que la FAA lo desestima, y en su lugar, la Agencia de Aviación Paternal ahora está promoviendo una pequeña regla de cálculo circular llamada Denalt Performance Computer (ahora también disponible en iPad).
▲ La venerable carta de Koch
No podemos deshacer el impacto del clima cálido en el rendimiento de la aeronave, pero existen técnicas que podemos usar para obtener lo mejor de un avión en un día caluroso y, lo que es más importante, técnicas para evitar que empeoremos una situación mala.
La diferencia que hace la alta temperatura del aire en el rendimiento de despegue es increíble. Un modelo 35 Learjet, por ejemplo, necesita solo 5.080 pies de pista para un despegue de peso máximo certificado en un día de invierno de 25 ° F. Sube la temperatura hasta 100 ° en agosto, y el mismo avión con la misma carga necesitará 8,450 pies de pavimento. Y eso es bastante bueno.
Muchos aviones no pueden despegar con el peso máximo certificado en un día de 100 °, sin importar cuánto dura la pista.
La diferencia entre los requisitos de despegue en días calurosos y fríos no es tan dramática para los aviones ligeros porque el avión de pistón ligero necesita muy poca pista en condiciones ideales.
Una Bonanza A36 necesita alrededor de 1,800 pies de pista para despegar y despejar un obstáculo de 50 pies en un día de invierno de 25 ° F. En un día de 100 ° F. desde la misma pista de elevación de 1,000 pies, la A36 necesita alrededor de 2,700 pies de pista. Eso es un aumento del 50 por ciento en la distancia de despegue requerida entre el día caluroso y el frío.
Los requisitos de la pista para el avión ligero no contienen márgenes de seguridad que permitan una mala técnica del piloto o pequeñas deficiencias en el rendimiento del avión. Los requisitos de despegue del avión permiten márgenes para una falla del motor en el peor de los casos y para un rendimiento de piloto y avión menos que óptimo.
El problema es la altitud de densidad.
El clima cálido aumenta la altitud de densidad porque las moléculas de aire en el aire calentado están menos apretadas. Si capturó un pie cúbico de aire y lo pesó, el aire más cálido pesaría menos.
Los aviones necesitan aire para volar, las alas son levantadas por el aire, y los motores necesitan tanto aire como combustible en grandes cantidades para producir energía.
La altitud de alta densidad roba la potencia del motor mientras destruye la elevación del ala.
Por definición estricta, la altitud de alta densidad es cualquier condición que exceda ISA (atmósfera estándar internacional). ISA proporciona un medio para calificar el rendimiento del avión con un estándar constante. Las condiciones estándar son aire perfectamente seco a 15 ° C (59 ° F) y 29.92 pulgadas de presión al nivel del mar. Cualquier condición más cálida, o elevaciones más altas, se consideran altitud de alta densidad.
Pero la mayoría de nosotros solo comenzamos a pensar en la altitud de densidad cuando supera los 4,000 pies. Ahí es cuando el rendimiento de despegue realmente se cae.
Un día de 100 ° F. en Wichita produce una altitud de densidad de 4,212 pies. Un día de 90 ° en Albuquerque equivale a 8,400 pies de altitud de densidad, y eso definitivamente llamará tu atención.
¿Qué pueden hacer los pilotos para superar el impacto de la altitud de alta densidad? Nada.
Los efectos de la altitud de densidad en el rendimiento de la aeronave son hechos de la vida. Las únicas opciones de un piloto son comprar un avión que se adapte mejor a las condiciones de despegue a altas y altas temperaturas, y no empeorar las cosas con una planificación de vuelo y una técnica de despegue deficientes.
El control de peso es el medio no hardware más importante que los pilotos tienen para combatir la altitud de alta densidad. Si está volando en las altas llanuras o las montañas del oeste, ni siquiera piense en un despegue a media tarde con el peso máximo.
Con el peso reducido al mínimo, es hora de prepararse para algunas sensaciones extrañas en el despegue.
Al mirar el medidor de presión del múltiple al comienzo del recorrido de despegue, no salte de su piel cuando vea que solo está leyendo 22 o 23 pulgadas. Recuerde, su avión puede estar realmente volando a 8,000 pies o más, esa es su altitud de densidad , sea cual sea su altitud real.
¿Qué presión múltiple ves en un crucero a toda velocidad a esas altitudes? Eso es lo que verá en un despegue de alta densidad.
La altitud de densidad de un aeropuerto es la combinación de la elevación del aeropuerto sobre el nivel del mar y la temperatura. En Albuquerque, Nuevo México, la elevación del aeropuerto de 5,353 pies tendrá una altitud de densidad de 5,000 pies cuando la temperatura del aire se congele en el invierno, y de aproximadamente 9,000 pies cuando la temperatura del mediodía en el verano sea de 100 ° F.
De hecho, hay algunos aviones cuyos techos de servicio están cerca de la altitud de densidad de verano en Albuquerque.
El manual puede mostrar que tiene suficiente pista para despegar, pero su velocidad de ascenso será tan anémica que es posible que no tenga suficiente margen para sobrevivir a una pelea con turbulencia o cizalladura del viento, o una cresta que se avecina delante de usted, que debe ser esperado en días calurosos en esas partes del país.
Casi todos los aeropuertos de gran altitud tienen pistas en proporción a la altitud de densidad máxima, por lo que tener suficiente longitud de pista para el despegue es un problema secundario.
A riesgo de repetirme, vuelvo a decir: ¡NO ESCALARÁS!
La tirada de despegue en sí misma se verá extraña porque vas muy rápido.
El ala vuela a una velocidad indicada más o menos constante, por lo que está buscando la misma velocidad indicada de rotación.
Pero la altitud de alta densidad produce una velocidad aérea verdadera más alta a la misma velocidad indicada. Debido a que todavía está en el suelo, una velocidad aérea verdadera más alta es igual a una velocidad del suelo más alta, y usted será muy consciente de la rapidez con la que se rasga el pavimento.
De hecho, una limitación de despegue en los días calurosos en los jets es la velocidad máxima de los neumáticos. Es posible que la velocidad del suelo por la pista supere la velocidad nominal de los neumáticos antes de que alcancen la velocidad de rotación indicada adecuada.
La sensación de moverse a gran velocidad por la pista tiende a hacer que quieras rotar temprano.
La tirada de despegue parece durar para siempre; estarás acelerando por el suelo, y el final de incluso una larga pista parecerá acercarse demasiado rápido.
Pero girar demasiado lento solo alargará la carrera de despegue y matará su ascenso inicial.
Sería ideal si las alas de su avión estuvieran en un ángulo neutral de ataque en la pista.
Tal ala no generaría elevación o arrastre hasta que girara.
Pero la mayoría de los aviones ligeros tienen un ángulo de ataque positivo cuando se sientan sobre sus ruedas.
En contraste, la mayoría de los aviones tienen un ángulo de ataque ligeramente negativo en la pista. El ángulo negativo de ataque presiona los neumáticos contra el pavimento, ayudando al control direccional en vientos cruzados o después de una falla del motor.
Si su avión gira con un ángulo de ataque positivo, no hay nada que pueda hacer al respecto. No empuje la rueda porque el elevador simplemente levantará la cola, agregará resistencia y creará problemas de control direccional a medida que la rueda del avión choca con el tren delantero.
Los aviones pueden despegar de la pista a una velocidad muy inferior a la velocidad de rotación normal. Pero si lo hace en condiciones de altitud de alta densidad, el avión probablemente se estrellará cerca del aeropuerto.
Un ala volará en efecto suelo, generalmente definido como la mitad de la envergadura sobre el terreno, en ángulos de ataque mayores que el que normalmente se detendrá.
Pero el ángulo de ataque es tan alto en esta condición que la resistencia es enorme.
Por lo general, no hay suficiente potencia para acelerar el avión a la velocidad de vuelo normal, y el desafortunado piloto no puede bajar el ángulo de ataque sin tocar el suelo.
Los días calurosos en los aeropuertos de gran altitud casi siempre van acompañados de turbulencias, especialmente después de media mañana.
Con un rendimiento marginal en el aire turbulento y delgado, el piloto se encuentra en una esquina difícil.
Después del despegue, puede encontrarse incapaz de ganar mucha altitud.
Navega a su mejor velocidad de ascenso, a unos cientos de pies sobre terreno accidentado, incómodo, sacudiéndose de un lado a otro, preguntándose por qué no puede escalar.
(La respuesta, por supuesto, está justo en el altímetro y el medidor OAT).
Es mejor salirse del final de la pista con los pies en los frenos que despegar con el efecto suelo y lanzarse a lo que se avecina.
Recuerde, el piloto de prueba que midió el rendimiento de despegue de su avión tenía un avión nuevo y utilizó las técnicas óptimas.
Lea el manual de operación del piloto, pero no lo crea.
Esos números representan lo que usted o yo podríamos hacer en nuestro mejor día en condiciones ideales.
Agregue un gran factor de fudge cuando calcule la longitud de la pista que necesitará, deje el mayor peso posible en la rampa y permita que el avión acelere sobre sus ruedas, en lugar de moverse en el efecto suelo.
Es la única forma de combatir el calor.
Tomemos, por ejemplo, el caso en que un piloto aterrizó un Pacer en una franja de montaña en el centro de Colorado.
No tuvo dificultades para aterrizar con dos pasajeros y equipo de caza, pero estaba preocupado por el despegue que se realizaría dos días después.
Aunque la franja tenía 3.500 pies de césped y estaba bloqueada en cada extremo con árboles relativamente cortos (15 a 20 pies de altura), la elevación era de 5.500 pies.
Además, la temperatura durante el día a menudo alcanzó un máximo de 80 y 90 grados F.
Al darse cuenta de que la elevación y la temperatura del aire son dos factores importantes que afectan el rendimiento del despegue, (ver Fig. 1 a continuación) el piloto registró la temperatura cada cuatro horas durante el tiempo siguiente.
Una vez que tenía el rango de temperaturas, volteó su tabla seccional y aplicó la información a “La tabla de Koch para los efectos de altitud y temperatura”, que generalmente se encuentra en el reverso.
(El Koch Chart ahora ha sido reemplazado por un programa Den-Alt, disponible como una aplicación para iPhone y iPad. Los programas Den-Alt basados en la web también están disponibles).
Al determinar el porcentaje de diferencia en el rendimiento, el piloto calculó las carreras de despegue reales y la tasa de ascensos.
Afortunadamente, al planificar este viaje, había sentido el Pacer en su puerto de origen en Cleveland, Ohio, y sabía que, a una altura de 572 pies, se necesitaron 1,500 pies de espacio de despegue para despejar un obstáculo de 50 pies .
Su ascenso durante el primer minuto fue de 820 fpm.
Esto fue con la misma carga que el Piper Pacer llevaba en el viaje.
Y estando en el lado conservador, el piloto utilizó estas cifras para el rendimiento normal del nivel del mar del Pacer.
Esto es lo que encontró con respecto a cómo la temperatura afectaría el despegue en el sitio de caza de la montaña:
8 am: temperatura 70 grados F. No ir. El Pacer necesitaría 3,300 pies de pista y tendría una subida de solo 212 fpm. Demasiado cerca de un chirrido en una pista de césped descuidada.
12 del mediodía: temperatura 82 grados F. Carrera de despegue 3,750 pies; suba 287 fpm: ¡suicidio en una franja de 3,500 pies!
4 pm: temperatura 70 grados F. Estadísticas iguales a las 8 am
8 pm: Temperatura 55 grados F. Carrera de despegue 3,000 pies; la subida sería de 369 fpm. Posibilidad, pero estaría volando zona de montaña en luz decreciente.
12 de la medianoche: temperatura de 50 grados F. La pista necesaria sería de 2.850 pies, la subida sería de 385 fpm. Despegue positivo, buena subida, pero es peligroso volar montañas de noche en embarcaciones de un solo motor.
4 am: temperatura 38 grados F. Carrera de despegue 2,700 pies; subir 445 fpm. Despegue positivo, buena subida, volaría hacia una luz cada vez mayor.
De las cifras anteriores, el piloto eligió un horario de despegue.
Se han escrito muchas historias de horror sobre altitudes de densidad y Koch Charts y sobrecarga de aviones en días terriblemente calurosos, y todos son ciertos. Aquí hay una pareja:
Eran cuatro tipos en un 172, camino a Sierra Nevada en un viaje de campamento.
Su destino era una franja privada a millas de cualquier lugar, a unos 8,000 pies sobre el nivel del mar.
Era agosto, y la temperatura incluso tan alta era casi 90.
Y casi no había viento.
El piloto sin duda había mirado el campo antes de partir, y descubrió que era una franja de tierra que corría hacia el norte y el sur, de unos 2.900 pies de largo.
También habría visto notas a pie de página como, “Campo unidireccional. Tenga extrema precaución, no pase por el cañón de caja al noreste ”.
Pero entonces, en vista de lo que sucedió, tal vez no vio estas advertencias.
Dijo que había tenido la intención de aterrizar primero en un aeropuerto real no lejos de la franja de la montaña y buscar consejo allí. Pero cuando llegó a su altura, la franja parecía tan acogedora que decidió hacer que un maniquí corriera por ella ahora, antes de continuar con su sesión informativa.
Hubo un testigo de lo que sucedió después: vio a la pequeña Cessna aterrizar en algún lugar del primer tercio de la franja, yendo muy rápido, luego aplicando toda su potencia. (Parece que todas las advertencias sobre “no dar la vuelta” se han olvidado).
El avión voló a volar de nuevo, pero se encontró tratando de escalar en un cañón. Pronto los árboles crecieron más rápido de lo que el Cessna podía escalar, y el viaje de campamento terminó.
Ahora el 172 es un excelente avión.
Se han vendido más de ellos que cualquier otro avión ligero jamás construido.
Sin embargo, incluso sus admiradores más fervientes difícilmente afirmarían que está dominado.
Pero junto con cada uno vendido, viene un folleto titulado Manual del propietario, que contiene de forma clara y concisa toda la información que necesita para la operación segura del avión, incluidas sus limitaciones de rendimiento.
No sabemos cómo se cargaron los 172 posibles campistas, pero sí sabemos que había cuatro a bordo, y por lo que sabemos de los campistas, no es irrazonable suponer que se cargó allí en bruto.
Y al alimentar 8,000 pies y casi 90 ° F en los datos de despegue y la tasa máxima de datos de ascenso en el manual del propietario, es simple deducir que su tasa de ascenso fuera de la franja habría sido de 230 fpm, y que desde un inicio estacionario habrían tomado casi 2,000 pies de carrera solo para despegar, y casi 5,000 pies para subir a 50 pies. (La tira, recuerde, tenía menos de 3,000 pies de largo).
Es cierto que estaban haciendo un toque y listo, y por lo tanto ya se estaban moviendo con bastante fuerza, pero aun así, habrían tenido la suerte de salirse con la suya si no hubiera un cañón de caja.
Si hubieran continuado hasta el aeropuerto cercano para una reunión informativa, el consejo que seguramente habrían recibido habría sido: “No”.
Por extraño que parezca, habrían estado mejor, una vez que sus ruedas hubieran tocado la tira, de haber continuado el aterrizaje, ya que los datos de aterrizaje en el manual del propietario muestran un rollo de aterrizaje de menos de mil pies, incluso a ese tipo de altura.
El piloto podría haber esperado un día más fresco, o volar a sus pasajeros uno por uno.
Otro piloto que quedó atrapado por problemas de altitud de densidad, pero de una manera diferente, fue el orgulloso comprador de una nueva Citabria . Había ido a la fábrica a recogerlo, y en su camino a casa, llevando a su hijo como pasajero, se detuvo para repostar en un típico aeropuerto de alta temperatura.
Aquí había una pista amplia, casi 7,000 pies disponibles.
Estaba cargado un poco más que asqueroso, pero se despegó bien, aunque en una actitud marcadamente alta.
Con la nariz aún demasiado alta, subió lentamente a unos cien pies y comenzó a girar a la derecha. Se detuvo en el giro, y ese fue el final de él, su hijo y un avión nuevo.
Parece que esta tendencia suya a despegar a la altura de la nariz ya se había observado antes; Las personas Campeón que lo revisaron en su nuevo avión recordaron haberlo señalado. ¿Olvidó simplemente lo que le habían dicho?
Parece posible que haya sido engañado por su alta velocidad de avance sobre el suelo durante el despegue a altas y altas temperaturas, y no haya podido realizar una verificación cruzada con su indicador de velocidad aérea, lo que le habría dicho de inmediato, cualquiera que sea su velocidad en la pista , su velocidad aérea era peligrosamente baja.
El mejor consejo: deje a los pasajeros o el equipaje en casa, o espere a que despegue una parte más fresca del día.
