infra-08-projeto-de-aeroportos-parte-3

Disciplina:

Infraestrutura Industrial e

Aeroportuária

Prof. Fernando Porto

Projeto de Aeroportos

5. Comprimento de Pista

• Como orientação para os planejadores de

aeroportos, a FAA lançou a “Advisory Circular 150/5325-4b Runway Length Requirements for Airport Design”.

• Neste documento, procedimentos são definidos para

a estimativa do comprimento de pista, com base no máximo peso de decolagem (MGTOW ou MTOW) do avião de referência (avião crítico), altitude e

temperatura do aeroporto, entre outros dados.

Obs.: Os termos maximum takeoff weight (MTOW), maximum gross takeoff weight (MGTOW) e maximum takeoff mass (MTOM) tem o mesmo significado.

• O avião crítico é definido como o avião que voa a maior rota sem escalas do aeroporto, em ao menos 500 operações ao ano, e que requer a maior pista.

• O procedimento é baseado nos seguintes passos:

1. Designação do avião crítico.

2. Máximo peso de decolagem MTOW do avião crítico. 3. Altitude do aeroporto.

4. Maior temperatura média diária do mês mais quente, no local do aeroporto.

5. Máxima diferença em elevação ao longo da linha de centro da pista.

• Para os propósitos de facilitar a estimativa do

comprimento da pista, a FAA agrupa os aviões em função do MGTOW (maximum gross takeoff weight).

• Com base no MGTOW, o procedimento obedece as

MGTOW < 12.500 lb

• _{Aeronaves críticas com MGTOW menor ou igual a}

12500 libras (5670 kg) são consideradas como aeronaves de pequeno porte, para o caso de estimativa de comprimento de pista.

• Para estes aviões, a pista é definida em função da

V_ref, velocidade de referência para pouso.

V_ref é a velocidade da

aeronave no ponto de referência para pouso, ou seja, a 50ft de altura da soleira da pista.

• Aeronaves com V_ref < 30kn (55,6km/h) são

consideradas como aeronaves STOL (short takeoff

and landing). O comprimento de projeto para pistas

específicas para aviões STOL é de 300pés (92m) caso a pista for ao nível do mar. Para aeroportos situados acima do nível do mar, deve ser acrescentado ao

comprimento de projeto (300 ft) cerca de 0,03pés (0,009m), para cada pé acima do nível do mar.

• Para aeronaves com 30 ≤ V_ref < 50kn (92,6km/h), o

comprimento de projeto para a pista é de 800pés (244m), acrescentando 0,08pés (0,024m) para cada pé acima do nível do mar (altitude do aeroporto).

• Para aeronaves com V_ref ≥ 50kn (92,6km/h), o

comprimento de projeto para pistas é baseado no número de assentos para passageiros na aeronave. Para aeronaves com menos de 10 assentos, a figura a seguir (Fig. 6-12 do livro referência) é utilizada.

• Esta figura tem dois conjuntos de curvas, uma

representando "95% da frota", para ser usado em aeroportos que servem pequenas comunidades, e uma representando "100% da frota", aplicável aos aeroportos perto de grandes áreas metropolitanas.

Máxima temperatura média diária, referente ao mês

mais quente do ano [o_F].

C o mp ri me n to d e p ist a [ p é s] 95% da frota 100% da frota Altitude do aeroporto [pés] Fatores de conversão: 1 pé = 0,3048 m 1 m = 3,2808 pés ℉ = ℃ × 1,8 + 32

Fig.6-12: Comprimento de pista para

aeronaves com até 10 assentos, V_ref ≥

50kn e peso  12500lb,

Exemplo

Seja um aeroporto planejado para um local ao nível do mar, onde a temperatura de referência (máxima

temperatura média diária, no mês mais quente do ano)

seria de 15o_{C. Qual seria o comprimento de pista}

recomendado para aviões com V_ref ≥ 50kn e com

menos de 10 assentos?

Resposta: 2700pés ou 823m (95% da frota), 3200pés

Exercício

Seja um aeroporto planejado para um local à 686m de altitude, onde a temperatura de referência (máxima

temperatura média diária, no mês mais quente do ano)

seria de 26,6o_{C. Qual seria o comprimento de pista}

recomendado para aviões com V_ref ≥ 50kn e com

• Para aeronaves com V_ref ≥ 50kn e 10 ou mais

assentos, para aeroportos em altitudes até 3000pés (914m) acima do nível do mar (AMSL), o uso do

gráfico apresentado na fig.6-13 é recomendado. Ainda para este mesmo tipo de aeronave, para

aeroportos situados acima de 3000pés AMSL, usa-se a fig.6-12 na coluna “100% da frota”.

• São aviões representativos desta categoria: Raytheon

B80 Queen Air, Raytheon E90 King Air, Raytheon B99 Airliner, Raytheon A100 King Air (Raytheon é o novo nome da Beech Aircraft), Mark III-I Trilander,

Swearigen Merlin III-A, Swearigen Merlin IV-A,

Swearigen Metro II, Brittea-Norman, Mitsubishi MU-2L.

Altitude do aeroporto (pés)

Máxima temperatura média diária, referente ao mês

mais quente do ano [o_F].

C o mp ri me n to d e p ist a [ p é s]

Fig.6-13: Comprimento de pista para aeronaves com mais de 10 assentos,

Exemplo

Seja um aeroporto planejado para um local 1000pés acima do nível do mar, onde a temperatura de

referência (máxima temperatura média diária, no mês

mais quente do ano) seria de 32o_{C. Qual seria o}

comprimento de pista recomendado para aviões com

V_ref ≥ 50kn e mais de 10 assentos?

Exercício

Seja um aeroporto planejado para um local à 762m de altitude, onde a temperatura de referência (máxima

temperatura média diária, no mês mais quente do ano)

seria de 21,1o_{C. (a) Qual seria o comprimento de pista}

recomendado para aviões com V_ref ≥ 50kn e mais de 10

assentos? (b) Qual seria a diferença de comprimento em relação a uma pista, projetada para o mesmo tipo de aeronave, situada a 1372m de altitude?

12500 < MGTOW < 60000 lb

• _{Para aeronaves com MGTOW de 12500 até 60000lb,}

inclusive (de 5670 até igual a 27216 kg), a aeronave crítica deve ser selecionada na Tabela 6-5 "75% da frota", ou na Tabela 6-6, "100% da frota".

• A Tabela 6-5 apresenta aeronaves que geralmente

exigem menos de 5000pés (1524m) de pista,

enquanto a Tabela 6-6 representa aeronaves que geralmente requerem 5000pés ou mais de pista.

Aerospatiale Sn-601 Corvette Dassault Falcon 10

Bae 125–700 Dassault Falcon 20

Beech Jet 400A Dassault Falcon 50/50 EX

Beech Jet Premier I Dassault Falcon 900/900B

Beech Jet 2000 Starship IAI Jet Commander 1121

Bombardier Challenger 300 IAI Westwind 1123/1124

Cessna 500 Citation/501 Citation Sp Learjet 20 Series

Cessna Citation I/II/III Learjet 31/31A/31A ER

Cessna 525A Citation II (CJ-2) Learjet 35/35A/36/36A

Cessna 350 Citation Bravo Learjet 40/45

Cessna 550 Citation II Mitsubishi Mu-300 Diamond

Cessna 551 Citation II/Special Raytheon 390 Premier

Cessna 552 Citation Raytheon Hawker 400/400 XP

Cessna 560 Citation Encore Raytheon Hawker 600

Cessna 560/560 XL Citation Excel Sabreliner 40/60

Cessna 560 Citation V Ultra Sabreliner 75A

Cessna 650 Citation VII Sabreliner 80

Cessna 680 Citation Sovereign Sabreliner T-39

Bae 125-700

Cessna 680 Citation Sovereign

Learjet 45

Raytheon 390 Premier

Mitsubishi Mu-300 Diamond

Bae Corporate 800/1000 Bombardier 600 Challenger

Bombardier 601/601-3A/3ER Challenger Bombardier 604 Challenger

Bombardier BD-100 Continental Cessna S550 Citation S/II

Cessna 650 Citation III/IV Cessna 750 Citation X

Dassault Falcon 900C/900EX Dassualt Falcon 2000/2000EX

Israel Aircraft Industries (IAI) Astra 1125 IAI Galaxy 1126 Learjet 45 XR Learjet 55/55B/55C Learjet 60 Raytheon/Hawker Horizon Raytheon/Hawker 800/800 XP Raytheon/Hawker 1000 Sabreliner 65/75 Tabela 6-6: Aeronaves que

geralmente requerem pistas maiores que 5000pés.

Bombardier BD-100 Continental

Bombardier 600 Challenger

Dassault Falcon 2000

Cessna 750 Citation X

Learjet 60

• Se a aeronave crítica for selecionada na tabela 6-5, diz-se que o comprimento da pista estimativa será capaz de acomodar 75% da frota. Se a aeronave crítica for selecionada na tabela 6-6, diz-se que o comprimento da pista estimada será capaz de

acomodar 100% da frota.

• Para o avião crítico, a “carga útil” de 60 ou de 90% é

selecionada para as estimativas. Uma carga útil de 60% representa que esta estaria operando em fator de carga de 60%, ou executando operações de

alcance mais curtos, exigindo menos combustível. Uma carga útil de 90% representaria uma aeronave operando em fator de carga 90% ou realizando

• Para as aeronaves da Tabela 6-5 ou aviões similares, a Fig. 6-14 é então aplicada, selecionando a condição de 60 ou 90% de carga útil, e aplicada com base na máxima temperatura diária média do mês mais

C o mp ri me n to d e p ist a [ p é s]

Máxima temperatura média diária, referente ao mês mais quente do ano [o_F].

Figura 6-14: Grupo “75% da frota”

Exemplo

Seja um aeroporto planejado para um local ao nível do mar, onde a temperatura de referência (máxima

temperatura média diária, no mês mais quente do ano)

seria de 15o_{C. Qual seria o comprimento de pista}

recomendado para aviões com MGTOW entre 12500 e 60000lb, sendo que o comprimento da pista deverá ser capaz de acomodar 75% da frota (tabela 6-5)?

Considere carga útil de 60%.

Exemplo

Seja um aeroporto planejado para um local 1000pés AMSL (305m altitude), onde a temperatura de

referência (máxima temperatura média diária, no mês

mais quente do ano) seria de 37,8o_{C. Qual seria o}

comprimento de pista recomendado para aviões com MGTOW entre 12500 e 60000lb, sendo que o

comprimento da pista deverá ser capaz de acomodar 75% da frota (tabela 6-5)? Considere carga útil de 90%.

• Para aeronaves abrangidas pelo grupo "100% da

frota“, similares aos aviões identificados na Tabela 6-6, Fig. 6-15 é aplicada do mesmo modo que no caso anterior.

C o mp ri me n to d e p ist a [ p é s]

Máxima temperatura média diária, referente ao mês mais quente do ano [o_F].

Figura 6-15: Grupo “100% da frota”

Exemplo

Seja um aeroporto planejado para um local a 2000pés AMSL (610m de altitude), onde a temperatura de

referência (máxima temperatura média diária, no mês

mais quente do ano) seria de 15o_{C. Qual seria o}

comprimento de pista recomendado para aviões com MGTOW entre 12500 e 60000lb, sendo que o

comprimento da pista deverá ser capaz de acomodar 100% da frota (tabela 6-6)? Considere carga útil de 60%.

Exemplo

Seja um aeroporto planejado para um local a 3000pés AMSL (914m de altitude), onde a temperatura de

referência (máxima temperatura média diária, no mês

mais quente do ano) seria de 37,8o_{C. Qual seria o}

comprimento de pista recomendado para aviões com MGTOW entre 12500 e 60000lb, sendo que o

comprimento da pista deverá ser capaz de acomodar 100% da frota (tabela 6-6)? Considere carga útil de 90%.

• Seja o comprimento de pista encontrado a partir da fig. 6-14 ou da Fig. 6-15, é necessário um ajuste um função do desnível do terreno onde a pista será

construída.

• Especificamente, o comprimento de pista deve ser

aumentado em 10 pés para cada pé (ou 10 metros a cada metro) na diferença de elevação entre o ponto mais baixo e ponto mais alto da pista.

• Curiosamente, no caso de aeroportos planejados para operar em altitudes elevadas, ocorre do

comprimento de pista estimado para aviões de

pequeno porte (MGTOW  12500 lb) ser é maior que o estimado como necessário para aviões com

MGTOW entre 12500 e 60000lb.

• Se este for o caso, o comprimento de pista

selecionado seria o maior. Por este motivo, os planejadores de aeroportos realizam estimativas para comprimento de pista empregando também aeronaves menores que a aeronave crítica.

Exercício

Seja um aeroporto planejado para um local a 2134m de altitude, onde a temperatura de referência (máxima

temperatura média diária, no mês mais quente do ano)

seria de 10o_{C. (a) Qual seria o comprimento de pista}

recomendado para aviões com MGTOW entre 12500 e 60000lb, sendo que o comprimento da pista deverá ser capaz de acomodar 100% da frota (tabela 6-6)?

Considere carga útil de 60%. (b) Compare o resultado obtido com a pista estimada para a operação de uma aeronave de menor porte.

MGTOW > 60.000 lb

• Para aeronaves críticas com MGTOW maior que

60000 libras (27216 kg), o comprimento de pista é estimado com base na performance específica da

aeronave crítica. Esta performance é encontrada nas publicações “aircraft planning manuals”,

disponibilizadas nos Websites dos fabricantes de aeronaves.

• Dentro deste manuais estão cartas de performance que são usadas para determinar o comprimento de pista necessário, tanto para a decolagem como para pouso, com base na configuração operacional da

aeronave crítica, seu peso estimado durante a operação de pouso ou decolagem, bem como a

altitude do aeroporto e a temperatura média diária mais alta durante o mês mais quente.

Exemplo

Seja um aeroporto planejado para um local a 1000pés AMSL (914m de altitude), onde a temperatura de

referência (máxima temperatura média diária, no mês

mais quente do ano) seria de 84o_{F. Qual seria o}

comprimento de pista recomendado um Boeing 737-900 equipado com motor Pratt & Whitney CFM56-7B27? Considere que a pista terá um gradiente de 20pés.

• De acordo com a tabela de especificação de desempenho, encontrada no manual de

planejamento de aeroportos do Boeing 737-900, o peso máximo de para pouso da aeronave é 146,300 libras e o peso máximo na decolagem é 174,200

libras.

• Como na tabela estes valores são mensionados como

“max design takeoff weight” e “max design landing weight”, é suposto que neste caso em particular estes valores seriam equivalentes ao MGTOW e ao MLGOW, respectivamente.

Peso na decolagem Peso no pouso Características gerais do Boeing 737-900 Peso máximo na decolagem: 174.200lb ou 79.016kg Peso máximo no pouso: 146.300lb ou 66.361kg

• A estimativa de comprimento necessário de pista,

para pouso, é realizada usando o gráfico de

desempenho para comprimento de pista de pouso (landing runway length performance chart) das

aeronaves.

• Nestes tipos de gráficos, os valores de comprimento

de pista podem ser encontrados tanto para condição de pista seca como para condição de chuva. Para fins de projeto de aeroportos, o comprimento de pista para pouso é estimado considerando a condição chuvosa, mais crítica que a condição seca.

• No caso de não ser encontrada no gráfico a condição de pista molhada, o comprimento de pista é

estimado com base na condição seca, aumentando o comprimento em 15%.

• Para este exemplo, na figura a seguir uma linha

vertical é desenhada a partir da abscissa, no ponto referente ao MTOW de 146.300 libras, até o ponto correspondente à altitude de 1.000 pés, em condição de pista molhada.

• Deste último ponto, uma linha horizontal é traçada

até o eixo das ordenada, onde o comprimento de pista necessário estimado, de 6.600 pés, é

Peso operacional de pouso [1.000 libras] Com pr im ento de pi s ta [1.000 m etr os ] Comprimento de pista para pouso do Boeing 737-900 com motor CFM56-7B27, flaps em 40° 6.600pés ou 2.012m Pista seca Pista c/chuva Altitude do aeroporto pés (metros)

Máx peso para pouso 146.300lb (66360kg)

1.000

• Como já mencionado, um ajuste deve ser realizado no caso de haver inclinação na pista, adicionando 10 pés de comprimento para cada pé de inclinação.

• Neste caso, o ajuste é de 200 pés, que devem ser

adicionados ao comprimento de 6.600 pés.

• Assim, comprimento de pista necessário para pouso:

• A estimativa de comprimento necessário de pista

para decolagem é realizada usando o gráfico de

desempenho para comprimento de pista na

decolagem (takeoff runway length performance chart), para a aeronave.

• Normalmente o manual da aeronave oferece vários

gráficos de desempenho de decolagem, cobrindo

diferentes temperaturas médias. Deve-se empregar o gráfico relacionado com a temperatura mais próxima da temperatura média diária mais elevada do mês mais quente do local do aeroporto.

• A figura a seguir mostra, para as condições do

exemplo, que a pista requerida para decolagem seria de 8.800 pés. O modo de obter a estimativa é similar ao empregado na figura anterior (pista para pouso).

• Considerando novamente o gradiente de pista do

exemplo, cerca de 200 pés deve ser adicionado à estimativa obtida do gráfico, resultando em um

comprimento ajustado de pista para decolagem de 9000 pés (2743 metros).

• Assim, comprimento de pista necessário para

Peso operacional de decolagem [1.000 libras] Com pr im ento de pi s ta [1.000 m etr os ] 1.000 pés Dia padrão +27º F (STD +15º C)

Máx peso para decolagem 174.200lb (79.016kg)

8.800pés ou 2.682m

• Para fins de projeto, a dimensão escolhida para o comprimento de pista é o mais longo dos

comprimentos de pista necessários para pouso e para a decolagem.

• Para este exemplo, o comprimento de projeto para a

Exercício

Seja um aeroporto planejado para um local a 2.500 pés AMSL, onde a temperatura de referência (máxima

temperatura média diária, no mês mais quente do ano)

seria de 30o_{F. Qual seria o comprimento de pista}

recomendado um Boeing 737-800 equipado com motor Pratt & Whitney CFM56-7B? Considere MGTOW de

170.000 libras, MLGOW de 140.000 libras, e que a pista terá um gradiente de 15 pés.

Exercício

Seja um aeroporto planejado para um local a 4.500 pés AMSL, onde a temperatura de referência (máxima

temperatura média diária, no mês mais quente do ano)

seria de 30o_{F. Qual seria o comprimento de pista}

recomendado um Boeing 737-800 equipado com motor Pratt & Whitney CFM56-7B? Considere MGTOW de

170.000 libras, MLGOW de 140.000 libras, e que a pista tenha um gradiente de 10 pés.

Bibliografia

R.M. Horonjeff, F.X. McKelvey, W.J. Sproule

Planning and Design of Airports. McGraw-Hill

Professional Publishing; 5th ed; 2010. ISBN-10: 0071446419