Assistenza al volo
Su Assistenza al volo, rivista edita da ANACNA ( sindacato operatori ATC ), vennero riportati gli argomenti trattati durante il loro congresso ad Abano terme nel Febbraio 1992.
Grazie al loro invito, ebbi occasione di rispondere ad alcuni quesiti di loro interesse.
PROBLEMATICHE DI CONDOTTA DEL VOLO
CORRELATE AD OPERAZIONI ATC
Com.te Gianni Guiducci – Commissione Tecnica AIPAG
Ringrazio l’ANACNA per l’invito a questa riunione. Secondo me, secondo i piloti, ma anche secondo voi che mi avete invitato, questi incontri sono estremamente utili. Di solito noi, piloti e controllori, ci sentiamo alla radio, dalle estremità di un altoparlante o di una cuffia, ma io spero che l’incontro di oggi non sia una eccezione. Sviluppiamo questo tipo di incontri, cerchiamo di essere sempre più amici, di parlarci.
Cerchiamo di conoscere, piloti e controllori, i rispettivi problemi, di capirli e di risolverli insieme.
Mi sono stati affidati dei temi da sviluppare che riguardano la condotta operativa del volo a fronte di istruzioni ATC. Iniziamo dalla velocità. Voi sapete che in una cabina di pilotaggio esistono molti strumenti. Nella Fig. 1 sono rappresentati un anemometro, un altimetro, un variometro. L’anemometro, che indica la velocità, non è altro che un cerchio graduato con due scale di velocità. In quello del disegno, ad esempio, sono indicati i nodi ed il numero di Mach. Quando il controllore richiede al pilota di mantenere una determinata velocità, questi ottempera utilizzando la manetta dei motori e l’assetto o la configurazione dell’aeromobile. Questa velocità è però la velocità indicata (IAS), cioè lo strumento indica 250 Kts, ma in realtà l’aeromobile nella massa d’aria in cui si muove non ha 250 Kts. Non solo, ma poiché si trova in una massa d’aria che comunque si sposta (il vento), sul suolo avrà una velocità diversa, e cioè la “ground speed” (quella che viene indicata sugli schermi radar).
Ritorniamo alla IAS: se devo mantenere 250 Kts farò in modo che questo valore rimanga fisso nell’anemometro. Però man mano che l’aereo si allontana dalla superficie terrestre e si porta in alto troverà aria più rarefatta, le molecole sono in numero minore per cm quadrato. Poiché l’anemometro opera con delle differenze di pressione – pressione dinamica e pressione statica, più la dinamica stessa e la pressione statica che sta all’interno dello strumento – una capsula prende queste differenze di pressione ed il risultato è l’indicazione della lancetta dello strumento. Vediamo però cosa succede. Quando sono vicino al terreno, i 250 Kts sono reali e sono anche la mia vera velocità all’aria (TAS, True Air Speed), ma man mano che mi alzo vi sarà una differenza sempre maggiore tra la velocità richiesta e la velocità vera che l’aeromobile mantiene rispetto alla massa d’aria in cui si sposta. Il calcolo per ottenere la TAS dalla IAS (o altri tipi di velocità che qui non ci interessano) viene effettuato attraverso il regolo di navigazione (un cerchio di plastica con numeri graduati) oppure ricorrendo ad altri sistemi molto più moderni (strumenti che indicano direttamente la TAS sui displays, come il VLF Omega e l’INS). Osserviamo la tabella (Tab. 1): in basso è riportata la IAS, verticalmente le diverse quote (altitudini, livelli di volo). Come si vede, per uno stesso valore di IAS (200, 250, 300 Kts), le TAS in dipendenza della quota sono superiori. Qual’è il problema? Facciamo un esempio. Due aeromobili in arrivo stanno dirigendo verso lo stesso determinato punto, un VOR; tra di loro vi è una differenza di 5000 piedi. Dobbiamo effettuare uno spaziamento longitudinale per l’atterraggio: l’aeromobile più alto viene istruito a mantenere 250 Kts, quello più basso ha 280 Kts. Vediamo la tabellina.
L’aeromobile ridotto a 250 Kts, che si trova a 30.000 ft (è naturalmente solo una ipotesi), in realtà ha 410 Kts di velocità all’aria, l’altro aeromobile, che si trova a 25.000 ft, ha 385 Kts di TAS. Come vedete, la differenza di velocità reale si è ridotta a 25 Kts. Per aeromobili con stessa IAS esiste una regola molto semplice: una differenza, tra due aeromobili, di 5000 ft (velocità IAS uguale) comporta un 10% in più di TAS per l’aeromobile più alto.
Ad esempio, a 25.000 ft e 250 Kts di IAS la corrispondente TAS è 355 Kts; a 30.000 ft, sempre con IAS di 250 Kts, la corrispondente TAS è di 382 Kts; ciò comporta una differenza di 27 Kts tra i due aeromobili, cioè il 10% in più di 250 Kts di IAS.
In altre parole, alla stessa velocità indicata l’aeromobile più alto in realtà vola di 30,25,20 Kts più veloce di quello che si trova più in basso di 5000 ft.
Con velocità diverse ovviamente la proporzione cambia. Facciamo un esempio: l’aeromobile A si trova a 25.000 ft con 300 Kts di IAS; la sua TAS sarà di 415 Kts. L’aeromobile B si trova a 30.000 ft e vola con una IAS di 250 Kts; la corrispondente TAS sarà di 382 Kts. La differenza di velocità fra i due aeromobili sarà quindi in realtà di 33 Kts, mentre la IAS ci indica una differenza di ben 50 Kts.
Passiamo ora al problema dell’evitamento del traffico opposto allo stesso livello. Due aeromobili, aeromobile A ed aeromobile B (Fig. 2), per semplificare dello stesso tipo e con identica velocità (450 Kts), sono in conflitto: navigano uno di fronte all’altro allo stesso livello. La velocità relativa dei due aerei, essendo opposti, è la somma delle due velocità, cioè 900 Kts. Il controllore si accorge del conflitto ed in genere si comporta così: istruisce un aeromobile a virare immediatamente. Vediamo però cosa succede facendo riferimento alla Fig. 2. Almeno 9 secondi sono impiegati dal controllore per dare le istruzioni di virata (in ciò comprendiamo la scoperta del conflitto, la reazione, l’afferrare il microfono e la trasmissione delle istruzioni); altri 3 secondi sono necessari al pilota per intervenire all’istruzione di virata, ammesso che non sia distratto da altro problema e possa agire con rapidità sui comandi. Consideriamo che viri con 30 gradi di banco (con una inclinazione alare cioè di 30 gradi) che è il massimo consentito per un aeromobile in volo strumentale. Al momento della chiamata (punto 1° se osserviamo il disegno della figura) la distanza tra i due aeromobili era di 14 NM. Calcolato il raggio della virata massima di un aeromobile a 450 Kts, abbiamo come risultato che 37 secondi dopo l’inizio di tutta l’operazione gli aeromobili si trovano nel punto più vicino tra loro (punto 3° in figura) cioè ad una distanza di 3 miglia. Da 14 le miglia sono diventate 3!
Quale potrebbe essere un’azione migliore? Si potrebbe istruire l’aeromobile a salire o scendere. Però, secondo me, la discesa è da evitare; perché nell’istante in cui il pilota porta avanti il volantino, l’aereo tende a scendere, ma ciò provoca delle accelerazioni negative, cioè, come si dice, il pilota “va via di testa”. Ciò’ significa però che anche tutti gli oggetti che sono a bordo cominciano a volare, rimangono in alto, mentre l’aereo scende rapidamente. Questi oggetti prima o poi ricadono giù, colpendo anche i passeggeri; è meglio evitare ciò. Il mio suggerimento, nello specifico caso, è far salire l’aereo, che ha così una accelerazione positiva (testa-piedi), i passeggeri rimangono ben saldi nei propri sedili, gli oggetti non si muovono, abbiamo una separazione quasi immediata, i due velivoli si passano ben staccati fra di loro.
Altro argomento che mi è stato chiesto di trattare riguarda l’evitamento delle zone di maltempo, dei temporali, dei CB (cumulinembi). Guardiamo la Fig. 4, che rappresenta una formazione temporalesca lungo la rotta, così come vista sul radar meteorologico del pilota: a 40- 45 miglia di distanza viene rappresentato un temporale. La cosa che deve fare è cercare di evitarlo. Si può evitare il CB passando sopra (o anche sotto). Infatti se noi prendiamo il TOP della nuvola e aggiungiamo un 1/3 di questa distanza si dovrebbe raggiungere uno stato di quiete dell’aria. In realtà molte volte non è così, per cui i piloti tendono quasi sempre ad aggirare il CB. Ma da quale parte? Le situazioni sono le più disparate, vi potrebbero essere aree vietate, altri traffici, altre aerovie, l’allontanamento dalla rotta potrebbe essere considerevole.
Sono le condizioni particolari del momento a far propendere il pilota per una direzione piuttosto che per un altra, sono una serie di impulsi che provengono dall’esterno. Vediamo uno dei tanti motivi, servendoci della Fig. 5, in cui sono rappresentati due tipi di formazioni temporalesche. Sono due cumulinembi ma, con una differenza sostanziale fra loro. Uno è quello con la forma nota che sembra contenere sopra un’incudine. Questo si muove piano piano, è statico. Non crea grossi problemi perché si conosce la sua posizione e si può quindi aggirarla. Il problema grosso invece riguarda l’altro tipo di temporale. Non so se avete mai visto un piccolo strumento che usano gli imbianchini, formato da due tubicini a 90 gradi. Uno di questi tubicini viene introdotto nell’ampolla con la vernice e nell’altro si soffia. L’aria che esce dal primo tubo butta fuori la vernice, che serve per fare piccoli ritocchi. La stessa cosa succede per questo tipo di nubi temporalesche, con la differenza che qui c’è una corrente a getto di 30/100 nodi. Pensate alla forza, all’energia che ha in sé. Non solo, ma crea dei figli, dei pargoletti che man mano crescono: infatti il CB tenderà ad esaurirsi, ma il suo posto sarà preso da altri CB, nati dalle sue costole e così via. Quindi, a causa di questa continua riproduzione, tale tipo di temporale dura per un notevole arco di tempo e si sposta rapidamente. Per un pilota la regola è evitarlo cercando di passare (anche in VMC) nella zona libera, senza raschiare né i cumuli né la sua coda perché là si troverà sicuramente turbolenza, acqua, ghiaccio (che costringe a mettere in funzione il sistema antighiaccio, con altri problemi), ecc. La tendenza del pilota è però quella di passare sopravento, dove il più delle volte non troverà nemmeno turbolenza. Può darsi che esistano altre problematiche, che si allunghi di 100 miglia per arrivare a destinazione, con problemi di carburante, oppure che esistano zone vietate, altre aerovie, altro traffico. Cosa fare? Credo che quando il controllore ha a disposizione una serie di livelli liberi non dovrebbero esserci grossi problemi, anche se tutti i piloti cercheranno di evitare dalla stessa parte. Se però il traffico è intenso esisteranno sicuramente dei problemi ed è quindi indispensabile, per i piloti, la collaborazione del controllore, del radar. Il pilota chiede: vorrei spostarmi per tante miglia con tale prua. È qui che deve esistere la collaborazione fra pilota e controllore: richiesta del pilota che ha certamente problemi, cognizione da parte del controllore della problematica.
Vediamo ora la differenza tra angolo di salita e rateo di salita. Mentre la discesa può essere impostata in vari modi, si possono anche fare 15000 ft al minuto, per la salita è diverso. Osserviamo la Fig. 6: alla stessa macchina chiedo di salire una volta con il massimo angolo, una volta con il massimo rateo. Con il massimo rateo il pilota metterà una velocità superiore e sarà in grado di raggiungere così in minor tempo la quota prevista; con il massimo angolo invece si tende a raggiungere la stessa quota percorrendo una distanza minore. Ad esempio, nel caso io debba attraversare un punto in una distanza minima (perché magari esiste un ostacolo), userò il massimo angolo, nel caso invece mi serva liberare rapidamente un livello userò il massimo rateo.
Vediamo la discesa. Può essere effettuata una discesa lunga, di grande distanza, o una discesa più ripida. Imposto i miei parametri in funzione della velocità con cui sto viaggiando e, di conseguenza, imposto il rateo per perdere una determinata quota nell’arco di questa distanza che devo percorrere in un determinato tempo. Sto volando ad una velocità di 180 Kts, cioè percorrono 3 miglia al minuto. Poiché la distanza da coprire è di 30 NM impiegherò 10 minuti: da livello 300 – ad esempio – devo scendere a 3000 ft al minuto per trovarmi esattamente nel punto da me programmato o dove sono stato autorizzato dal controllore.
Un altro quesito: è meglio intercettare il “glide-slope” dell’lLS da sotto o da sopra? Tre esempi per tre aerei: quello che arriva sul “glide” da sotto, quello che arriva da sopra e quello che arriva già livellato ed è costretto, quindi, a fare una traiettoria decisamente più evidenziata verso il basso. Diciamo subito che sarebbe opportuno evitare questi ultimi due casi.
Grosso modo, per una inclinazione di ILS di 2,82 gradi (diciamo 3 gradi)
corrispondono, per ogni miglio di velocità, 300 ft. Con un aereo a 120 Kts debbo scendere a 600 ft al minuto; a 180 Kts debbo scendere a 1200 ft al minuto. Quest’ultima non è una condizione normale di velocità, ho un parametro che non è nel mio standard. Il mio aereo si è trovato nella condizione, considerata la distanza, di andare a prendere il “glide-slope” ad una velocità molto bassa e quindi è in grado di effettuare una discesa più ripida del normale per intercettarlo (120 Kts, 600 ft al minuto). L’altro aeromobile si è trovato allo stesso punto ad una velocità molto alta. Ha dovuto prima ridurre, percorrendo altra strada, e quando può iniziare a scendere è costretto ad aumentare il suo rateo non trovandosi nella condizione ottimale del precedente aereo ma alcune miglia dopo.
La soluzione migliore richiederebbe quindi di poter intercettare il “glide” da sotto: ciò significa che qualunque sia la distanza, un pilota potrà cosi rispettare. la sua ultima minima, cambiare lentamente la sua configurazione e stabilizzarsi sul sentiero di discesa nella maniera più conveniente.
Con l’arrivo dell’MLS ogni pilota sarà libero di scegliere le sue traiettorie. Ma questo in teoria; in pratica dovranno ancora essere stabilite tante cose e credo che i problemi maggiori saranno dei controllori.
Mi è stato chiesto, infine, se è più conveniente fare una virata con un dato bank o una virata a tanti gradi al secondo.
Al giorno d’oggi però non esiste più la dicitura “tanti gradi al secondo” o, meglio, i sistemi che abbiamo a bordo non ce lo dicono più. Oggi si vola per assetti ed è scomparso (almeno nelle strumentazioni più sofisticate) un vecchio strumento, il virosbandometro, per il calcolo dei gradi delle virate al secondo.
