¿Existe una guía determinista para el aterrizaje?

Aterrizar un avión no es arte ni ciencia, es una habilidad.

Como cualquier habilidad que requiera coordinación mano-ojo, memoria muscular, reflejos, sincronización y juicio, requiere práctica. No importa cuánto sepa sobre el tema o cómo se sienta al respecto, la única manera de mejorar es realmente hacerlo.

Por ejemplo, considere el acto de golpear una pelota de béisbol:

• Puede usar la ciencia para calcular la velocidad del lanzamiento, el momento del swing, la potencia y la trayectoria necesaria para despejar la valla.
• Puede usar el arte para describir la gracia de un swing perfecto, el crujido del bate, el rugido de la multitud y la sensación de júbilo al rodear las bases después de conectar un jonrón.

Pero lo único... lo ÚNICO que le da al bateador la oportunidad de batear esa bola rápida de 95 mph son años de entrenamiento e incontables horas de práctica de bateo.

No sé qué tipo de "guía determinista" cree que podría ser realmente útil, pero para responder a su pregunta, podría haber... Algunos encuestados aquí han proporcionado información útil que quizás pueda satisfacerlo.

Pero no puedes intelectualizarte para ser un mejor piloto, la única forma de mejorar es a través de la repetición.

ADENDA: Primero permítanme reconocer que no he respondido la pregunta tal como está redactada. Sin embargo, como he tratado de aclarar anteriormente, aterrizar un avión es una habilidad psicomotora que requiere una combinación de funciones cognitivas con movimiento físico. Como tal, no puedes separar uno del otro y esperar lograr el éxito.

En ese sentido, creo que la pregunta es defectuosa en el sentido de que parecería estar pidiendo un enfoque puramente cognitivo. De acuerdo, tal vez no sea puramente cognitivo, ya que el aprendiz de piloto en algún momento necesitaría participar en el acto físico de mover los controles, pero (aparentemente) busca cortar el circuito de retroalimentación que ayuda a programar el cerebro para duplicar los movimientos que resultan en un aterrizaje “bueno” mientras se evitan los que resultan en un aterrizaje “malo”. (es decir, el énfasis en la pregunta es NO confiar en la "sensación", la habilidad, etc.) del asiento de los pantalones. Nuestros cerebros están programados para procesar información sensorial, por lo que ignorar deliberadamente este tremendo beneficio parece ridículo.

Si bien el aspecto cognitivo es importante, no puede valerse por sí mismo. La mejora solo puede ocurrir cuando se combina con la retroalimentación de realizar físicamente la acción. La excepción a esto es que una vez que el cerebro tiene una base de datos suficiente de comentarios buenos y malos, es posible ensayar mentalmente y mejorar a través de la visualización. (es decir, "silla voladora") Y para promover la importancia de la práctica sobre la cognición intelectual, considere al infante humano: sin saber absolutamente nada acerca de las increíblemente complejas ecuaciones de movimiento requeridas para programar un robot para equilibrarse y caminar, de alguna manera son capaces, (mediante realizando físicamente la acción y procesando el "sentir" como retroalimentación...) para aprender a mantener el equilibrio sobre sus pies y caminar.

Mi técnica personal mientras instruía era enfatizar la retroalimentación sensorial en un intento de inculcar una unidad similar al Zen con la máquina; el avión como extensión del cuerpo... (Por ejemplo: "¿Sentiste esa sensación de hundimiento justo antes de que notaras con tus ojos que estábamos bajos? ¿Recuerdas cuánto tiempo atrás habías tirado del poder justo antes de eso? ¿Crees que puedes haber corregido en exceso por el estado alto/rápido? ¿Recuerdas la sensación de cuánto menos corregiste por el anterior donde lo clavaste? ¿El sonido del motor, la posición relativa de tu mano? ¿Sí? Bien, entonces ¡guárdalo en tu cerebro e intenta hacerlo de nuevo!")

Finalmente, los instructores de vuelo deben ser conscientes del estilo de aprendizaje único de cada estudiante y adaptar su enseñanza tanto como sea posible para optimizar los resultados. Si el objetivo es la consistencia de piloto a piloto, una guía determinista de fuente única va en contra de ese principio.

Sí, de hecho, la lectura de altura sobre el terreno con una resolución de un par de pies no es compatible con el conjunto de instrumentación de aeronaves clásicas, particularmente no con el conjunto de aeronaves utilizadas para el entrenamiento inicial.

Aprender a volar es en gran parte entrenar al cuerpo para controlar las entradas sensoriales visuales y de movimiento. No todos los aviones tienen un instrumento HAT, por lo que no es una mala idea capacitarse para realizar una evaluación solo en función de la vista desde la ventana y la sensación del efecto suelo.

Leer un instrumento lleva más tiempo que sentir y ver el movimiento, y el tiempo es crítico cuando toca el suelo. Y existe la necesidad de que el humano le enseñe al cuerpo cómo aterrizar, adquiera habilidades de aterrizaje como se menciona en la respuesta de @MichaelHall.

De hecho, el aterrizaje automático aterriza algorítmicamente, con mayor repetibilidad que cuando aterrizan los humanos. La base de eso son los transmisores de señales que los humanos no podemos captar, los receptores en el avión sí pueden. Y ahora, lo que no queremos es que el avión solo pueda aterrizar cuando los receptores de señales estén funcionando correctamente. Como siempre, en la aviación civil los tres factores más apremiantes son la seguridad, la seguridad y la seguridad:

• La aviación civil es supersegura, pero de los relativamente pocos accidentes, la mayor proporción se produce durante el aterrizaje. Desde este enlace:

  Casi la mitad de todos los accidentes de aviones a reacción comerciales en todo el mundo durante el período de 10 años desde 2004 hasta 2013 ocurrieron durante la aproximación final o las fases de aterrizaje del vuelo, según las estadísticas publicadas en septiembre por Boeing Commercial Airplanes.

• Los vuelos totalmente automatizados sin pilotos a bordo no se perciben bien entre los pasajeros que pagan.
• Y los humanos deben poder hacerse cargo en caso de emergencia, como se menciona en las respuestas a esta pregunta . Capitán Sully en el Hudson de hecho.

Sí, hay algoritmos que pueden hacer aterrizar un avión de manera determinista, pero deben estar presentes humanos capacitados con mucha experiencia para tomar el control en una emergencia y llevarnos a tierra de manera segura cuando los sistemas de aviónica no están en orden.

En general, los instructores de vuelo no obtendrán estos detalles con usted para la capacitación práctica y tienden a concentrarse solo en lo que debe hacer para aterrizar un avión en particular, pero ofreceré este análisis por lo que vale.

Oficialmente, el aterrizaje es el medio por el cual una aeronave pasa de volar a ser apoyada en tierra por su tren de aterrizaje. Las técnicas para hacerlo varían de un tipo de aeronave a otro, pero normalmente todas involucran que la aeronave realice un descenso muy suave hacia el suelo, luego toque el suelo, el mástil de amarre, etc. en su tren de aterrizaje y permanezca allí con el peso de la aeronave. aeronave transferida desde las alas, rotores u otras superficies de elevación, al tren de aterrizaje para luego rodar a un área de estacionamiento, apagar, etc.

Para aviones, planeadores y otras aeronaves de ala fija, este proceso generalmente involucra dos etapas: una aproximación a una pista seguida de un rodeo. El segmento de aproximación implica volar la aeronave a lo largo de una ruta específica a través del espacio guiada por referencia visual al suelo o instrumentos electrónicos en el caso de una aproximación por instrumentos. Las aproximaciones pueden ser directas, circulares o involucrar un patrón de tráfico. El objetivo de cualquier aproximación es alinear el avión con la línea central de la pista, junto con una guía vertical, a la velocidad aerodinámica mínima necesaria para entrar en la fase de redondeo. Esta velocidad suele ser 1,3*Vso o aproximadamente ~30% más rápida que la velocidad de entrada en pérdida del avión en la configuración de aterrizaje. Las aproximaciones terminarán en un rodeo, una vuelta para un patrón de tráfico, o un procedimiento de aproximación frustrada en el caso de una aproximación por instrumentos. Los procedimientos de y-alrededor y de aproximación frustrada implican terminar la velocidad de descenso al aeropuerto o pista, aplicar energía y configurar la aeronave para una velocidad de ascenso máxima para volver a ingresar a un patrón de tráfico o volar un curso de instrumentos para configurar otro. enfoque de instrumentos.

Si no se necesita la terminación de la aproximación y una maniobra de motor y al aire o una aproximación frustrada, la siguiente fase será el rodeo. Los objetivos del roundout (a veces llamado flare) son:

1. Detenga la velocidad de descenso de la aeronave hacia la pista aproximadamente 1-2 pies por encima de la pista
2. Coloque la aeronave en la actitud correcta para que
3. Hace el contacto apropiado, alineado correctamente con la pista, en su tren de aterrizaje
4. Logra todo esto mientras cubre la cantidad mínima de pista sin "flotación" excesiva

Todas las aeronaves de ala fija que no son VTOL aterrizan de esta manera. Los métodos y técnicas exactos para hacerlo variarán entre el tipo de aeronave y el tipo de pista, el tren de aterrizaje de la aeronave, etc.

Eso es genial para un libro de texto, pero los seres humanos son criaturas tridimensionales que experimentan la vida de manera muy diferente a la descripción de un libro de texto. Los pilotos son artistas, porque volar un avión es una función del lado derecho del cerebro. Pensamos en este problema espacialmente, tomando señales visuales y cinestésicas, que podemos usar para determinar si estamos o no estamos realizando esta tarea correctamente. Y una descripción genérica de un libro de texto no cubrirá eso. ¿Cómo, por ejemplo, determinas qué tan alto estás del suelo en la bengala? Si bien los efectos de lavado de hélice son un factor para aterrizar un avión de entrenamiento pequeño, no lo son para volar un jet. ¿Cómo anticipa la longitud de una bengala para que el avión aterrice donde usted quiere? ¿Cuáles son las características de vuelo del avión cuando aterriza con vientos racheados, o condiciones de viento cruzado? El proceso de controlar el avión en sí es una forma de arte.

Dadas todas las variaciones que intervienen en el aterrizaje de un avión, es difícil crear modelos deterministas como usted dice para obtener buenos aterrizajes. Pero hay algunas recomendaciones.

• En un buen día de VFR en el patrón de tráfico, intente visualizar el patrón de tráfico en sí, incluidos todos los tramos del patrón de tráfico en el cielo alrededor de su aeropuerto, luego haga que el avión vuele por ese camino. Suena un poco loco, pero brinda una buena orientación sobre dónde debe estar y visualiza dónde debe estar para que el avión haga lo que quería hacer.

• Todos los buenos aterrizajes comienzan con buenos patrones de tráfico, y una buena consistencia es la clave para buenos patrones de tráfico. Una de las mejores maneras de lograr consistencia es saber qué ajustes de potencia para qué configuraciones de la aeronave necesitarás para lograr una determinada tasa de descenso, velocidad aerodinámica, etc.

• Si está operando desde un aeropuerto donde el tráfico es ligero, o si la torre lo otorgará en un aeropuerto con torres, se le pide que vuele en un patrón de tráfico más grande y tome notas en un tablero de rodilla de las configuraciones de potencia, trim, flaps , etc. que necesita para lograr un vuelo estabilizado a cierta velocidad. Como ejemplo, volar un C172 a favor del viento, no es que el avión, con los flaps hacia arriba y recortado ligeramente hacia abajo de la marca de despegue, requiera una configuración de potencia de 1900 RPM para mantener el vuelo nivelado en 85 KIAS. Tenga en cuenta estas métricas para todos los tramos de un patrón de tráfico y luego vuélvalas de esa manera en el avión. Si tiene problemas para recordar esas cosas sobre la marcha, tome una sesión en la que vuele con la silla frente a un póster de la cabina haciendo todos los pasos de un patrón de tráfico, ajustando la potencia, la configuración, el ajuste, etc. hasta que lo hayas memorizado y se convierta en una segunda naturaleza. Si hace esto, encontrará que el avión es muy controlable en todos los tramos de un patrón de tráfico y cualquier tipo de ajuste, solo requiere ligeros cambios en la potencia y/o compensación. Me gusta especialmente practicar aproximaciones finales largas de esta manera. Este consejo es indispensable al hacer la transición a un nuevo tipo de fuselaje.

• Siguiendo los pasos que describí anteriormente, comience a practicar imaginando el patrón como un camino transparente en el cielo y haga que el avión vuele a lo largo de ese camino. Descubrirá que reduce muchos errores de posición, altitud y velocidad si lo hace de esa manera.

• Los giros de la base a los finales pueden ser una lucha para los estudiantes, lo que a menudo hace que el estudiante sobrepase o no alcance la línea central de la pista. Para protegerse contra esto, en la base, proyecte la línea central de la pista hasta un punto en el que se cruce con la ruta de vuelo del tramo base y prepárese para girar dentro de esa esquina. Debes alinearte justo en la final a medida que avanzas si lo haces bien.

• Cronometrar el inicio de una ronda y volar la ronda puede ser más un arte que una ciencia. Es una cuestión de coordinación mano-ojo combinada con combustible cinestésico para la aeronave. El método de expansión de la pista de Rod Machado funciona bien para entrenadores livianos, pero esto es algo que se gana con mucho tiempo en la práctica. Si estás haciendo malos aterrizajes en el camino, eres bastante normal.

• Otro ejercicio durante la instrucción dual son las bengalas de taxi de alta velocidad. Básicamente, usted y el instructor de vuelo saldrán a una pista (¡larga!) y acelerarán la aeronave hasta aproximadamente 10 nudos por debajo de su velocidad de rotación, luego establecerán la potencia para mantener esta velocidad y aplicarán contrapresión en el yugo para levantar la rueda de morro. la pista, haciendo efectivamente un caballito de taxi de alta velocidad por la pista. Esto le dará práctica con dos habilidades diferentes. El primero es obtener una apreciación y una sensación cinestésica y una respuesta de los controles de vuelo en el redondeo, así como la imagen visual aproximada que desea ver en el redondeo. Tenga en cuenta que si el avión se eleva en este punto, alivie inmediatamente la contrapresión y reduzca suavemente el acelerador mientras mantiene la misma actitud de morro alto que tendría en el enderezamiento. Esto debería hacer que el avión aterrice de nuevo. Siempre planee terminar el ejercicio con al menos 2500 pies de pista seca y pavimentada restantes para que pueda reducir la velocidad a velocidades de rodaje bajo control positivo sin riesgo de rebasamiento o pérdida de control. OBSERVE BIEN: Este es un ejercicio que debe realizarse únicamente en vuelos de instrucción en doble mando. NUNCA intente esto en un vuelo solo como estudiante piloto.

• Otro ejercicio más es hacer que el estudiante vuele una aproximación baja de 1 a 2 pies por encima de la pista en Vref (velocidad de aproximación). Esto también proporcionará una excelente imagen del sitio en la experiencia cinestésica del roundout. Si existen condiciones de viento cruzado, el estudiante debe aplicar la técnica correcta de control cruzado para mantener la aeronave alineada en la línea central de la pista. Con aproximadamente 3000 pies de pista restantes, se debe iniciar una técnica adecuada de motor y al aire para permitir que el avión establezca el mejor ángulo de ascenso para despejar obstáculos en el extremo de salida de la pista. Prefiero esta técnica con los nuevos estudiantes que tienen poca o ninguna experiencia en aviación como transición para aterrizar completamente el avión. Todo lo que se requiere para aterrizar el avión en este ejercicio de aproximación baja, es empujar suavemente el acelerador hasta la posición de ralentí y, al mismo tiempo, evitar que el avión toque el suelo usando contrapresión. OBSERVE BIEN: Este es un ejercicio que debe realizarse únicamente en vuelos de instrucción en doble mando. NUNCA intente esto en un vuelo solo como estudiante piloto.

Estas técnicas no son mágicas, pero pueden hacer que sea más fácil encender y aterrizar al quitarle algo de misterio.

Los pilotos automáticos realizan aterrizajes regularmente, así que sí, el aterrizaje puede describirse como un algoritmo. Pero dado que los cerebros humanos no pueden realizar dicho algoritmo, dependemos de nuestras neuronas para construir vías que se aproximen a la solución "perfecta": estas vías las percibimos como experiencia e intuición.

Como se mencionó en otras respuestas, existen programas de computadora que pueden aterrizar un avión. Eso demuestra que existen algoritmos para aterrizar un avión. Eso no significa que un humano pueda implementar mecánicamente dichos algoritmos.

OP compara el aterrizaje con el estacionamiento, diciendo que aplican un algoritmo para estacionar. La diferencia con el aterrizaje de un avión es que, en comparación con el estacionamiento, hay muchas más variables que controlar. El piloto necesita controlar la actitud (en particular si hay turbulencia) la velocidad horizontal, la velocidad vertical, el centrado de la pista, la senda de planeo. Y la bengala, que requiere reducir la velocidad y poner el avión en la actitud adecuada para el aterrizaje. Además, el comportamiento del avión variará dependiendo de la altitud de presión, además hay que tener en cuenta el viento; tanto la parte del viento de frente, que afecta al planeo, como la del viento lateral, que afecta al centrado en la pista.

Cuando los pilotos aprenden a volar, se les enseñan muchas técnicas para lidiar con todo lo anterior. Eventualmente se convierte en una segunda naturaleza, pero requiere un entrenamiento constante para mantenerse alerta. A diferencia del estacionamiento, las consecuencias de un error están en un nivel diferente. Y, además, diferentes aeronaves se comportan de manera muy diferente, afectando a todo lo anterior.

En mi opinión, la parte del "aterrizaje" de poner un avión en la pista es una habilidad desarrollada. Esta habilidad se adquiere y practica en el marco de ciertos principios aerodinámicos básicos que acomodan con flexibilidad varios tipos diferentes de aviones (C172 a B767, etc.).

Sin embargo, el requisito previo esencial para un buen "aterrizaje" es el "enfoque", que en esencia es un perfil bastante rígido y dependiente del procedimiento. Si espera realizar buenos aterrizajes consistentemente predecibles, pero sus aproximaciones no están estabilizadas y en el perfil apropiado (velocidad, trayectoria de planeo, velocidad de descenso, configuración del avión, etc.), con frecuencia se sentirá decepcionado.

Si comienza su enderezamiento sobre el punto de mira de la pista y ha realizado una aproximación "estabilizada" para llegar allí, será mucho más fácil aprender y repetir un aterrizaje/toque suave y basado en la habilidad.

Los enfoques constantemente estabilizados son un componente necesario para dominar incluso en condiciones climáticas adversas y desafiantes. A medida que su habilidad para realizar aproximaciones estabilizadas aumente con la práctica, su capacidad para adaptarse a condiciones climáticas difíciles, instrucciones ATC cambiantes o inesperadas, etc., será más fácil de manejar para usted.

Un buen aterrizaje comienza con una buena aproximación.

Una pequeña anécdota aquí. Con un poco de análisis más adelante.

Solía ​​levantar planeadores en el aire, principalmente usando un Piper Supercub. En un buen día hice de 20 a 40 arranques y aterrizajes, por supuesto. Después de un tiempo puede volverse un poco aburrido, así que inventé pequeños desafíos para mí. Como dejar siempre el planeador en la mejor corriente ascendente alrededor del campo al final del remolque (el piloto del planeador hace la desconexión). Un poco de interés a medida que las corrientes ascendentes se movían durante el día. Otro desafío fue hacer 10 aterrizajes perfectos seguidos. Ahora se puede discutir en qué consiste un aterrizaje perfecto, pero baste decir que nunca logré superar los 3 seguidos.

El viejo dicho es que un buen aterrizaje es cualquier aterrizaje del que puedas alejarte caminando. Un aterrizaje perfecto, en mi desafío, sería ir muy por encima de eso. Incluiría la velocidad aerodinámica exactamente correcta, ensanchando a la altura exactamente correcta y aterrizando en el lugar exactamente correcto. Entre aterrizajes, las condiciones cambian: la mayor parte de la velocidad y la dirección del viento cambiarían todo el tiempo. Literalmente, en un minuto podría estar mayormente inmóvil, al minuto siguiente una burbuja térmica abandonaría el suelo e induciría un viento de cola de 10 nudos. Un aterrizaje perfecto tendría en cuenta estas diferencias.

En un avión muy pequeño y liviano como el Piper Supercub, estas cosas ambientales, digamos que un viento de cola repentino tiene un gran efecto en la forma en que aterriza el avión. En un avión muy grande, 10 nudos de viento hacen una diferencia mucho menor, por supuesto. El conjunto de instrumentos antiguo, casi anticuado, en el Supercub no incluía ningún instrumento que ayudara a aterrizar por encima del indicador de velocidad del aire. Y, bueno, el vuelo es "por los pantalones" de todos modos, después de un tiempo escuchas y bajas la velocidad del aire lo suficientemente bien como para no necesitar realmente ningún instrumento.

Saber aterrizar sin instrumentos (cubierto), en realidad era parte del plan de estudios cuando aprendí a volar planeadores. Por supuesto, tienden a ser mucho más fáciles de aterrizar que los aviones con un hierro pesado al frente. Y creo que mientras volemos básicamente en aviones de motor de 1950, es una buena idea practicar, puede suceder. Por supuesto, en un futuro lejano, las computadoras y los instrumentos se harán cargo de esto y nadie tendrá que aterrizar manualmente.

Entonces, en efecto, acepte que el aterrizaje no es un "arte analítico", sino una habilidad aprendida. Similar a aprender a andar en bicicleta oa tocar un instrumento, solo que un poco más complicado. Un buen maestro puede ayudar, pero eres tú quien tiene que aprender.

"Necesitas tener una altura inicial conocida... cuándo y dónde redondear...

Estás pensando demasiado en esto. Ya sea que vuele directamente desde 10 millas de distancia o que llegue a la final desde su pierna base, la clave es el ángulo de planeo adecuado para llegar a la pista . La altura solo es importante si hay obstáculos que despejar. Su trabajo en la final es volar a una velocidad de aproximación segura (trim para 67 nudos) y ajustar su ángulo de planeo con potencia/flaps según sea necesario.

Debido a que se lleva un poco más de velocidad , la "ronda" puede ser uno o más pasos hacia abajo . Redondee a 15 pies, baje lentamente a 5 pies, tire de la fuerza, aterrice. Esto requiere práctica . En avionetas, debido al viento, no se puede aterrizar de memoria . Cuando te vuelves bueno, el redondeo mejorará.

La altura de redondeo dependerá de su aeronave, pero la velocidad aerodinámica es más importante durante esta fase del aterrizaje . El redondeo es una fase distinta y separada del aterrizaje, que se realiza correctamente a la velocidad de aproximación .

En un Cessna 172, se realiza un buen redondeo a unos 10-15 pies. Recuerde, todavía está volando el avión aquí, preparándose para la bengala y luego el aterrizaje . Ahora tiene tiempo para que cualquier ajuste de alerones y timón esté alineado con la pista .

A continuación, permita que la velocidad se desvanezca, levante gradualmente la nariz. Esta es la "llamarada". Ahora estás aterrizando . Mira esto como "el siguiente paso hacia abajo".

Si tiene suficiente pista, un poco de "flotación" está bien, no intente ser perfecto. Los "aterrizajes de campo corto" vienen más tarde, pero una aproximación más lenta conlleva un riesgo mucho mayor en vientos variables . Mantenga esa velocidad de aproximación de 67 nudos por ahora, y sea consistente con ella, tampoco demasiado rápido .

Elija la pista más larga disponible al principio y practique . Se mejora con la experiencia. Trabaje en "establecerlo" desde su altura redondeada. A medida que la velocidad disminuye, el avión aterriza esencialmente por sí mismo.