Sesión 5 Limitaciones de Masa Básica y Velocidades Operativas PDF

Performance de Aeronaves Prof. Cor. FAP (R) Jaime Eyzaguirre Brou ACC, Transporte, Reconocimiento Aéreo. Movil 996311652 e-mail : [email protected] [email protected]  Unidad 2 Performance de Aeronaves  CONTENIDO DE LA SESION 5 ✓...

Performance de Aeronaves Prof. Cor. FAP (R) Jaime Eyzaguirre Brou ACC, Transporte, Reconocimiento Aéreo. Movil 996311652 e-mail : [email protected] [email protected]  Unidad 2 Performance de Aeronaves  CONTENIDO DE LA SESION 5 ✓ Limitaciones de masa básica Velocidades que afectan el despegue. Velocidades Operativas.  VELOCIDADES QUE AFECTAN EL DESPEGUE  VELOCIDADES DEL DESPEGUE ✓ Cuando se realizan cálculos rutinarios de rendimiento de despegue en aeronaves bimotores, no se usan las distancias como referencia (Carrera de T.O., Distancia de T.O). ✓ Se utilizan VELOCIDADES DE REFERENCIA.  VELOCIDADES DEL DESPEGUE ✓ Durante la carrera de T.O. de una aeronave podemos hacer mención de varias velocidades que se deben tener en cuenta durante la maniobra como tal. ✓ Mientras que hay otras velocidades que si bien no las encontramos implícitamente durante la maniobra, también debemos tomarlas en cuenta. VELOCIDAD DE FALLA DEL MOTOR (VEF)  VELOCIDAD DE FALLA DEL MOTOR (VEF)  Es la velocidad a la que se asume la falla del motor critico durante el T.O.  En los cálculos de rendimiento se debe asumir la falla del motor crítico en todas las fases del T.O.  Esta velocidad es seleccionada por el fabricante.  Corresponde normalmente al punto más crítico del T.O.  VELOCIDAD DE FALLA DEL MOTOR (VEF)  Una aeronave inicia su T.O. con todos los motores operativos hasta alcanzar el punto más crítico donde pueda fallar un motor allí es donde se asume la falla del motor crítico como tal.  La velocidad que corresponde a ese punto es la VEF.  A partir de aquí la tripulación decidirá si aborta o prosigue con el despegue. VELOCIDAD DE FALLA DEL MOTOR (VEF)  VELOCIDAD DE FALLA DEL MOTOR (VEF) Revisemos la velocidad V1 (velocidad de decisión)  Es la velocidad máxima en la cual una aeronave puede abortar un T.O. de forma segura en la distancia de pista remanente (dentro de ASDA)  Si se aborta antes de V1 la aeronave se detendrá en ASDA.  Si se aborta después de V1 la aeronave no logrará detenerse en el ASDA. Sigue…………  VELOCIDAD DE FALLA DEL MOTOR (VEF) Revisemos la velocidad V1 (velocidad de decisión)  Podemos sacar una conclusión de esto, a una velocidad menor que V1 se puede abortar de forma segura y a una velocidad mayor a V1 no se puede abortar en forma segura.  Parece no ser complicado definir esto, pero no es la única definición que tiene V1.  VELOCIDAD DE FALLA DEL MOTOR (VEF)  También tenemos que tomar en cuenta estas consideraciones para completar la definición de V1.  V1 es la velocidad a la cual una aeronave puede continuar el T.O. con un motor inoperativo de forma segura en la distancia remanente (TORA y TODA)  Si se produce una falla de motor después de V1 la aeronave podrá despegar de forma segura.  Si se produce una falla de motor antes de la V1, la aeronave NO PODRA despegar de forma segura en la distancia remanente. VELOCIDAD DE FALLA DEL MOTOR (VEF)  VELOCIDAD DE FALLA DEL MOTOR (VEF) ✓ Si no quedamos con las opciones viables podemos sacar un par de conclusiones. ✓ Si una falla se presenta antes de la V1 se debe abortar el despegue. ✓ Si la falla ocurre después de la V1 se debe continuar el despegue.  VELOCIDAD DE FALLA DEL MOTOR (VEF) ✓ Cuando la falla se presenta en la V1. La tripulación entonces tiene dos opciones, puede abortar, tendrá RWY suficiente. Puede continuar, tiene RWY suficiente para acelerar con un motor menos y despegar con éxito.  VELOCIDAD DE FALLA DEL MOTOR (VEF) ✓ Si estamos hablando de la condición más critica debemos mencionar aquí a la VEF, en relación a la V1. ✓ El momento más crítico en que se produce la falla es VEF sin embargo desde este momento hasta que se toma una decisión transcurre un lapso de tiempo y la aeronave sigue acelerando. ✓ Por eso que VEF, es normalmente unos pocos nudos menor que V1, en la situación más crítica. V1 CON CRITERIO DE PISTA COMPENSADA V1 CON CRITERIO DE PISTA COMPENSADA LO BUENO V1 CON CRITERIO DE PISTA COMPENSADA LO MALO V1 CON CRITERIO DE PISTA COMPENSADA LO BUENO V1 CON CRITERIO DE PISTA COMPENSADA LO MALO V1 CON CRITERIO DE PISTA COMPENSADA LIMITANTE V1 CON CRITERIO DE PISTA COMPENSADA V1 CON CRITERIO DE PISTA COMPENSADA LO MALO V1 CON CRITERIO DE PISTA COMPENSADA LO BUENO V1 CON CRITERIO DE PISTA COMPENSADA LO MALO V1 CON CRITERIO DE PISTA COMPENSADA LO BUENO V1 CON CRITERIO DE PISTA COMPENSADA LIMITANTE V1 CON CRITERIO DE PISTA COMPENSADA V1 CON CRITERIO DE PISTA COMPENSADA V1 CON CRITERIO DE PISTA COMPENSADA V1 CON CRITERIO DE PISTA COMPENSADA V1 CON CRITERIO DE PISTA COMPENSADA LIMITANTES V1 CON CRITERIO DE PISTA COMPENSADA V1 CON CRITERIO DE PISTA COMPENSADA VELOCIDAD SEGURA DE T.O. (V2)  VELOCIDAD SEGURA DE T.O. (V2) ✓ Velocidad mínima con la cual la aeronave puede realizar el ascenso inicial con un motor inoperativo. ✓ Ascenso de forma segura y cumpliendo con los gradientes mínimos de ascenso. ✓ La V2 debe ser alcanzada como mínimo a 35ft. Sobre la superficie de la RWY. ✓ Los gradientes mínimos de ascenso que debe poder sortear, con 01 motor inoperativo y con seguridad la aeronave son: ▪ Segmentos de T.O. ▪ Franqueamiento de obstáculos.  VELOCIDAD SEGURA DE T.O. (V2) ✓ Segmentos del T.O. son ciertas fases del ascenso inicial de la aeronave que deben cumplirse con unos gradiente mínimos de ascenso demandados por la regulación. ✓ Después del T.O. la aeronave debe cumplir estos gradientes de ascenso mínimos, independientemente si hay o no obstáculos y debe hacerlo con un motor inoperativo.  VELOCIDAD SEGURA DE T.O. (V2) ✓ Los gradientes mínimas de franqueamiento de obstáculos son gradientes establecidas específicamente para unas condiciones de obstáculos posterior al despegue que también deben ser cumplidas con el motor crítico inoperativo.  VELOCIDAD SEGURA DE T.O. (V2) ✓ V2 es la velocidad mínima para cumplir dichos gradientes de ascenso. ✓ Pero V2 dependiendo de las regulaciones puede no ser la velocidad más óptima. ✓ Para el ascenso con obstáculos en la trayectoria de ascenso se tiene las velocidades Vx y Vy. ✓ Como estamos en la condición de un motor inoperativo estas velocidades las denominamos Vxse y Vyse.  VELOCIDAD SEGURA DE T.O. (V2) ✓ Normalmente una velocidad superior a V2 dará un mejor rendimiento de ascenso. ✓ Por este motivo hay técnicas que aplican V2 más 10 kts. para mejorar el rendimiento de ascenso. ✓ Sin embargo en la condición de un motor inoperativo, no siempre habrá margen para acelerar a V2 + 10 knots. por lo tanto V2 es una velocidad aceptable. VELOCIDAD MÍNIMA CONTROL EN TIERRA.  VELOCIDAD MÍNIMA CONTROL EN TIERRA. ✓ Esta velocidad es la mínima a la cual una aeronave de más de un motor puede mantener control direccional adecuado ya sea en tierra o en vuelo con su motor critico inoperativo. ✓ Motor critico, ya sabemos que es el motor que al quedar inoperativo es el que más problemas causará para mantener el control direccional del avión. ✓ La VMC se subdivide en dos: La velocidad mínima de control en tierra. La velocidad mínima de control en el aire  VELOCIDAD MÍNIMA CONTROL EN TIERRA. Velocidad Mínima de Control en tierra (VMCG) ✓ “Es la velocidad mínima a la cual una aeronave en carrera de T.O., con el motor crítico inoperativo (el otro motor con potencia de T.O) puede mantener el control direccional con el uso del timón de dirección”. ✓ Analizando esta definición, podemos observar lo siguiente; una aeronave bimotor que durante la carrera de T.O. sufra la pérdida del motor crítico, en este caso es el M-1, producirá una fuerte tendencia de viraje a la izquierda. ✓ Para mantener el control direccional, el piloto debe contrarrestar esta tendencia por medio del timón de dirección. ✓ El timón de dirección es una superficie de control aerodinámica, su efectividad depende de la velocidad de aire que pasa a través de ella.  VELOCIDAD MÍNIMA CONTROL EN TIERRA. ✓ Cuanto mayor velocidad tenga el aire que pasa a través del timón de dirección más efectivo será, o sea más fuerza podrá aplicar para contrarrestar este empuje asimétrico. ✓ Si la aeronave se desplaza por la RWY a una velocidad IAS demasiado baja. ✓ El timón de dirección no tendrá suficiente efectividad como para contrarrestar el empuje asimétrico. ✓ La aeronave perdería el control direccional. ✓ El timón de dirección empieza a ser efectivo para mantener el control direccional en la VMCG.  VELOCIDAD MÍNIMA CONTROL EN TIERRA. Determinación de la VMCG: ✓ Cada aeronave multimotor se encuentra certificada con una cierta VMCG para su operación. ✓ El valor de esta velocidad esta determinado por varios factores y condiciones. El motor crítico debe estar inoperativo. El motor operativo debe estar con máxima potencia de T.O. El empuje asimétrico debe ser contrarrestado ÚNICAMENTE con el timón de dirección. La máxima desviación lateral con respecto a la pista no debe ser mayor a 30 ft. ✓ La IAS mínima a la cual se cumplan todas estas condiciones será establecida como la VMCG certificada de la aeronave.  VELOCIDAD MÍNIMA CONTROL EN TIERRA. Velocidad Mínima de Control en el aire (VMCA) ✓ “Velocidad mínima a la cual una aeronave en vuelo, con el motor crítico inoperativo (el otro motor con potencia de T.O) puede mantener el control y las cualidades de vuelo”. ✓ Aquí no solo se usa el timón de dirección sino también una técnica de alabeo. ✓ Para esta certificación también se considera al motor critico para establecer la VMCA, es el que mayores problemas de control direccional ocasiona. ✓ En vuelo puede emplearse banqueo hacia el motor operativo (Máximo 5° para no comprometer la capacidad de ascenso de la aeronave) y contrarrestar también la fuerza asimétrica de desviación ya que al hacer esto parte de la sustentación actúa al lado del motor operativo.  VELOCIDAD MÍNIMA CONTROL EN TIERRA. Velocidad Mínima de Control en el aire (VMCA) ✓ Para mantener el control de la aeronave en vuelo, el piloto debe hacer uso del timón de dirección y los alerones. ✓ Nuevamente en este caso, se recurre a dos superficies de control aerodinámico, cuya efectividad depende del aire que pasa a través de ellas. ✓ Si la aeronave vuela a una IAS demasiado baja, las superficies de control no tendrán suficiente efectividad para contrarrestar el empuje asimétrico. ✓ La aeronave seria incapaz entonces de mantener el control en vuelo. ✓ Las superficies de control son los suficientemente efectivas para mantener el control del avión y contrarrestar el empuje asimétrico a partir de la VMCA.  VELOCIDAD MÍNIMA CONTROL EN TIERRA. Determinación de la VMCA: ✓ Cada aeronave multimotor se encuentra certificada con una cierta VMCA para su operación. ✓ El valor de esta velocidad es determinado por varios factores y condiciones. ✓ Para determinar el valor de la VMCA: El motor critico debe estar inoperativo. El motor operativo debe esta con máxima potencia de T.O.. El empuje asimétrico puede ser controlado por el timón de dirección y los alerones. El ángulo máximo de banqueo permitido es de 5°. La aeronave debe ser capaz de mantener vuelo recto (mantener el rumbo). ✓ La IAS mínima a la cual se cumplan todas estas condiciones, será establecida como la VMCA certificada de la aeronave. VELOCIDAD MÍNIMA DE DESPEGUE (VMU) VELOCIDAD MÍNIMA DE DESPEGUE (VMU)  VELOCIDAD MÍNIMA DE DESPEGUE (VMU) ✓ Minimum Unstick speed. ✓ Velocidad mínima de despegue corresponde a la VLOF mínima. ✓ Es la velocidad mínima con la cual una aeronave puede despegar de forma segura. ✓ Al decir despegar, se entiende que la aeronave deja de tener contacto con la superficie de la RWY. ✓ Si una aeronave intenta despegar por debajo de la VMU puede enfrentarse a diferentes problemas como: ꭓ Tailstrike ꭓ Incapacidad de ascender. ꭓ Problemas de control.  VELOCIDAD MÍNIMA DE DESPEGUE (VMU) Tailstrike: ✓ Se puede producir si se intenta despegar por debajo de la VMU. ✓ La aeronave puede que no logre desarrollar suficiente sustentación para salir al vuelo. ✓ Al efectuar la rotación puede ocurrir que la tripulación exceda la actitud de despegue normal. ✓ Produciéndose así un Tailstrike (golpe de cola).  VELOCIDAD MÍNIMA DE DESPEGUE (VMU) Incapacidad de ascender: ✓ Puede ser que el Efecto Suelo permita a la aeronave salir al aire antes de la VMU. ✓ Sin embargo las características de vuelo y el régimen de ascenso pueden ser inadecuados. ✓ Puede que la aeronave se mantenga en efecto suelo con actitud de despegue sin poder ascender más. ✓ Lo cual es muy peligroso.  VELOCIDAD MÍNIMA DE DESPEGUE (VMU) Problemas de control: ✓ Al volar por debajo de la VMU, puede que algunas superficies aerodinámicas (alerones, elevadores, timón de dirección), no sean lo suficientemente efectivas como para proporcionar un control adecuado en vuelo. ✓ Si esto ocurre muy cerca de a superficie de le RWY, puede ocasionar que los motores o el ala impacten contra la RWY. VELOCIDAD DE DESPEGUE (Lift-off speed) VELOCIDAD DE DESPEGUE (Lift-off speed)  VELOCIDAD DE DESPEGUE (VLOF o Lift-off speed) ✓ Esta velocidad corresponde a la velocidad a la cual la aeronave deja efectivamente de estar en contacto con la superficie de la RWY. ✓ VLOF debe ser seleccionada de forma que permita que la aeronave continúe su ascenso inicial de forma segura y con un régimen de ascenso aceptable.  VELOCIDAD DE DESPEGUE (VLOF o Lift-off speed) Relación entre VR y VLOF: ✓ VR es la velocidad a la cual se inicia el cabeceo arriba para establecer la actitud de T.O. ✓ VLOF es la velocidad ala cual la aeronave deja de estar en contacto con la superficie de la RWY. ✓ VLOF > VR. VELOCIDAD MÁXIMA DE NEUMÁTICOS (Tire limit speed) VELOCIDAD MÁXIMA DE NEUMÁTICOS (Tire limit speed)  VELOCIDAD MÁXIMA DE NEUMÁTICOS (Tire limit speed) ✓ Corresponde a la velocidad máxima a la que pueden rotar las llantas sobre la RWY. ✓ Máxima velocidad a la que estos pueden permanecer en contacto con la RWY. ✓ El superar esta velocidad puede causar la deformación o explosión de los mismos. ✓ Esta limitación debe ser tenida en cuenta para determinar la V1 y VR VELOCIDAD MÁXIMA DE ENERGÍA DE FRENADO. VELOCIDAD MÁXIMA DE ENERGÍA DE FRENADO.  VELOCIDAD MÁXIMA DE ENERGÍA DE FRENADO. ✓ Velocidad máxima a la cual los frenos pueden ejercer un frenado constante hasta detener la aeronave. ✓ La función de los frenos es convertir la energía cinética en calor y disiparla. ✓ Si se excede, los frenos pueden presentar diferentes problemas: Pérdida de efectividad. Fuego en los frenos. Daño en los neumáticos. ✓ Los frenos tienen un limite de energía que pueden absorber. VELOCIDADES OPERATIVAS  VELOCIDADES OPERATIVAS ✓ En una aeronave tenemos "velocidades operativas“. ✓ Para cada maniobra, etapa del vuelo, fase, existe una velocidad. ✓ Para realizar una maniobra se debe conocer las limitaciones así como que rango de velocidades permitido o limitado. ✓ Por lo general, las velocidades más escuchadas son V1, VR, V2. ✓ Pero hay más velocidades.  VELOCIDADES OPERATIVAS ✓ Cada Aeronave posee su tabla de valores característicos respecto a velocidades. ✓ De estas velocidades van a depender de múltiples factores como, la altitud de operación, peso de la aeronave, temperatura ambiente, etc. ✓ Se les denomina por términos estándar usados para definir velocidades operacionales de toda aeronave. ✓ Se utilizan para maximizar la seguridad de la aviación y el rendimiento de la aeronave.  VELOCIDADES OPERATIVAS ✓ V1: Velocidad. de decisión. Decisión de despegar o abortar. ✓ V2: Velocidad de seguridad del despegue. Se despega y se debe alcanzar esta velocidad, en caso de fallo de motor se podrá maniobrar. ✓ VFE: Velocidad máxima permitida con flaps extendidos. ✓ VLE: Velocidad máxima permitida con tren desplegado.  VELOCIDADES OPERATIVAS ✓ Vs: Velocidad de pérdida o mínima sustentación. ✓ Vso: Es la Vs, pero en configuración de aterrizaje. ✓ VS1: Velocidad de pérdida o velocidad mínima en vuelo estable para la cual la aeronave aún es controlable en una configuración específica. ✓ Vx: Velocidad de mejor ángulo de ascenso. (Se alcanza mayor altitud en relación con la distancia horizontal recorrida).  VELOCIDADES OPERATIVAS ✓ VXSE: Velocidad de mejor ángulo de ascenso, con motor crítico inoperativo en bimotores. ✓ Vy: Velocidad de mejor régimen de ascenso. ✓ VYSE: Velocidad de mejor régimen de ascenso, con motor crítico inoperativo en bimotores.  VELOCIDADES OPERATIVAS ✓ VAPP: Velocidad de aproximación final o VREF, esta velocidad protege al avión de la pérdida en 1.3 veces sobre la VSO. ✓ VD: Velocidad operaciones en turbulencias. ✓ VF: Velocidad con flaps. Velocidad máxima a la que puede operar la aeronave con los flaps extendidos. ✓ VLO: Velocidad máxima con el tren de aterrizaje en operación, es decir, mientras se sube o baja el tren de aterrizaje.  VELOCIDADES OPERATIVAS ✓ VMC: Velocidad mínima de control con el motor crítico inoperativo. ✓ VMCA: Velocidad de mínimo control en el aire. La mínima velocidad a la que la dirección del avión es controlable. ✓ VMCG: Velocidad mínima de control en el suelo. Es la velocidad más baja a la que el despegue puede continuarse con seguridad, después de una falla del motor durante la carrera de despegue. Por debajo de VMCG y con falla de un motor, se debe disminuir la potencia al mínimo para no salirse de la pista. ✓ VMCL: Velocidad mínima de control en configuración de aterrizaje con un motor inoperativo.  VELOCIDADES OPERATIVAS ✓ VNE: Velocidad de nunca exceder, velocidad máxima de la aeronave antes de la posibilidad de daños estructurales. Indicada con color rojo. Velocidad es específica para cada aeronave. ✓ VNO: Indica el rango de operación normal pero su importancia es la MÁXIMA VELOCIDAD DE CRUCERO ESTRUCTURAL. VNO se especifica como el límite superior del arco verde. Velocidad específica al modelo de la aeronave. El rango después de la VNO está marcado en el velocímetro como un arco amarillo desde la VNO a la VNE. ✓ VR: Velocidad de Rotación. Se comienza a levantar la nariz y así aumentar el ángulo de ataque.  VELOCIDADES OPERATIVAS ARCO BLANCO: ✓ Rango de velocidades con flaps extendidos. ✓ Por encima de arco blanco, tenemos posibilidades de dañar los flaps. ✓ El extremo inferior de este arco corresponde a la velocidad de pérdida con los Flaps totalmente extendidos, MTOW, motor IDLE y tren de aterrizaje abajo (VSO). ✓ El extremo superior indica la velocidad límite de extensión de los Flaps (VFE). ✓ Los Flaps deben desplegarse únicamente en el rango de velocidades del arco blanco. ✓ Las velocidades de aproximación y aterrizaje suelen estar V2 comprendidas en el arco blanco.  VELOCIDADES OPERATIVAS ARCO VERDE: ✓ Velocidades de operación normal del avión. ✓ La mayoría del tiempo del vuelo ocurre en este rango. ✓ El extremo inferior corresponde a la velocidad de pérdida con el con flaps arriba, peso máximo, motor en Idle y el tren de aterrizaje abajo (VS1). ✓ El extremo superior marca el límite de velocidad normal de operación límite que no debe ser excedido. ✓ En este rango de velocidades el avión no tendrá problemas estructurales en caso de turbulencias moderadas. V2  VELOCIDADES OPERATIVAS ARCO AMARILLO: ✓ Margen de precaución. ✓ En este rango de velocidades solo se puede volar en aire no turbulento y aún así no debe realizarse maniobras bruscas que podrían dañar el avión. V2  VELOCIDADES OPERATIVAS LINEA ROJA: ✓ Velocidad máxima de vuelo de la aeronave o Velocidad de nunca exceder (VNE). ✓ Esta velocidad no debe ser nunca rebasada para evitar daño estructural a la aeronave. ✓ Este límite viene impuesto por la capacidad de resistencia de las alas, estabilizadores, tren de aterrizaje, etc. LINEA AZUL: ✓ Mejor velocidad de régimen de ascenso con motor crítico inoperativo y máximo peso a nivel de mar. ✓ Esta es la franja que debemos sobrepasar al despegar, es V2 decir V2.  FIN DE LA SESIÓN 5 GRACIAS POR SU ATENCIÓN ALAS Y BUEN VIENTO