¿Por qué los aviones de pasajeros modernos proporcionan Thrust Reversers en sus decisiones de diseño?

Hay un par de razones para la presencia de inversores de empuje:

• Para reducir el desgaste de los frenos.

• Para proporcionar un margen de seguridad (por ejemplo, en condiciones de humedad).

En 1995, la NASA llevó a cabo una encuesta sobre las aerolíneas ¿Por qué las aerolíneas quieren y usan inversores de empuje? . Los resultados de la encuesta, aunque fechados, dan una indicación de la presencia de inversores de empuje.

• Las principales razones dadas por las aerolíneas fueron proporcionar una fuerza de frenado adicional en condiciones climáticas adversas y reducir el desgaste de los frenos.

La primera pregunta que se les planteó a las aerolíneas fue "¿por qué tenemos inversores de empuje?" (...) La razón número uno dada por las aerolíneas fue proporcionar fuerzas de frenado adicionales en condiciones climáticas adversas (es decir, en pistas mojadas, fangosas o resbaladizas). Las aerolíneas también utilizan inversores de empuje para reducir el desgaste de los frenos y proporcionar control direccional y márgenes de seguridad adicionales durante un despegue abortado (RTO).

• Según las aerolíneas, los inversores de empuje estaban allí porque los querían allí. Esto concuerda con el hecho de que los inversores de empuje no se utilizan para calcular las distancias de frenado durante la certificación.

Cuando se les preguntó a las aerolíneas quién percibían como la organización principal detrás de la instalación de inversores de empuje en aviones de transporte comercial, las aerolíneas respondieron que sí. Es decir, los fabricantes de aviones ponen los sistemas a bordo de los aviones porque las aerolíneas los quieren.

• La mayoría de las aerolíneas recomiendan usar los inversores de empuje al principio del aterrizaje para minimizar el frenado.

• Las aerolíneas sopesan los beneficios económicos del uso de inversores de empuje (y el desgaste del motor) frente al uso de frenos y los resultados parecen indicar una cantidad significativa de dinero ahorrado mediante el uso de inversores de empuje. El informe señala:

... se estimó el ahorro en costos del sistema de frenos debido al uso de inversores de empuje. Los resultados muestran que el ahorro anual total en costos del sistema de frenos es de alrededor de $ 8,6 millones, o un promedio de alrededor de $ 17 700 por avión para la aerolínea 17.

Aunque es casi seguro que esto es una exageración, los números indican que las aerolíneas definitivamente preferirían los inversores de empuje en lugar de un mayor frenado.

Al final, el empuje inverso puede ser importante para reducir los requisitos de la pista en caso de una pista mojada. En 1999, un Qantas 747 invadió la pista (mojada) de Bangkok y aterrizó en un campo de golf . Qantas ha utilizado solo empuje inverso inactivo en lugar de plena potencia durante el aterrizaje según el procedimiento operativo. El informe oficial del accidente incluía datos del Manual de entrenamiento de la tripulación de vuelo del Boeing 747-400, que establecía que,

La iniciación inmediata del empuje inverso al contacto con el tren principal y el empuje inverso total reducen el uso de los frenos, lo que minimiza las temperaturas de los frenos.

Para minimizar el desgaste de los frenos de carbono, minimice el número de aplicaciones de los frenos. Use el empuje inverso máximo y opere los frenos automáticos normalmente.

La importancia de establecer el nivel de empuje inverso deseado tan pronto como sea posible después del aterrizaje para minimizar las temperaturas de los frenos, el desgaste de los neumáticos y los frenos, y para reducir la distancia de frenado en pistas muy resbaladizas no se puede enfatizar lo suficiente.

Como resultado, Qantas revisó sus procedimientos operativos, requiriendo un empuje inverso completo. El desgaste de los frenos es una razón importante para tener inversores de empuje. Por ejemplo, en Airbus A380 :

... a diferencia de los inversores de empuje en la mayoría de los aviones, incluido el jumbo Boeing 747, no detienen la aeronave en una distancia más corta que los frenos y los alerones por sí solos. Sin embargo, alivian parte de la tensión de los frenos y son útiles si el agua o la nieve hacen que la pista esté resbaladiza.

El BAe 146 carece de inversor de empuje; se las arregla con un freno de aire en la cola y spoilers a lo largo del ala para frenar (lo que debería dar una indicación de cuántos spoilers se requieren para eliminar los reversos). El 146 se salió con la suya debido a las bajas velocidades de toma de contacto (~90 kt) y el enorme freno de aire, que no está disponible en los otros aviones comerciales. Por la misma cantidad de área de spoiler en otros aviones comerciales (en ausencia de frenos de aire), ellos (spoilers) ocuparían la mayor parte de la superficie del ala, aumentando el peso y la complejidad. Algunos Embraer ERJ 145 también carecen de inversores de empuje (son opcionales).

La complejidad añadida es un punto válido. Sin embargo, la opción de frenado adicional brinda suficientes beneficios para compensar el costo adicional. Además, no es exacto que nunca se dé crédito por el empuje inverso. De acuerdo con 14 CFR §25.109 , al calcular la distancia de aceleración-detención, el empuje inverso no se considera para una pista seca, pero:

Puede incluirse como un medio adicional de desaceleración utilizando los procedimientos de empuje inverso recomendados al determinar la distancia de aceleración-parada en una pista mojada

Entonces, al menos desde el punto de vista de la certificación de la FAA, el empuje inverso se considera un beneficio en condiciones húmedas, que generalmente es el caso más crítico.

Sí, los frenos de las ruedas proporcionan la mayor parte de la fuerza de frenado. Pero eso también es una función de su segundo punto. No siempre se permite el crédito para los reversores, lo que significa que su uso simplemente reduce la distancia de frenado. A menudo es preferible desde el punto de vista de las operaciones no utilizar toda la pista al aterrizar. Salir de la pista antes puede reducir los retrasos y el tiempo de rodaje, y deja espacio para el próximo avión en la fila de esa pista. Si todavía es aceptable una carrera de aterrizaje más larga, los inversores de empuje ayudan a reducir la tensión en los frenos. Si bien los frenos modernos han mejorado mucho con respecto a los diseños más antiguos, siguen siendo un elemento que debe reemplazarse después de su uso. Un frenado más fuerte también da como resultado temperaturas más altas en los frenos, lo que puede requerir más tiempo para que los frenos se enfríen.

Es útil tener una capa adicional de seguridad en los cálculos de la distancia de aterrizaje. Si calcula la distancia de aterrizaje que está justo dentro de la distancia disponible, todavía hay muchas fallas que pueden evitar que la aeronave se detenga. Los inversores de empuje ofrecen una fuerza de frenado adicional que puede compensar las deficiencias no planificadas en otras áreas.

Otras opciones para proporcionar fuerza de frenado tienen sus propios problemas. Por ejemplo, mire los spoilers en el 737 NG . Puede ver que ya ocupan toda el área de tramo disponible. Eso significa que el área a lo largo de la cuerda debería aumentarse. Esto también aumentaría el peso y la complejidad. Se necesitaría un área de panel adicional y se necesitaría reforzar los sistemas de soporte. Además, mientras que los inversores de empuje ofrecen cierta cantidad de fuerza de frenado a cualquier velocidad, el efecto de los spoilers disminuye de manera más significativa a velocidades más bajas.