¿Qué sucede si despegas con viento de cola directo?

Dados los pocos criterios de delimitación que tiene en su pregunta, el resultado general es

• Para aeronaves de ala fija: su velocidad respecto al suelo será significativamente mayor que si hubiera despegado con el mismo viento y, por lo tanto, tenderá a usar más pista antes de despegar.

  Ejemplo: con una velocidad de despegue de 100 nudos, entrar o sotavento es la diferencia entre 90 nudos o 110 nudos de velocidad respecto al suelo antes de alcanzar la velocidad de despegue cuando el viento en la pista es de 10 nudos. Esta diferencia se vuelve más pronunciada a medida que aumenta la velocidad del viento; es un diferencial de 2 x velocidad del viento.

  Con una pista lo suficientemente larga, no importará en términos de "despegar antes de quedarse sin pista". En un campo corto puede importar mucho.

• Para aeronaves de ala giratoria: es posible que necesite un poco más de potencia para volar cuando despega con viento de cola. La FAA tiene esta guía :

  Los vientos en contra son los más deseables ya que contribuyen al mayor aumento en el rendimiento. {snip} Al despegar con viento en contra, la sustentación traslacional efectiva se logra antes, lo que da como resultado una mayor sustentación y un ángulo de ascenso más pronunciado. Al despegar con viento de cola, se requiere más distancia para acelerar a través de la sustentación traslacional.

Para una variedad de tipos de aeronaves, si el viento de cola es lo suficientemente alto, su manual recomendará o prohibirá los despegues con viento a favor, pero eso varía lo suficiente entre modelos y tipos como para que una respuesta general no pueda abarcar todas las variaciones.

Así que me centraré en los aviones de ala fija, ya que eso es todo lo que realmente sé.

La sustentación es un factor de su "Velocidad aerodinámica indicada". Entonces, cuanto más rápido pasa el viento sobre el ala, más sustentación puede generar el ala. Siempre necesitas una cierta velocidad aerodinámica indicada para despegar. El avión simplemente no "subirá" hasta que alcances esa velocidad. Dependiendo de la aeronave, cambia la velocidad necesaria del aire sobre las alas.

Por ejemplo, en un Cessna Grand Caravan se necesitan unos 80 nudos de velocidad aerodinámica indicada para despegar realmente. Hay algunas "reglas" en su manual sobre despegues cortos, pero en general desea estar por encima de los 80 nudos IAS antes de comenzar a "subir".

Ahora bien, si el viento es constante y sopla desde la parte delantera de la embarcación hacia atrás a 5 nudos, entonces ya tiene una IAS de 5 nudos. Sentado quieto, su IAS es de 5 nudos, porque el aire pasa sobre su ala a 5 nudos.

Si ese viento pasa desde la parte trasera (cola) o el avión hacia el frente, entonces tiene un IAS de -5 nudos cuando está quieto.

Ahora entramos en la velocidad de avance. La mayoría de las veces, cuando estás volando (en el aire), realmente no te importa la velocidad de avance, aparte de la eficiencia y como una medida de dónde estás. Si te importa en absoluto, está al final de la lista. Te preocupas más por la IAS (para mantenerte despierto) y la velocidad True Air (la velocidad a la que realmente te estás moviendo por el aire). Pero cuando estás despegando o aterrizando, te preocupas bastante por la velocidad de avance.

Por lo general, 1 nudo de IAS equivaldría a 1 nudo de velocidad respecto al suelo. Entonces, para que nuestro avión de muestra despegue, en un día sin viento, debe moverse a 80 nudos en tierra. Eso es aproximadamente 92 millas por hora.

Con un viento de frente (del frente del avión hacia atrás) de 5 nudos, debe moverse a 75 nudos de velocidad respecto al suelo o 86 mph.

Con un viento de cola (de atrás del avión hacia adelante) de 5 nudos, debe moverse a 85 nudos de velocidad respecto al suelo o 97 millas por hora.

Depende de cómo esté diseñado su avión, esos pocos nudos de velocidad respecto al suelo pueden significar la diferencia entre un buen despegue y quedarse sin pista. O porque las ruedas están realmente en el suelo, excediendo la seguridad de la estructura del tren de aterrizaje.

Tomemos una pista de 2000 pies. Hay pistas más pequeñas, aunque para ser justos, esta es bastante pequeña. El avión de ejemplo necesita 1.160 pies para despegar en una situación sin viento y vacío. Entonces podríamos despegar de este aeropuerto. Hay una "regla general" que dice "operación con vientos de cola de hasta 10 nudos, aumentar las distancias en un 10% por cada dos nudos [de viento]". Así que a 5 nudos de viento de cola paso de necesitar 1.160 pies a unos 1.500 (error por el lado de la precaución). Todavía puedo despegar, pero ¿qué pasa con el peso? Diferentes pesos necesitan diferentes longitudes para ponerse al día. Otra regla general "un cambio del 10 % en el peso causará al menos un cambio del 20 % en las distancias de despegue y aterrizaje". Entonces, para un avión de muestra, digamos que tengo un peso total de 6,000 lbs. El peso en vacío es de 4.550. Eso' sa cambio de peso de alrededor del 31%. Así que ahora necesito agregar un 60 % de distancia a mi rodada por el suelo. Así que necesito 1.900 pies para despegar (de nuevo pad por precaución). Todavia estoy bien. Pero agreguemos el viento. Ahora necesito 2375 pies para despegar y la pista no es tan larga. Así que estoy atrapado en el suelo.

Así que nuestro ejemplo en resumen:

• Sin viento. puedo despegar
• Con viento en contra, puedo despegar
• Pero con 5 nudos de Tailwind no puedo despegar.

NOTAS SÚPER IMPORTANTES

• Las reglas generales son geniales, pero no son el POH. Cada avión debe venir con un POH (y me refiero a que cada avión físico debe tener un POH). En ese POH hay límites reales y reglas/directrices reales. La mayoría contendrá una tabla o gráfico que detalla el peso, el balanceo del suelo y la velocidad del viento de una forma u otra. Algunas embarcaciones tendrán límites de seguridad que no deben excederse.
• Las reglas generales son excelentes para las conversaciones en general, pero no deben aplicarse a un avión en la vida real. Si está volando un avión, debe conocer las especificaciones y los límites del avión. No sólo "adivinar" en ellos.
• Los números que usé en el ejemplo son lo suficientemente precisos para un ejemplo, pero provienen de Google.
• La longitud de la pista también se ve afectada por su composición. Los campos de hierba despegan "más" que el asfalto.
• Las pistas pueden ser tan cortas como 800 pies, pero la mayoría de los aeropuertos más grandes tienen pistas en el rango de los 10,000 pies. La pista pública más larga tiene unos 18.000 pies. Hay pistas que son más largas.
• Si bien las pistas pueden ser más grandes, los aviones que las utilizan deben ir más rápido y tardar más en llegar, por lo que el problema también existe para ellos. Más aún, de alguna manera.
• Mucho más que solo IAS entra en un despegue, hay densidad de aire, por ejemplo. La pendiente de la pista, la temperatura del aire. Este ejemplo está realmente simplificado para mirar un aspecto.

Dos factores de riesgo que aún no se han mencionado: la mayor velocidad respecto al suelo requerida antes de que la velocidad aerodinámica sea suficiente para el despegue ejercerá una mayor presión sobre el tren de aterrizaje y las ruedas. Imagina un bache en la pista; golpearlo a 80 o 100 mph hará una diferencia que, en el peor de los casos, puede causar, por ejemplo, un pinchazo en la rueda.

Además, si necesita cancelar el despegue, la distancia de frenado antes de que el avión se detenga será mucho mayor a partir de 90 mph que de 70 mph. La distancia de frenado será 1,65x mayor, aunque la diferencia de velocidad en este caso es de solo 1,28x.

Llegué a pensar también en un tercer factor de riesgo: la pendiente del viento. A menudo, el viento sopla más fuerte cuanto más alto se está por encima de la pista. Esto puede ser significativo en aeródromos pequeños. En un despegue normal con viento en contra esto ayuda a que el avión ascienda mejor a medida que asciende. Pero en un despegue con viento de cola, el viento de cola aumenta a medida que el avión asciende, lo que significa que la velocidad de ascenso se reduce (el morro debe mantenerse hacia abajo para alcanzar la velocidad aerodinámica suficiente para ascender). Si el avión tiene suficiente potencia, es posible que esto no se note, pero un avión con potencia marginal puede tener dificultades si hay obstáculos cerca del campo.

Necesitarás más pista. Una vez en el aire, no habrá diferencia, aparte de un gradiente de viento desfavorable. Además, no es aconsejable, ya que, en los aeródromos no controlados, los pilotos consideran como pista activa la pista con viento de frente.

El avión seguirá volando; solo se necesita considerablemente más pista para partir. La mayoría de los Manuales de operaciones para pilotos (POH, por sus siglas en inglés) utilizarán una fraseología en sus gráficos de rendimiento de carrera de despegue como "aumentar la carrera de tierra en un 10 % por cada 2 nudos de viento de cola" o similar. No se ve tan mal, pero considere ahora que si sale con un viento de cola directo de 10 nudos, su recorrido y la distancia para superar un obstáculo de 50 pies ahora es un 50 % mayor que un despegue con aire en calma. Esto se convierte en un factor serio en pistas de aterrizaje cortas y elevaciones de campo altas y altitudes de densidad. Un Cessna 172 puede requerir 1300 pies de pista para hacer esto al nivel del mar en STP, pero podría necesitar más de 5000 pies de pista para una elevación de campo de 6000 pies a 30 °C.

Jump-pilots y Ag-pilots despegan regularmente a favor del viento y/o con fuertes vientos cruzados siempre que, por supuesto, la pista sea lo suficientemente larga. Se prefiere un aeropuerto dedicado. Si quieres obtener una gran experiencia como piloto, vuela 500 horas llevando paracaidistas hasta 11,000 pies. Estás lanzando bombas que caen y se convierten en bombas flotantes que pasan a través de vientos en altura desde diferentes direcciones a diferentes altitudes y luego aterrizan en el objetivo de la zona de lanzamiento. Sabrás que eres un piloto respetado cuando los saltadores experimentados se duerman durante el ascenso. ¡Aprenderás a decir NO! cuando su jefe lo empuja al límite con el peso, el clima y volar con el mínimo de combustible. La mayoría de los aviones de salto se ven bastante chatarra y es divertido decirles a los saltadores primerizos cuando ven el avión, "¡si crees que el avión se ve mal, deberías ver el paracaídas!"

"Una vez que despegues, no hay nada de qué preocuparse".... El aumento de la velocidad respecto al suelo puede hacerte creer (ilusión óptica) que tienes una velocidad aerodinámica más rápida y el deseo de aumentar tu actitud de cabeceo (que puede ser ya alta debido a a la carrera de despegue alargada y a la necesidad de ascender). Su tasa de ascenso también se verá afectada. (ganancia vertical frente a recorrido horizontal). Esto va en contra del resultado final...." Nunca te arrepientas de NO tener el aire arriba o la pista detrás de ti". Mis mínimos personales no aceptarán un despegue O aterrizaje con viento a favor (también una gran ilusión óptica) superior a 5 nudos.

Las otras respuestas y comentarios ignoran un efecto que generalmente no aparece en la práctica, pero que existe y lo he presenciado de primera mano: mientras se invierte el flujo de aire en el marco, también lo es el efecto de los comandos.

Para el despegue, el efecto disminuye a medida que la aeronave gana velocidad, por lo que probablemente solo afectará a los planeadores y otras aeronaves ligeras que dependen en gran medida de los comandos desde el inicio de la carrera. Al aterrizar, el efecto aumenta a medida que disminuye la velocidad con respecto al suelo, y he sido testigo de un choque grave (directo contra una cerca que corre al costado de la pista) a causa de eso.