Wake turbulence - Wake turbulence
A turbulência de vigília é um distúrbio na atmosfera que se forma atrás de uma aeronave quando ela passa pelo ar. Inclui vários componentes, dos quais os mais importantes são os vórtices nas pontas das asas e o jetwash. Jetwash se refere aos gases que se movem rapidamente e são expelidos de um motor a jato; é extremamente turbulento, mas de curta duração. Os vórtices Wingtip, no entanto, são muito mais estáveis e podem permanecer no ar por até três minutos após a passagem de uma aeronave. Portanto, não é uma verdadeira turbulência no sentido aerodinâmico, pois a verdadeira turbulência seria caótica. Em vez disso, refere-se à semelhança com a turbulência atmosférica experimentada por uma aeronave voando por esta região de ar perturbado.
Os vórtices nas pontas das asas ocorrem quando uma asa está gerando sustentação. O ar abaixo da asa é puxado ao redor da ponta da asa para a região acima da asa pela pressão mais baixa acima da asa, fazendo com que um vórtice saia de cada ponta da asa. A força dos vórtices nas pontas das asas é determinada principalmente pelo peso e velocidade da aeronave. Os vórtices nas pontas das asas constituem o componente primário e mais perigoso da turbulência da esteira.
A turbulência de esteira é especialmente perigosa na região atrás de uma aeronave nas fases de decolagem ou aterrissagem do vôo . Durante a decolagem e a aterrissagem, as aeronaves operam em alto ângulo de ataque . Esta atitude de vôo maximiza a formação de fortes vórtices. Nas proximidades de um aeroporto pode haver várias aeronaves, todas operando em baixa velocidade e baixa altitude; isso oferece risco extra de turbulência de esteira com altura reduzida para se recuperar de qualquer perturbação.
Asa fixa - vôo nivelado
Na altitude, os vórtices afundam a uma taxa de 90 a 150 metros por minuto e se estabilizam cerca de 150 a 270 metros abaixo do nível de vôo da aeronave geradora. Por esse motivo, aeronaves operando acima de 600 metros acima do terreno são consideradas de menor risco.
Helicópteros
Os helicópteros também produzem turbulência. As esteiras de helicóptero podem ter uma resistência significativamente maior do que as de uma aeronave de asa fixa com o mesmo peso. A esteira mais forte pode ocorrer quando o helicóptero está operando em velocidades mais baixas (20 a 50 nós ). Alguns helicópteros de médio porte ou de classe executiva produzem esteira tão forte quanto a de helicópteros mais pesados. Isso ocorre porque os sistemas de rotor principal de duas pás, típicos de helicópteros mais leves, produzem uma esteira mais forte do que os sistemas de rotor com mais pás. A forte esteira do rotor do tiltrotor Bell Boeing V-22 Osprey pode se estender além da descrição no manual, o que contribuiu para um acidente .
Pistas paralelas ou cruzadas
Durante a decolagem e o pouso, a esteira de uma aeronave afunda em direção ao solo e se move lateralmente para longe da pista quando o vento está calmo. Um vento cruzado de três a cinco nós (3–6 mph; 6–9 km / h) tende a manter o lado contra o vento da esteira na área da pista e pode fazer com que o lado a favor do vento desvie em direção a outra pista . Como os vórtices da ponta da asa existem na borda externa da esteira de um avião, isso pode ser perigoso.
Prevenção de perigos
Categoria Wake turbulence
ICAO determina as categorias de turbulência Wake com base no peso máximo de decolagem (MTOW) da aeronave. O FAA usa um sistema semelhante, embora com pesos diferentes.
A categoria Super (código J) está sendo usada atualmente apenas pela FAA na tabela FAA Aircraft Weight Class, que inclui apenas o Airbus A380-800. A ICAO está considerando a possibilidade de incluir a categoria 'Super'. Tanto a FAA quanto a EUROCONTROL já implementaram diretrizes relativas ao Airbus A380.
A partir de 24 de abril de 2020, a documentação da ICAO continua a referir-se ao A380 como na Categoria Wake Turbulence "HEAVY", visto ao entrar e verificar o A380 em Designadores de Tipo de Aeronave, aqui .
Despertar separação de vórtice
Existem vários critérios de separação para as fases de decolagem, aterrissagem e em rota com base nas categorias de turbulência Wake. Os controladores de tráfego aéreo sequenciarão as aeronaves fazendo aproximações por instrumentos em relação a esses mínimos. As aeronaves que fazem uma abordagem visual são avisadas sobre o espaçamento recomendado relevante e espera-se que mantenham sua própria separação.
Notavelmente, o Boeing 757 , que por seu MTOW se enquadra na categoria Grande, é considerado Pesado para fins de separação por causa de uma série de incidentes em que aeronaves menores perderam o controle (com algumas quedas) enquanto seguiam muito perto de um 757.
Mínimos comuns incluem:
- Decolar
Uma aeronave de categoria de wake vortex inferior não pode decolar menos de dois minutos atrás de uma aeronave de categoria de wake vortex superior. Se a aeronave seguinte não iniciar sua rolagem de decolagem do mesmo ponto que a aeronave anterior, o valor é aumentado para três minutos. Em termos mais gerais, uma aeronave é geralmente mais segura se estiver no ar antes do ponto de rotação do avião que decolou antes dela. No entanto, deve-se tomar cuidado para ficar contra o vento (ou de outra forma longe) de quaisquer vórtices que foram gerados pela aeronave anterior.
- Aterrissagem
| Aeronave precedente | Seguindo aeronave | Separação mínima de radar |
|---|---|---|
| Super | Super | 4 NM |
| Pesado | 6 NM | |
| Grande | 7 NM | |
| Pequena | 8 NM | |
| Pesado ou Boeing 757 | Pesado | 4 NM |
| Grande | 5 NM | |
| Pequena | 6 NM | |
| Grande (excluindo o Boeing 757) |
Pequena | 4 NM |
Padrões de separação de recategorização de Wake Turbulence
Em 2012, a FAA autorizou os controladores de tráfego aéreo de Memphis, Tennessee, a começar a aplicar os critérios revisados, que mantiveram as categorias de peso anteriores, mas também abordaram as diferenças nas velocidades de aproximação e na configuração das asas. Isso resultou em seis categorias de aeronaves, e o espaçamento revisado permitido entre essas categorias logo demonstrou aumentar a capacidade do aeroporto. O ganho de capacidade em Memphis foi significativo, com um aumento de capacidade estimado pela FAA de 15%, e o tempo médio de táxi para a aeronave FedEx (maior companhia aérea de Memphis, com cerca de 500 operações por dia em 2012) foi reduzido em três minutos.
FAA continuou o desenvolvimento de RECAT. O plano geral da FAA é graduar os fatores mais complexos para permitir a separação de esteira reduzida, a fim de aumentar a capacidade. RECAT Fase I (demonstrado pela primeira vez em Memphis), apresenta 6 categorias de esteira estática de turbulência para substituir as classes de peso tradicionais. A FAA usou peso máximo de decolagem , peso máximo de pouso , envergadura e velocidade de aproximação na Fase I para representar com mais precisão a gravidade da esteira de uma aeronave geradora, bem como a vulnerabilidade da aeronave em fuga a um possível encontro de esteira. Esta análise permite o desenvolvimento de mínimos de separação de turbulência de esteira mais eficientes do que aqueles especificados nas regras operacionais de linha de base especificadas na Ordem FAA JO 7110.65 . Em abril de 2016, RECAT Fase I foi implementado em 10 TRACON e 17 locais de aeroporto.
RECAT Fase II é uma continuação do programa RECAT que se concentra em uma variedade maior de aeronaves (123 designadores de tipo ICAO que representam mais de 99% dos movimentos de tráfego aéreo dos EUA com base em 32 aeroportos dos EUA), em oposição às 61 aeronaves compreendendo 85 % das operações de 5 aeroportos dos EUA e 3 europeus que foram usados na Fase I. do RECAT. As separações fundamentais da esteira na Fase II do RECAT não são definidas por categoria de turbulência da esteira, mas pares individuais reais de tipos de aeronaves da série de modelos (por exemplo, Boeing B747-400 levando Airbus A321 ). Nos Estados Unidos, a automação ainda não existe para permitir que os controladores de tráfego aéreo utilizem essa matriz de separação em pares. Em vez disso, RECAT Fase II aproveita a matriz subjacente para redefinir as categorias do tipo RECAT Fase I (ou seja, Categorias A - F, com uma Categoria G adicional) para TRACONs individuais. Isso permite ganhos de eficiência adicionais em relação ao RECAT I porque leva a combinação da frota - quais aeronaves voam com mais frequência - em consideração para cada local, em vez de fazer uma otimização global para o sistema de espaço aéreo nacional dos EUA como um todo. RECAT Fase II entrou em operação em 3 de agosto de 2016 no Southern California TRACON e torres associadas.
Com o maior banco de dados de vigília global, o EUROCONTROL desenvolveu métricas de vigília avançadas para configurar os mínimos de separação de turbulência de esteira de seis categorias europeias, RECAT-EU, como uma alternativa às categorias de PANS-ATM da ICAO estabelecidas há muito tempo , a fim de apoiar com segurança um aumento em rendimento da pista em aeroportos na Europa. RECAT-EU também integra uma categoria Super Heavy para o Airbus A380, trazendo benefícios de capacidade de pista de até 8% ou mais durante os períodos de pico de tráfego. Como parte da revisão da separação da recategorização da turbulência da esteira, os parceiros do SESAR, EUROCONTROL e NATS, desenvolveram o RECAT-EU a partir do conceito há muito conhecido de separação baseada no tempo (TBS).
Após a aprovação da Agência Europeia para a Segurança da Aviação (EASA), RECAT-EU será inicialmente implantado no aeroporto Charles de Gaulle de Paris até o final de 2015.
RECAT-EU para chegadas e partidas foi implantado com sucesso pelo NATS no Aeroporto Heathrow de Londres em março de 2018.
O EUROCONTROL planeja ir além do RECAT-EU para uma matriz de separação mais granular, em que separações precisas para cada uma das 115 aeronaves comerciais comuns iniciais são definidas por modelo em um sistema de 'separação por pares' (PWS).
Essas matrizes de separação conhecidas como RECAT-2 e RECAT-3 serão implantadas em aeroportos europeus em 2020 e 2022, respectivamente.
Ficar no caminho de planagem do líder ou acima dele
Os dados de incidentes mostram que o maior potencial para um incidente de wake vortex ocorre quando uma aeronave leve está virando da base para a final atrás de uma aeronave pesada voando em uma abordagem direta. Os pilotos de aeronaves leves devem ter extremo cuidado e interceptar o caminho de aproximação final acima ou bem atrás do caminho da aeronave mais pesada. Quando uma aproximação visual seguindo uma aeronave anterior é emitida e aceita, o piloto deve estabelecer um intervalo de pouso seguro atrás da aeronave que foi instruído a seguir. O piloto é responsável pela separação da turbulência da esteira. Os pilotos não devem diminuir a separação que existia quando a aproximação visual foi emitida, a menos que eles possam permanecer na trajetória de vôo da aeronave anterior ou acima dela. Ter um caminho de aproximação mais alto e tocar o solo mais longe ao longo da pista do que a aeronave anterior ajudará a evitar a turbulência da esteira.
Pilotos de planadores praticam rotineiramente voar em vórtices nas pontas das asas quando fazem uma manobra chamada "boxing the wake". Isso envolve descer da posição superior para a inferior atrás de um avião de reboque. Em seguida, faz-se uma figura retangular segurando o planador em pontos altos e baixos, longe do avião de reboque, antes de subir de volta pelos vórtices. (Por segurança, isso não é feito abaixo de 1.500 pés ou 460 metros acima do solo, e geralmente com a presença de um instrutor.) Dadas as velocidades relativamente lentas e a leveza de ambas as aeronaves, o procedimento é seguro, mas incute uma sensação de quão forte e onde o turbulência está localizada.
Sinais de aviso
Quaisquer movimentos não comandados da aeronave (como balanço das asas) podem ser causados por esteira. É por isso que manter a consciência situacional é fundamental. Turbulência comum não é incomum, principalmente na fase de abordagem. Um piloto que suspeita que a turbulência da esteira está afetando sua aeronave deve se afastar da esteira, executar uma aproximação perdida ou dar a volta e estar preparado para um encontro de esteira mais forte. O início do despertar pode ser insidioso e até surpreendentemente suave. Ocorreram acidentes graves (consulte a próxima seção), onde os pilotos tentaram salvar um pouso após encontrar uma esteira moderada, apenas para encontrar turbulência severa na esteira que eles não foram capazes de superar. Os pilotos não devem depender de nenhum aviso aerodinâmico, mas se o início da vigília estiver ocorrendo, uma ação evasiva imediata é vital.
Incidentes envolvendo esteira de turbulência
- 8 de junho de 1966 - um XB-70 colidiu com um F-104 . Embora a verdadeira causa da colisão seja desconhecida, acredita-se que, devido ao XB-70 ter sido projetado para ter uma turbulência de esteira aprimorada para aumentar a sustentação, o F-104 se aproximou demais, ficando preso no vórtice e colidindo com o asa (ver artigo principal ).
- 30 de maio de 1972 - Um DC-9 caiu no Aeroporto Internacional Greater Southwest durante pousos "touch and go" atrás de um DC-10 . Este acidente levou a FAA a criar novas regras para o mínimo após a separação de aeronaves "pesadas".
- 16 de janeiro de 1987 - Um Yakovlev Yak-40 caiu logo após a decolagem em Tashkent. O vôo decolou apenas um minuto e quinze segundos depois de um Ilyushin Il-76 , encontrando assim seu vórtice de esteira . O Yakovlev Yak-40 fez uma curva acentuada para a direita, atingiu o solo e pegou fogo. Todas as nove pessoas a bordo do vôo 505 da Aeroflot morreram.
- 15 de dezembro de 1993 - uma aeronave fretada com cinco pessoas a bordo, incluindo o presidente do In-N-Out Burger , Rich Snyder, caiu vários quilômetros antes do Aeroporto John Wayne em Orange County, Califórnia. A aeronave estava seguindo um Boeing 757 para o pouso, foi pega em sua esteira de turbulência, rolou em uma descida profunda e caiu. Como resultado deste e de outros incidentes envolvendo aeronaves atrás de um Boeing 757, a FAA agora emprega as regras de separação de aeronaves pesadas para o Boeing 757.
- 8 de setembro de 1994 - O voo 427 da USAir caiu perto de Pittsburgh, Pensilvânia . Acredita-se que este acidente envolva uma esteira de turbulência, embora a principal causa tenha sido um componente de controle do leme com defeito.
- 20 de setembro de 1999 - Um JAS 39A Gripen do Airwing F 7 Såtenäs colidiu com o Lago Vänern, na Suécia, durante um exercício de manobra de combate aéreo. Depois de passar pelo vórtice de esteira da outra aeronave, o Gripen mudou abruptamente de curso, e o piloto, capitão Rickard Mattsson, recebeu um aviso de maior gravidade do sistema de alerta de colisão no solo. Ele se ejetou da aeronave e pousou com segurança de pára-quedas no lago.
- 12 de novembro de 2001 - O voo 587 da American Airlines caiu no bairro de Belle Harbor em Queens , Nova York, logo após a decolagem do Aeroporto Internacional John F. Kennedy . O acidente foi atribuído a um erro do piloto na presença da esteira de turbulência de um Boeing 747 da Japan Airlines , que resultou em falha do leme e posterior separação do estabilizador vertical.
- 8 de julho de 2008 - Um treinador PC-12 da Força Aérea dos EUA caiu em Hurlburt Field, Flórida, porque o piloto tentou pousar muito perto de um helicóptero AC-130U Spooky maior e foi pego na esteira da turbulência do helicóptero. As regras da Força Aérea exigem uma separação de pelo menos dois minutos entre aviões pesados e lentos, como o AC-130U, e aviões pequenos e leves, mas o PC-12 estava atrás do helicóptero por cerca de 40 segundos. Quando o PC-12 atingiu a turbulência da esteira, repentinamente rolou para a esquerda e começou a virar de cabeça para baixo. O piloto instrutor interrompeu a rolagem, mas antes que pudesse colocar o avião em pé, a asa esquerda atingiu o solo, fazendo o avião derrapar 669 pés (204 m) em um campo antes de parar em uma derrapagem pavimentada.
- 3 de novembro de 2008 - Wake turbulence de um Airbus A380-800 causando perda temporária de controle de um Saab 340 na aproximação a uma pista paralela durante condições de vento cruzado forte.
- 4 de novembro de 2008 - No infame acidente de avião na Cidade do México em 2008 , um LearJet 45 XC-VMC transportando o Secretário do Interior mexicano Juan Camilo Mouriño , caiu perto da Avenida Paseo de la Reforma antes de virar para a aproximação final da pista 05R no Aeroporto Internacional da Cidade do México . O avião voava atrás de um 767-300 e acima de um helicóptero pesado. Os pilotos não foram informados sobre o tipo de avião que se aproximava antes deles, nem reduziram à velocidade mínima de aproximação. (Esta foi confirmada como a posição oficial do Governo mexicano, conforme afirmado por Luiz Tellez, Secretário de Comunicações do México.)
- 9 de setembro de 2012 - um Robin DR 400 caiu depois de rolar 90 graus em uma esteira de turbulência induzida pelo Antonov AN-2 anterior, três mortos, um gravemente ferido.
- 28 de março de 2014 - um C-130J -30 KC-3803 da Força Aérea Indiana caiu perto de Gwalior , Índia, matando todos os cinco membros a bordo. A aeronave estava realizando um treinamento de penetração de baixo nível voando a cerca de 300 pés (90 m) quando entrou na esteira de turbulência da outra aeronave C-130J que liderava a formação, o que causou a queda.
- 7 de janeiro de 2017 - um Bombardier Challenger 604 particular rolou três vezes no ar e caiu 10.000 pés (3.000 m) após encontrar uma esteira de turbulência quando passou 1.000 pés (300 m) sob um Airbus A380 sobre o Mar da Arábia. Vários passageiros ficaram feridos, um deles gravemente. Devido às forças G experimentadas, o avião foi danificado além do reparo e, conseqüentemente, foi cancelado.
- 14 de junho de 2018 - Às 23h29, o vôo de passageiros QF94 da Qantas , na rota de Los Angeles a Melbourne, sofreu uma queda livre repentina sobre o oceano após a decolagem como resultado de um intenso vórtice de esteira. O evento durou cerca de dez segundos, segundo os passageiros. A turbulência foi causada pela esteira do vôo QF12 anterior da Qantas, que havia decolado apenas dois minutos antes do vôo QF94.
Medição
A turbulência da esteira pode ser medida usando várias técnicas. Atualmente, ICAO reconhece dois métodos de medição, tomografia de som, e uma técnica de alta resolução é Doppler lidar , uma solução agora disponível comercialmente. As técnicas de óptica podem usar o efeito da turbulência no índice de refração ( turbulência óptica ) para medir a distorção da luz que passa pela área turbulenta e indicar a intensidade dessa turbulência.
Audibilidade
A turbulência do despertar pode ocasionalmente, nas condições certas, ser ouvida pelos observadores no solo. Em um dia calmo, a turbulência da esteira de jatos pesados na aproximação de pouso pode ser ouvida como um rugido ou assobio maçante. Este é o núcleo forte do vórtice. Se a aeronave produzir um vórtice mais fraco, a separação soará como rasgar um pedaço de papel. Freqüentemente, é notado pela primeira vez alguns segundos depois que o ruído direto da aeronave passando diminuiu. O som fica mais alto. No entanto, sendo altamente direcional, o som da turbulência da esteira é facilmente percebido como originando uma distância considerável atrás da aeronave, sua fonte aparente movendo-se pelo céu da mesma forma que a aeronave. Pode persistir por 30 segundos ou mais, mudando continuamente o timbre, às vezes com notas sibilantes e estaladas, até que finalmente morre.
Na cultura popular
No filme Top Gun de 1986 , o tenente Pete "Maverick" Mitchell, interpretado por Tom Cruise , sofre dois incêndios causados pela passagem pelo jetwash de outra aeronave, pilotada pelo colega aviador Tom "Ice Man" Kazansky (interpretado por Val Kilmer ). Como resultado, ele é colocado em um giro irrecuperável e é forçado a ejetar, matando seu RIO Nick "Goose" Bradshaw. Em um incidente subsequente, ele é pego no jato de um lutador inimigo, mas consegue se recuperar com segurança.
No filme Pushing Tin , os controladores de tráfego aéreo ficam perto da soleira de uma pista enquanto uma aeronave pousa para experimentar a turbulência em primeira mão. No entanto, o filme exagera dramaticamente o efeito da turbulência nas pessoas que estão no solo, mostrando os protagonistas sendo soprados pela aeronave que passa. Na realidade, a turbulência atrás e abaixo de uma aeronave em pouso é muito branda para derrubar uma pessoa que está no solo. (Em contraste, a explosão de uma aeronave decolando pode ser extremamente perigosa para as pessoas que estão atrás da aeronave.)