¿Afecta el viento de frente a la pendiente de ascenso?

Cuando estudiaba para mi examen PPL de alemán, me encontré con esta pregunta:

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Para aquellos que no hablan alemán, intentaré traducir la pregunta, pero tengan paciencia conmigo, ya que es un poco exigente lo que estoy tratando de transmitir aquí:

Durante el vuelo en una pista recta con velocidad constante

  1. el viento en contra aumentará la pendiente de ascenso
  2. el viento en contra disminuirá la pendiente de ascenso
  3. el viento en contra aumentará la distancia necesaria para descender 50 m
  4. el viento de frente no afecta en absoluto la pendiente de ascenso

Como puede ver, se supone que la respuesta 4 es la correcta. No estoy de acuerdo, así que comencé a buscar una razón, pero no pude encontrar nada útil. Permítanme explicar mi tren de pensamientos:

Realmente no sabía el "gradiente de ascenso", siempre usaba los dos términos "ángulo de ascenso" y "velocidad de ascenso". Por lo tanto, estoy tratando de averiguar cuál es el gradiente de ascenso. El sentido común me hace pensar que es lo mismo que el ángulo de ascenso (la pendiente suena como un ángulo). Esta opinión está respaldada por los SID, que tienen un PDG (Procedure Design Gradient) que se da en porcentaje, al igual que el gradiente de ascenso.

Suponiendo que la pendiente de ascenso sea de hecho la misma que el ángulo de ascenso, la única forma de confirmar la respuesta "correcta" es tomando la distancia recorrida durante el ascenso en relación con el aire, no con el suelo (el ángulo de ascenso es definida como la altura ganada dividida por la distancia horizontal recorrida en un tiempo determinado). Esto significaría que se usa con IAS, en lugar de GS, lo que en mi opinión no tiene absolutamente ningún sentido ("Oye, mira, esa montaña está a 10 NM de distancia, estamos subiendo a 600 pies/min. y vamos a 100 KIAS y necesitamos 3500 pies más para ir por encima, ¡estamos todos bien!" - Bueno, agregue un viento de cola de 25 nudos, el piloto aún pensaría que está listo para ir, pero resultaría en CFIT ...).

La pregunta que tengo es: ¿Cómo es la respuesta 4 la correcta?

SI "velocidad constante" en la pregunta significa IAS constante, entonces la respuesta #1 es correcta SI "gradiente de ascenso" se define en relación con el suelo, pero #4 es correcta SI "gradiente de ascenso" se define como relativo al aire. Si "velocidad constante" significa velocidad respecto al suelo constante, entonces el #4 es correcto. No sé en qué definiciones se basa la prueba alemana, pero en el mundo real, un viento de frente te da una mejor pendiente de ascenso y un viento de cola peor; El "gradiente de ascenso" que NO está relacionado con el suelo es inútil hasta que se aplique cualquier corrección que lo relacione con el suelo. Yo habría respondido #1.
@RalfJ mis pensamientos, precisamente. ¡Así que estoy confundido!
Encontré este hilo en PPRuNe discutiendo la diferencia entre el gradiente de ascenso y el ángulo de la ruta de vuelo. Parece que bajo EASA "gradiente" se utiliza para los datos de rendimiento de la aeronave y se expresa con referencia al aire. Cuando se usan en referencia al suelo para salvar obstáculos, aparentemente prefieren el "ángulo de trayectoria de vuelo". Aparentemente, esto es diferente del uso de la FAA, que usa gradientes para algunas cosas y ángulos para otras.
Si sube un tramo de escaleras en un crucero que viaja a 50 nudos, ¿la velocidad del crucero afecta la inclinación de las escaleras?
El viento de frente y el viento de cola importan. Un avión con una entrada en pérdida de 40 mph que navega con un viento de frente de 50 mph parecerá ascender verticalmente, como un helicóptero. (Este suele ser el caso de los Super Cubs en Alaska). "Suponiendo que la pendiente de ascenso sea de hecho la misma que el ángulo de ascenso" . He tenido acercamientos con vientos de 35 mph donde casi aterricé verticalmente; la carga fue otro problema.
"La pregunta que tengo es: ¿Cómo es la respuesta 4 la correcta?" -- que no es. El hecho de que EASA haya decidido que el "gradiente de ascenso" debe definirse en relación con la masa de aire no significa que sea la definición más correcta o lógica de ese término. Considere reformular la pregunta a "¿La respuesta 4 es realmente la correcta, a) en términos de las definiciones de EASA y b) en términos de la definición más comúnmente aceptada de "gradiente de ascenso"?
@TomMcW: su comentario bajo esta pregunta debería ser una respuesta.
Si la actitud de la aeronave no cambia y el ángulo de ataque no cambia, la pendiente no cambia. Eso es completamente intuitivo si ignoras el planeta en movimiento debajo. La pregunta (y la respuesta 'correcta') implica que este es el marco de referencia correcto para usar, pero no lo dice directamente.

Respuestas (6)

El gradiente de ascenso es la relación entre el aumento de altitud y la distancia horizontal a través del aire, no sobre el suelo. La definición utilizada por la CAA del Reino Unido en CAP 698 es:

Gradiente de subida

La relación, en las mismas unidades de medida, expresada en porcentaje, obtenida de la fórmula: -

Degradado = Cambio de altura Distancia horizontal × 100 %

Si tiene viento de frente o de cola, no hay diferencia en su gradiente de ascenso porque su avión se mueve en relación con la masa de aire.

El gradiente de ascenso no es lo mismo que la velocidad de ascenso, aunque están relacionados. La velocidad de ascenso es la altitud durante un período de tiempo, la pendiente es el ascenso sobre la distancia recorrida. Hay otra pregunta que cubre la diferencia con más detalle.

Tienes razón cuando la distancia horizontal se mide en relación con el aire. Como señalé en mi pregunta, esto no tiene sentido para mí, ya que creo que debería medirse en relación con el suelo.
Estás leyendo demasiado en él. La pregunta está formulada de manera que intente determinar si comprende lo que significa la pendiente de ascenso. Tienes que entender cómo se usa en contexto, entonces tendrá sentido.
Bueno, pensé que sí. Para mí es una cifra importante saber determinar si puedo superar un obstáculo sin empezar a dar vueltas o no. O si puedo volar un SID que requiere cierto gradiente de ascenso. Si hay viento en contra, podré hacer una pendiente de ascenso más alta (según tengo entendido). ¿Estarías en desacuerdo conmigo en eso? No entiendo el contexto al que te refieres aquí, lo siento...
Su pensamiento es correcto, debe tener en cuenta los vientos de frente y de cola al calcular el franqueamiento de obstáculos. Este artículo puede ayudar: expertaviator.com/2011/02/03/…
Puedo ver su confusión, pero la razón por la que el gradiente de ascenso es relativo al aire es porque tiene que ver con el rendimiento de la aeronave, la eficiencia y la posibilidad de inducir una entrada en pérdida. El suelo no tiene nada que ver con nada de esto, pero tu movimiento relativo al aire sí. Si desea tener una conversación sobre por qué estas son las consideraciones para ese término, puede intentar contactarnos en el chat: chat.stackexchange.com/…
Su definición declarada no respalda la parte de su respuesta que es clave para responder la pregunta del OP, "distancia horizontal a través del aire, no sobre el suelo". ¿Tiene una fuente para respaldar esa parte de su respuesta?
¡Gracias por señalar que @DJohnM, cortar y pegar un PDF no siempre funciona como se esperaba!
Entonces, al observar la fórmula que publicó desde su enlace, el término "Distancia horizontal" debe definirse correctamente para determinar la respuesta. En mi opinión, la "Distancia horizontal" se mediría a través del suelo, en cuyo caso el viento la cambiaría. Es un término ambiguo como lo es ahora.
Admito que han pasado casi 20 años desde que obtuve mi IFR y más de 15 desde la última vez que volé, pero los cálculos para el franqueamiento de obstáculos claramente se benefician con el viento de frente y sufren con el de cola, por lo tanto, con el viento de frente uno puede despejar un obstáculo antes.

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Del Manual del piloto de la FAA, el término más cercano utilizado es Ángulo de ascenso (AOC). En qué se diferencia de un jet a un propulsor, y que TAS y Thrust Excess ( T mi ) son los únicos factores.
Airbus utiliza el término Air Climb Gradient ( γ a ) por lo mismo.

El viento no es un factor.

Alcanzar el máximo AOC (TAS en el T mi , es decir, V y ) asegurará que la aeronave esté en su trayectoria de vuelo más empinada. (Tenga en cuenta que se utiliza TAS, y no GS). Cualquier viento en contra entonces es una bonificación.

Marco de referencia piloto

Un viento en contra ralentiza el vuelo (se tarda más en alcanzar el obstáculo), pero el AOC ( γ a ) sigue siendo el mismo:

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La misma idea se usa para los descensos y para calcular la parte superior del descenso.

Marco de referencia del observador terrestre

El viento no afecta el gradiente de ascenso en el aire como se muestra arriba, sino el gradiente de ascenso en tierra ( γ gramo ).

1.3.4. Efecto de viento

Una componente de viento constante no influye en la velocidad de ascenso, pero cambia la trayectoria de vuelo.

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— Operaciones de Vuelo de Airbus. " Cómo familiarizarse con el rendimiento de las aeronaves" . (2002).

¿Tiene alguna evidencia de que así es como la pregunta (o cómo la OACI) pretendía usar el término "gradiente de ascenso"? Algunas cosas se miden en relación con el aire y otras en relación con el suelo. Estamos tratando de averiguar cuál es este. Tampoco es "correcto" per se, es solo la definición y el uso correctos de la palabra... Así que necesitamos un diccionario o una definición oficial (y un enlace si lo tiene).
La capacidad de superar una tormenta, la capacidad de despejar el tráfico, la capacidad de despejar turbulencias, no se trata solo de despejar obstáculos que solo están en el suelo. Todo lo anterior a menudo existe en la misma masa de aire en la que se encuentra, por lo que necesita conocer su tasa de ascenso en relación con el aire para despejarlos. Pero nuevamente, no tengo idea de cómo se pretende usar la definición (porque ambas son útiles en ciertas circunstancias), es por eso que dije que es importante que vinculemos una definición autorizada.
Esa es una buena investigación, ¡gracias!

El gradiente de ascenso se ve afectado por la componente del viento a lo largo de la trayectoria de vuelo. La tasa de ascenso no lo es. La pendiente cambia con el viento porque el viento afecta la velocidad respecto al suelo, y la pendiente es básicamente (velocidad de ascenso)/(velocidad respecto al suelo). Tasa de ascenso y velocidad respecto al suelo expresadas en las mismas unidades, por supuesto.

Totalmente cierto. Una aeronave con una entrada en pérdida de 50 mph que navega con un viento de frente de 60 mph parecerá ascender verticalmente. "Suponiendo que la pendiente de ascenso sea de hecho la misma que el ángulo de ascenso". He tenido acercamientos con vientos de 35 mph donde casi aterricé verticalmente; la carga fue otro problema.

Si encuentra un viento en contra en un ascenso para el que desea ascender a una IAS constante, con el aumento en el flujo de aire en relación con la aeronave, verá un aumento en la IAS, por lo tanto, lance para la misma IAS a la que estaba escalando antes. el viento en contra, estará en un ángulo más pronunciado con respecto a la horizontal de la tierra. El rendimiento de ascenso en lo que respecta a la velocidad de ascenso no cambiará, pero definitivamente el ángulo.

Para obtener el mejor ángulo de ascenso, es decir, Vx para sortear un obstáculo, sería de gran ayuda para usted. El viento de frente reducirá su velocidad respecto al suelo, por lo que cubrirá menos terreno ya que Vx es, por definición, la ganancia de altura frente a la distancia respecto al suelo cubierta.

El cambio de tono de la ráfaga de viento en contra es solo temporal. En un viento de frente constante, la inclinación hacia el horizonte es lo mismo que sin viento de frente, es el ángulo de ascenso WRT el suelo el que cambia, ergo, la velocidad de ascenso no cambia.

En una nota más ligera, podemos centrarnos en el término "Steiggradienten".

La traducción literal es "gradiente de subida", que podría interpretarse como "velocidad de subida" para un ajuste de aceleración dado , a una velocidad aerodinámica constante.

La respuesta 3 trata de "Strecke" o "ruta o distancia" recorrida para hundirse 50 metros, pero es incorrecta.

Cuando uno se aleja de la definición más ampliamente aceptada de gradiente (elevación sobre carrera) basada en la distancia del suelo , entonces

Steiggradienten = Tasa de Ascenso/ Velocidad Indicada (metros/segundo)

Esencialmente, este es el ángulo con el horizonte que se verá para una configuración de potencia y tono dada. El viento en contra no afectará esto, pero

el viento en contra ciertamente afectará la velocidad respecto al suelo o TAS

Los elementos que necesitamos limpiar son generalmente puntos fijos en el suelo.

El viento afectó negativamente al gradiente de ascenso (peso, IAS, configuración de flaps grandes y aceleración también). Como el gradiente de ascenso es una relación entre la altura y la distancia terrestre recorrida, el efecto del viento tiene un gran efecto. Como altitud creciente en condiciones de viento constante con un IAS TAS dado aumentando al mismo tiempo que decreciendo el gradiente. Si se sube con viento de cola, la pendiente de ascenso también está disminuyendo y la distancia necesaria para viajar aumenta. Con el aumento de la pendiente de ascenso con viento de frente, se reduce la distancia terrestre requerida para viajar. No lo confundas con Rate of Climb. El viento no afecta a ROC ya que roc es el cambio de altitud en la unidad de tiempo.

Salga con viento de cola, a veces algunos pilotos lo confunden configurando una gran configuración de flaps. Pero la aleta grande establece más arrastre y menos gradiente. La mejor opción es (cuando el rw está limitado por la longitud) usar ascenso mejorado (alta velocidad para permitir la creación de más exceso de empuje)

Utilice un corrector ortográfico; tal como está esta respuesta, es muy difícil de leer. ¿Qué agrega esto sobre las otras respuestas? El punto es si se debe usar la velocidad aerodinámica o la velocidad terrestre para determinar la pendiente; por lo tanto, la respuesta asume la velocidad respecto al suelo sin ninguna referencia.