¿Cómo autorizan los pilotos un avión para volar a través de un huracán?

El avión que están volando es un Lockheed WP-3D Orion, no un jet; la NOAA no vuela sus Gulfstream IV hacia la tormenta, como he señalado en otra parte .

Siempre existe un riesgo asociado con el pilotaje de una aeronave a través del clima que generalmente se les dice a los pilotos que eviten. Pero lo han estado haciendo durante décadas, por lo que, con la capacitación y la planificación adecuadas, parece que no es tan arriesgado. La velocidad máxima del WP-3D se muestra en más de 750 kmph. El$V_{ne}$definitivamente lo superaría. Las velocidades máximas del viento en los huracanes de categoría 5 (la más alta en la escala Saffir-Simpson , de la cual Matthew es uno ) superan los 250 kph, aunque la mayoría de los huracanes no son tan fuertes.

La NOAA parece estar al tanto de este problema; en este AMA de reddit , están de acuerdo en que la cizalladura del viento podría dañar la aeronave y provocar la pérdida de control:

Los aviones generalmente no son destruidos por fuertes vientos durante el vuelo. Los aviones de pasajeros vuelan habitualmente en corrientes en chorro con vientos que superan las 150 mph sobre los EE. UU. durante el invierno. Es la cizalladura, o el cambio repentino en los vientos horizontales o verticales, lo que puede destruir una aeronave o hacer que pierda el control.

Sin embargo, con el entrenamiento adecuado y evitando las áreas más peligrosas utilizando datos en tiempo real, pueden volar la aeronave dentro de los límites de seguridad.

Los pilotos y la tripulación de la NOAA vuelan rutinariamente en el entorno de fuertes vientos del huracán y no temen que destroce el avión. Sin embargo, siempre están monitoreando los "puntos calientes" de clima severo y cizalladura que a menudo pueden identificar en el radar y evitar si es demasiado severo.

La tripulación tiene cosas de qué preocuparse además de$V_{ne}$- los vientos de alta velocidad en las corrientes ascendentes y descendentes pueden resultar en altas 'g', mientras que el ala es susceptible a aleteo en estas condiciones. Este blog relata casos en los que se abandonó la misión debido al aleteo aerodinámico y un caso en el que se experimentaron casi 5,7 'g's. Otro blog describe la penetración del huracán Hugo , que resultó en un desastre casi fatal y la puesta a tierra de la aeronave. De Hurricanescience.org

Mientras volaban a través de la pared del ojo de la tormenta, encontraron vientos sostenidos de 297,7 km/h (185 mph) (ráfagas de 315,4 km/h [196 mph]) y corrientes ascendentes y descendentes extremas (32-72 km/h [20 -45 mph]). Las sacudidas masivas sacudieron la aeronave, lo que provocó que equipos como herramientas, computadoras, todos los artículos en la cocina e incluso la balsa salvavidas de 200 libras fueran arrojados peligrosamente por el interior de la aeronave. El medidor de fuerza gravitacional (G) de la cabina se fijó en 5,6 G y -3,9 G. Al llegar al ojo de Hugo, uno de los motores explotó y hubo que apagarlo. En la calma del ojo del huracán, el avión hizo círculos repetidos, una maniobra arriesgada con la pérdida de un motor. NOAA 42 pudo salir con éxito del huracán ...

Las tripulaciones también toman algunas medidas de seguridad, como volar a altitudes más altas (los UAV se utilizan a altitudes más bajas) para reducir el riesgo asociado. Como cada huracán es diferente, la evaluación de riesgos es difícil y la tripulación tiene que volar a veces basándose en información imperfecta. De Hurricanescience.org :

Volar hacia el ojo de un huracán maduro presenta peligros significativos, ya que las fuertes corrientes ascendentes en la pared del ojo del huracán pueden dar paso a corrientes descendentes igualmente fuertes en la medida de unos pocos cientos de pies. La velocidad del viento horizontal también puede cambiar en más de 161 km/h (100 mph) en unos pocos segundos de tiempo de vuelo a medida que el avión se mueve a través de la pared del ojo, ejerciendo presión sobre el avión y su tripulación. Debido a estos peligros, los vuelos de Hurricane Hunter generalmente se realizan a 10,000 pies (3,048 m).

Hay dos tipos de vuelos para los que se utilizan estos aviones: reconocimiento e investigación. Si bien los satélites pueden brindar bastante información, hay algunas cosas que no pueden proporcionar y solo se pueden obtener volando hacia la tormenta. El objetivo principal de los vuelos de reconocimiento es rastrear el centro de circulación y recopilar datos, lo que ayudará a determinar la amenaza que representa el huracán y el camino que seguirá. Notas de la NOAA :

El propósito principal del reconocimiento es rastrear el centro de circulación, ... y medir los vientos máximos. Pero las tripulaciones también están evaluando el tamaño, la estructura y el desarrollo de la tormenta... La mayoría de estos datos, que son críticos para determinar la amenaza del huracán, no se pueden obtener del satélite.

Los vuelos de investigación tienen diversos propósitos, como recopilar datos sobre la estructura de la tormenta y su interacción con el medio ambiente, lo que les ayudará a predecir mejor los futuros huracanes. De hecho, en el vuelo mencionado anteriormente sobre el huracán Hugo, la tripulación observó por primera vez un fenómeno sospechado durante mucho tiempo, que no habría sido posible utilizando satélites:

El análisis posterior de los datos tomados durante nuestro increíble vuelo a Hugo reveló que golpeamos un vórtice similar a un tornado incrustado en la pared del ojo cuando el huracán estaba en su máxima intensidad. Se sospechaba de estos vórtices en la pared del ojo, pero nunca antes se habían observado, y las investigaciones en curso sugieren que vórtices similares pueden ser responsables de algunos de los increíbles daños que los huracanes pueden infligir cuando tocan tierra.

Si bien es cierto que es posible dejar caer sondas mientras sobrevuelan huracanes, no siempre es posible; algunos de los más grandes tienen cimas de nubes que alcanzan más de 50 000 pies, más altas que el techo de las aeronaves disponibles (por ejemplo, las cimas de las nubes de Hurricane Matthew alcanza más de 16 km ), lo que hace que sea bastante difícil lanzar sondas y los datos se transmiten a la aeronave, que luego los transmite al centro mediante un satélite.

En los últimos tiempos, los UAV se están utilizando cada vez más para este propósito (la NASA usa un Global Hawk para este propósito) y, tal vez, en el futuro, reemplacen por completo a los aviones tripulados.