¿Qué tipo de problemas relacionados con el calor extremo (115 °F, 46 °C o más) impedirían los despegues o aterrizajes?

Respuesta corta

Las temperaturas muy altas limitan la cantidad de carga útil y/o combustible que puede cargar en un avión.

Motores

Para ayudarlo a visualizarlo, en el aire caliente las moléculas de aire son más energéticas, lo que significa que el motor tendrá dificultades para comprimir el aire caliente en lugar del aire frío. Perdiendo empuje.

Alas

El aire caliente, con las moléculas más separadas, tiene menos densidad, lo que reduce la capacidad de sustentación de las alas.

caliente y alto

Vegas no solo es calurosa, sino también alta, lo que significa que la presión del aire ya es menor que al nivel del mar.

Cada avión tiene sus propias tablas de desempeño, y en cada vuelo, el despachador de vuelo y la tripulación se aseguran de que el clima, la elevación, etc., permitan un despegue y ascenso seguros.

Un plano es configurable para tales elementos cambiantes. Por ejemplo, usando una configuración de empuje más alta o más flaps para aumentar la sustentación.

Si tienes un avión muy pesado, una situación calurosa y alta, y una pista corta, entonces las cosas se vuelven muy marginales:

motor fuera

—no solo para la carrera de despegue, sino también en caso de que se apague un motor durante el despegue, es decir, se pierda un motor. El avión todavía tiene que ser capaz de subir.

Es por eso que en lugares como Etiopía, Sudáfrica, Australia, etc., las aerolíneas prefieren los ^aviones quad-jet a los aviones twin-jet. Tener mayor margen de seguridad en operaciones en caliente y/o en altura, es decir, poder transportar cargas más pesadas.

¹ _{Cuando los jets tri/quad se ofrecían comúnmente junto con los jets gemelos ETOPS de la misma clase.}

Ejemplo de Impacto

^{(Mapa generado usando Great Circle Mapper )}

Un avión de carga MD-11 que despegó de Etiopía en ruta a Europa no puede despegar con el combustible completo y tiene que detenerse en El Cairo para repostar. Tenga en cuenta que si Etiopía estuviera al nivel del mar o más fresco, habría sido posible un vuelo directo.

Aterrizaje

Para aterrizar en un aeropuerto caluroso y/o alto, la velocidad de aterrizaje será mayor, por lo que lo que importa es la longitud de la pista disponible para aterrizar. Nuevamente, hay tablas de rendimiento para eso.

Tenga la seguridad de que esas cosas se verifican una y otra vez. Y nadie puede alterar el clima informado, porque es muy crítico para la seguridad del vuelo.

Además, los aviones tienen sus propios sensores de temperatura. Los aviones más nuevos pueden incluso alertar a la tripulación si la combinación de peso bruto, configuración, longitud de la pista, temperatura y elevación no es suficiente .

El rendimiento de las aeronaves es un tema polifacético. En la medida en que hace tanto calor que la operación está prohibida, me vienen a la mente un par de cosas.

El fabricante de la aeronave proporciona las cifras de rendimiento de la aeronave, normalmente en forma de tablas, hasta una temperatura determinada. Dado que los operadores deben usar esas tablas para determinar la capacidad de la aeronave para despegar con seguridad, si la temperatura está por encima de la temperatura máxima en la tabla, entonces no hay datos probados disponibles para hacerlo y la operación legal se detendría. Acabo de comprobar los datos de rendimiento de un 747-200 con motores P&W JT9D-7Q, y las tablas alcanzan un máximo de 123 °F (50,5 °C).

Otro factor es la temperatura máxima del combustible. Para los aviones 747-100/200, esa temperatura era de 54 °C, según recuerdo, alrededor de 129 °F.

Ahora no puedo hablar del entorno operativo actual desde que me jubilé en 1999, pero en la década de 1990 eludir o ignorar los requisitos de temperatura era común en algunos países del tercer mundo. Por ejemplo, si estuviéramos en los países alrededor del extremo sur del Golfo Arábigo (Irán lo llamó Golfo Pérsico) en el verano y el avión estaba lleno de combustible y se había puesto durante uno o dos días bajo el sol con temperaturas de mediodía en el sombra de 120 °F (49 °C) o más, sabía que la temperatura del combustible podría estar un poco por encima de los 54 °C, pero nadie lo comprobó. Lo que hiciste fue tener en cuenta esa posibilidad en tu planificación. Puede, por ejemplo, optar por realizar un despegue de fuerza total en lugar del despegue de fuerza reducido que, de otro modo, podría haber utilizado.

Personalmente, nunca tuve conocimiento de ningún informe erróneo de la temperatura en los EE. UU., pero en la década de 1980, cuando volaba Metroliners para un pasajero, había un aeropuerto que, por supuesto, normalmente no informaba una visibilidad inferior a la mínimo requerido para iniciar una aproximación cuando debía llegar un vuelo de cercanías. Una vez que informó el marcador exterior de entrada (entorno sin radar en ese entonces), le dijeron cuál era el RVR real. Como estabas dentro del marcador exterior, era legal continuar la aproximación, y siempre lo hicimos, y siempre entramos. Eso hizo felices a todos: la aerolínea, la torre y la cámara de comercio local.

Si la temperatura es lo suficientemente alta, la pista puede pandearse . El asfalto se expande a medida que se calienta y eventualmente se expande tanto que comienza a plegarse. Esto ha causado el cierre de pistas (en los EE. UU. y en otros lugares), pero no parece haber una regulación específica, parece manejarse con inspecciones de la pista y cierre de la pista cada vez que se encuentra un problema.

Neumáticos...

... al menos así fue como empezó. Mi abuelo fue piloto en los años 30 y vio cómo se desarrollaba toda la tecnología. Los neumáticos reventados eran un gran problema para los grandes aviones, desde los bombarderos de la Segunda Guerra Mundial hasta los aviones de pasajeros de los años 70. Solía ​​ver neumáticos reventados al final de las pistas con bastante frecuencia. Cuando era niño, a finales de los años 70, un taxi en Love Field en Dallas, Tx, fue golpeado por un fragmento de neumático reventado en junio, cuando las temperaturas ya superaban los 100F.

En comparación con los neumáticos para vehículos terrestres, los neumáticos para aviones tienen paredes relativamente delgadas y son como globos porque

• tienen que lidiar con mucha variación de presión
• tienen que absorber el impacto
• tienen que rodar a velocidades que en un vehículo terrestre los calificaría como un auto de carrera, lo que genera mucho calor
• necesitan parches de contacto grandes, pero aún necesitan conservar el peso

Sin embargo, los neumáticos con forma de globo son más sensibles a la expansión debido al calor. A 43 °C (115 °F), los neumáticos de los aviones en la pista de despegue ya estarán cerca del límite de su especificación de expansión. En los aviones que aterrizan, los neumáticos pasarán de estar bajo cero a casi sobrecalentarse incluso antes de que toquen la pista.

Creo que los transportes militares tienen algún tipo de sistema de enfriamiento para permitir operaciones en todo clima. He visto aterrizar variantes C-130 en climas cálidos y luego algo que parece un escape de extintor de incendios sale del puerto en la parte posterior del ensamblaje de la rueda, es decir, es no quemar goma. Probablemente sea alguna tecnología como los tanques de combustible presurizados con nitrógeno, que permite aterrizar en cualquier clima, pero es demasiado costoso para los aviones civiles. Pero nunca lo investigué, así que podría estar equivocado.

No es necesariamente el operador del aeropuerto el que limita los despegues y aterrizajes en días tan calurosos, sino el fabricante de la aeronave. Todos los aviones certificados por la Parte 25 requieren datos de rendimiento para todos los pesos, altitudes y temperaturas en los que operan. Lo más probable es que el fabricante de la aeronave haya optado por limitar los despegues y aterrizajes en días tan calurosos porque optó por no publicar los datos correspondientes.

25.105(a) Las velocidades de despegue prescritas por 25.107, la distancia de aceleración-parada prescrita por 25.109, la trayectoria de despegue prescrita por 25.111, la distancia de despegue y el recorrido de despegue prescritos por 25.113 y la trayectoria neta de vuelo de despegue prescrita por §25.115, debe determinarse en la configuración seleccionada para el despegue en cada peso, altitud y temperatura ambiente dentro de los límites operacionales seleccionados por el solicitante :

Es por la densidad del aire. La densidad del aire no es constante y varía con la elevación sobre el nivel del mar y la temperatura del aire.

… dónde$A$es el área del ala,$V$es la velocidad y$\rho$es la densidad del aire. Si el aire no es lo suficientemente denso, la aeronave no podrá despegar si no puede generar suficiente sustentación al final de la carrera de despegue o tendrá que aterrizar a una velocidad demasiado alta para evitar que se detenga. .

La altitud de densidad es la altitud relativa a las condiciones atmosféricas estándar (ISA) en la que la densidad del aire sería igual a la densidad del aire indicada en el lugar de observación. En otras palabras, la altitud de densidad es la densidad del aire dada como una altura sobre el nivel medio del mar. La "altitud de densidad" también se puede considerar como la altitud de presión ajustada para una temperatura no estándar.

Tanto un aumento de la temperatura como una disminución de la presión atmosférica y, en un grado mucho menor, un aumento de la humedad provocarán un aumento de la altitud de densidad. En condiciones cálidas y húmedas, la altitud de densidad en un lugar particular puede ser significativamente mayor que la altitud real.

En aviación, la altitud de densidad se utiliza para evaluar el rendimiento aerodinámico de la aeronave en determinadas condiciones meteorológicas. La sustentación generada por las superficies aerodinámicas de la aeronave y la relación entre la velocidad indicada y la verdadera también están sujetas a cambios en la densidad del aire. Además, la potencia entregada por el motor de la aeronave se ve afectada por la densidad y composición del aire.

El rendimiento de la aeronave se ve directamente afectado por las condiciones atmosféricas ambientales. Específicamente, tanto la sustentación de las alas (o rotores), la potencia del motor y el empuje en el caso de los motores a reacción son proporcionales a la densidad del aire. El aire frío y denso crea mucha más sustentación para una velocidad real dada que el aire delgado y caliente y los motores producen más potencia en aire más denso y/o empuje en aire más denso que en aire más delgado.

La densidad del aire es una función tanto de la presión atmosférica como de la temperatura usando la ley de los gases ideales

p = drT

d = p/(rT)

donde p es la presión del aire ambiente, d es la densidad del aire y T es la temperatura ambiente. r es la constante de los gases ideales.

Entonces la densidad es directamente proporcional a la temperatura del aire e inversamente proporcional a la temperatura.

En aviación, la presión es un factor tanto de la elevación del campo como de la presión atmosférica ambiental en el área. Cuanto más se asciende desde el nivel del mar, menos denso se vuelve el aire para cualquier temperatura dada.

Ahora, lo que todo esto significa para un piloto es que, dado que la densidad del aire afecta tanto la sustentación como el empuje, las características de rendimiento de la aeronave serán mucho más letárgicas en un día caluroso. Esto se ve agravado por la elevación del campo y la altitud de vuelo, así como por la desviación de la presión con respecto a las condiciones atmosféricas estándar.

Estas condiciones de 'calor y altura' pueden ser extremadamente peligrosas y muchos buenos pilotos han muerto porque no tuvieron esto en cuenta con los cálculos de rendimiento relacionados con la longitud de la pista necesaria para el despegue y la pendiente de ascenso para despejar obstáculos. La pista necesaria para acelerar a V _r y salvar un obstáculo puede ser hasta un 200-300 % mayor que la requerida para un despegue a nivel del mar, y la velocidad máxima de ascenso en V _y en un día caluroso puede reducirse a la mitad en comparación con un día frío. Operaciones a nivel del mar. Esto es particularmente peligroso para vuelos de monte y operaciones en terrenos montañosos.

A continuación hay un enlace a un video de un avión ligero Stinson 108 que sale de una franja de césped cerca de Stanley, Idaho, con una elevación del campo de más de 6000 pies en un día de verano de 85°. El avión también estaba cargado con cuatro personas por encima del peso bruto. ADVERTENCIA: contenido gráfico; si los accidentes de avión te molestan, no mires.

La buena noticia es que todos los que iban a bordo tuvieron suerte y se salvaron del accidente; la mayoría de las personas involucradas en este tipo de emergencias no tienen tanta suerte.

El fabricante publica los datos de rendimiento de la aeronave en el manual de operaciones del piloto (POH) requerido y los cálculos de rendimiento deben realizarse antes de todas las operaciones de vuelo. Las condiciones atmosféricas ambientales están disponibles para el piloto ya sea en forma de transmisiones ATIS/AWOS/ASOS o utilizando equipos portátiles de monitoreo del clima. Las transmisiones de ATIS facilitan el proceso al transmitir una altitud de densidad para el campo que es equivalente a una altitud de campo si el aire ambiente estuviera a una temperatura y presión estándar de 15° Celsius y 29,92 pulgadas de Mercurio.

No puedo hablar por los procedimientos operativos de McCarran International (LAS/KLAS) , pero sospecho que no permiten operaciones por encima de los 40 °C porque las pistas allí serían insuficientes para lanzar y recuperar transportes pesados ​​en esas condiciones y, en general, los fabricantes de aeronaves no especifican datos de rendimiento para temperaturas superiores a 45 °C/110 °F.