infra-05-caracteristicas-de-aeronaves-parte-4

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Disciplina:

Infraestrutura Industrial e

Aeroportuária

Prof. Fernando Porto

Características de Aeronaves

Relacionadas ao Projeto de

Aeroportos

Parte 4

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3. Performance na Pista

• Para qualquer operação de

decolagem ou de aterragem, uma aeronave vai exigir um certo comprimento de pista, o qual pode variar amplamente para um mesmo tipo e modelo de aeronave, como um

resultado do peso da mesma no momento da operação, bem como das condições atmosféricas locais.

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• Os fatores que influem sobre os requisitos de

comprimento de pista podem ser agrupadas em duas categorias gerais:

1. Requisitos de segurança estabelecidos por agências governamentais.

2. Fatores referentes à capacidade física da aeronave sob determinadas condições ambientais.

• As condições ambientais mais influentes sobre a capacidade física de aeronaves para a operação em aeroportos são temperatura, vento de superfície,

inclinação da pista, a altitude do aeroporto, e a condição da superfície da pista.

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4. Altitude do Aeroporto

• Estando todas as outras condições iguais, quanto

maior a altitude da localização do aeroporto, menos densa será a atmosfera. Este fato impõem que a

aeronave precise de maior comprimento de pista para alcançar a velocidade na pista que lhe ofereça sustentação suficiente para decolar.

• Este aumento não é linear, variando de acordo com o peso da aeronave e com a temperatura do ar

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• Para fins de planejamento, pode-se estimar que

entre o nível do mar e 5000 pés de altitude (1524 m), o comprimento de pista necessário para a operação de uma determinada aeronave aumenta em cerca de 7% para cada 1000 pés (305 m) de aumento da

altitude. Sob temperaturas mais elevadas, a taxa de aumento pode atingir 10%.

• Assim, enquanto uma aeronave pode exigir 1500 m de pista para decolagem ao nível do mar, a mesma aeronave pode exigir 2300 m ou mais em um

aeroporto a 1500 m de altitude, especialmente durante dias quentes.

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Tenzing–Hillary Airport Lukla, Nepal

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5. Ventos na Superfície

• Quanto maior for o vento contrário (headwind), mais curto será o comprimento de pista necessário para operação. Por outro lado, ventos a favor (tailwind) terão efeito inverso, assim como a presença de

ventos laterais.

• Estima-se normalmente que, para cada 5 kn (9,26 km/h) de vento contrário, o comprimento de pista necessário é reduzido em cerca de 3%, e aumentam em cerca de 7% para cada 7 kn (13 km/h) de vento a favor.

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• Entretanto, para fins de projeto de aeroportos, os

comprimentos de pista são normalmente concebidos assumindo condições de vento calmo.

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6. Gradiente de Pista

• Para acomodar condições topográficas ou outras

naturais, pistas frequentemente tem algum nível de inclinação ou gradiente.

• Aeronaves enfrentando um aclive necessitam de mais pista para decolar, o contrário ocorrendo ao enfrentarem um declive. Estudos que foram feitos indicam que a relação entre a inclinação uniforme e aumento ou diminuição do comprimento da pista é quase linear.

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• Para aeronaves de turbina isso equivale a 7 a 10% de variação no comprimento para cada 1% de inclinação uniforme.

• Normas de segurança limitam a inclinação a um máximo de 1,5%.

Aeroporto de

Courchevel, França. Gradiente de 18,5º.

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Aeroporto de Birmingham, Inglaterra

Nos EUA, nenhum ponto da pista pode ficar 5 pés (1,5 m) acima ou abaixo da linha

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7. Superfície da Pista

• Lama ou água parada na pista tem um efeito indesejável sobre o desempenho da aeronave.

• A lama tem uma textura escorregadia que torna a frenagem ineficiente. Além disso, ela é deslocada

junto com os pneus, aumentando o atrito e atuando como uma força de retardamento na decolagem, ou ainda sendo pulverizada sobre a aeronave,

aumentando o atrito aerodinâmico e podendo causar danos a algumas partes.

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• As operações de jatos estão limitadas a não mais do que em ½” (12,7 mm) de lama ou água.

• Entre ¼” e ½” (6,4 e 12,7 mm) em profundidade, o peso de decolagem de uma aeronave deve ser

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• Além de tudo isto, a água ou a lama podem levar ao fenômeno de aquaplanagem, fazendo a aeronave perder a direção em operações no solo.

• Aquaplanagem ocorre principalmente em função da pressão de enchimento dos pneus e, em certa

medida, da condição e tipo de sulcos nos mesmos. • A velocidade aproximada de aquaplanagem (V_p)

pode ser determinada pela seguinte fórmula:

• onde V_p é a velocidade em km/h e p é a pressão dos pneus em psi ou lb/pol2_.

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• Como a gama de pressões para pneus de aeronaves a jato comerciais variam entre 120 a 200 psi, as

velocidades de aquaplanagem variam entre 177 e 225 km/h.

• Para reduzir este perigo e para melhorar o

coeficiente de atrito de frenagem, pavimentos de pista recebem ranhuras transversais, que formam reservatórios para a água.

• Antigamente, as ranhuras eram padronizadas com ¼” de profundidade e largura, espaçadas em 1

polegada, mas nova padronização a vem substituindo.

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8. Distâncias Declaradas

• Agências reguladoras governamentais especificam o peso bruto para operações de pouso e decolagem, especificando as distâncias conhecidas como

distâncias declaradas (declared distances), as quais devem ser concordantes com os comprimentos de pista disponíveis.

• No caso de aeronaves à jato, são consideradas três situações gerais para estabelecer o comprimento de uma pista necessária para a segurança das

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1. Decolagem normal, onde todos os motores estão

disponíveis, e determinado comprimento de pista é requerido de modo a acomodar variações nas

técnicas de decolagem assim como as distintas características de desempenho das aeronaves.

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2. Decolagem com falha de motor, onde pista

suficiente deve estar disponível de modo a permitir que aeronaves possam efetuar a decolagem ou

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3. Pouso, onde pista suficiente deve estar disponível

para permitir as variações normais na técnica de pouso, abordagens pobres e afins.

• Os regulamentos relativos as aeronaves com motor a pistão retêm em princípio os critérios acima, mas o primeiro critério não é usado.

• De qualquer forma, o comprimento de pista

necessário em um aeroporto para um determinado tipo e peso de aeronave a jato é estabelecido através da análise das três situações, adotando-se o maior comprimento.

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• Estes três critérios definidos pela regulamentação de transportes à jato, a FAR Part 25 e Part 121, são

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• Figura 2-9a: A distância de aterragem (LD – landing

distance), necessária para um pouso deve ser

suficiente para permitir a aeronave chegar a uma paragem completa (SD – stop distance) dentro de

60% desta distância, assumindo que o piloto fez uma abordagem à velocidade adequada e cruzou a soleira da pista a uma altura de 50 pés (15 m).

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50ft

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• Figura 2-9c: Decolagem normal, com todos os

motores em pleno funcionamento. A distância de decolagem (TOD – takeoff distance) é definida como 115% da distância que a aeronave utiliza para atingir uma altura de 35 pés (10,7 m).

• Nem toda esta distância tem de ser necessariamente de pavimento de máxima resistência, bastando essa distância ser livre de obstruções. Por conseguinte, os regulamentos permitem o uso da zona livre de

obstáculos (CL - clearway) por parte desta distância. • A clearway é definida como uma área retangular

além da pista não menor que 152 m de largura e não mais de 305 m de comprimento, com localização

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35ft

Ponto de sustentação

Ponto de Sustentação: ponto a partir do qual a aeronave não toca mais a pista (lift-off)

CL – Clearway ou Zona Livre de Obstáculos

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• Figura 2-9b: falha do motor. Se um motor entra em pane antes de alcançar a velocidade de decisão, o piloto aciona os freios para parar a aeronave. A distância necessária, desde o início da rolagem de decolagem até a parada de emergência é conhecida como a distância de aceleração e frenagem (DAS –

accelerate-stop distance).

• Com base nos requisitos apresentados, os

operadores de aeronaves estimam um comprimento de pista obrigatório (FL – field length) para cada

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Decolagem abortada devido falha de motor

Stopway ou

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35ft

Decolagem realizada apesar da falha de motor

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• O tamanho do campo é geralmente composto de

três componentes, nomeadamente, o pavimento de resistência plena ou total (FS), o pavimento de força parcial ou Zona de Parada (stopway - SW), e a Zona Livre de Obstáculos (clearway - CL).

• Os requisitos de pista para aeronaves a jato podem ser sumarizadas na forma de equações, as quais

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8.1 Decolagem

Normal

onde = + = 1,15 × 35 = 0,5 − 1,15 × = = − 35ft D35 FS CL LOD CL: clearway lenght D35: 35ft distance

DAS: accelerate-stop distance FL: field lenght

FS: full-strength pavement LOD: lift-off distance

SD: stop distance SW: stopway

TOD: take-off distance TOR: take-off run

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8.2 Decolagem com

Falha de Motor

onde = + 35ft D35 FS CL LOD = 35 = 0,5 − = = − CL: clearway lenght D35: 35ft distance

FS: full-strength pavement LOD: lift-off distance

SD: stop distance SW: stopway

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8.3 Decolagem Abortada

por Falha de Motor

= = +

FS CL

SW

CL: clearway lenght D35: 35ft distance

FS: full-strength pavement LOD: lift-off distance

SD: stop distance SW: stopway

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8.4 Pouso

= = = 0,6 50ft SD FS CL CL: clearway lenght D35: 35ft distance

FS: full-strength pavement LOD: lift-off distance

SD: stop distance SW: stopway

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8.5 TORA, TODA, LDA e ASDA

• Por fim, pode ser estimado, para o avião crítico

do projeto de um dado aeroporto, o

comprimento total de campo requerido

(composto pela pista de pavimento de resistência

plena FS, zona de parada SW e zona livre de

obstáculos CL).

• É importante lembrar que, se planejado que as

operações sejam realizadas em ambas as

direções, como é usual, os componentes de

campo devem existir em cada direção.

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• Distâncias declaradas são as distâncias que são

declaradas disponíveis e adequadas para

satisfazer os requisitos de pista de corrida de

decolagem (takeoff run), distância de decolagem

(takeoff distance), distância de aceleração e

parada (accelerate-stop distance) e distância de

pouso (landing distance) de uma aeronave.

• Quatro são as distâncias declaradas reportadas

normalmente para cada pista.

1. Pista disponível para corrida de decolagem - TORA (Take-Off Run Available) - Comprimento declarado

da pista, disponível para corrida no solo de uma aeronave que decola.

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2. Distância disponível para decolagem - TODA (Take-Off Distance Available) - Comprimento da TORA,

somado ao comprimento da Zona Livre de Obstáculos (Clearway), se existente.

3. Distância disponível para pouso - LDA (Landing Distance Available) - Comprimento declarado de

pista, disponível para a corrida no solo de uma aeronave que pousa.

4. Distância disponível para aceleração e parada ASDA (Accelarate – Stop Distance Available)

-Comprimento da TORA, somado ao comprimento da Zona de Parada (Stopway), se existente.

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• Para estimar as distâncias declaradas:

= , , , = , , = − , , = 0 = − , , = 0 = 1000

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8.6 Exemplo

Determine, em metros, os comprimentos de pista

em acordo com as especificações da FAR 25 e FAR

121 para um avião a jato com as seguintes

distâncias características:

Decolagem normal

• Dist. de sustentação (liftoff distance): 7.000ft

• Dist. para 35ft (distance to 35ft):

8.000ft

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Decolagem com falha de motor

• Dist. de sustentação (lift-off distance): 8.200ft

• Dist. para 35ft (distance to 35ft):

9.100ft

Decolagem abortada devido falha de motor

• Dist. aceleração-parada (accelerate-stop

distance

):

9.500ft

Pouso normal

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Decolagem normal: = 8625 + 575 = 9200 = 1,15 × 8000 = 9200 = 0,5 9200 − 1,15 × 7000 = 575 = = 9200 − 575 = 8625 35ft D35 FS CL LOD LOD = 7.000ft D35 = 8.000ft

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Decolagem com falha de motor = 8650 + 450 = 9100 35ft D35 FS CL LOD = 9100 = 0,5 9100 − 8200 = 450 = = 9100 − 450 = 8650 LOD = 8.200ft D35 = 9.100ft

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Decolagem abortada devido falha de motor

= = 9500

FS CL

SW

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Pouso = = = 5000 0,6 = 8333 50ft SD FS CL SD = 5.000ft

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• Distâncias declaradas:

= 9200 , 9100 , 9500 , 8333 = 9500 = 8625 , 8650 , 8333 = 8650 = 9500 − 8625 , 8650 , 8333 = 850 = 9500 − 9500 , 575 , 450 = 0 = 8650 ≈ 2637 = 9500 ≈ 2896 = 9500 ≈ 2896 = 8650 ≈ 2637

(45)

Exemplos de possibilidades de distâncias

declaradas

(a) TORA LDA ASDA TODA Sentido do pouso ou decolagem Fim da faixa de pista Faixa de pista Pista

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Exemplos de possibilidades de distâncias

declaradas

TORA LDA TODA Sentido do pouso ou decolagem Fim da faixa de pista Faixa de pista Pista Stop Way ASDA (b)

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Exemplos de possibilidades de distâncias

declaradas

TORA LDA TODA Sentido do pouso ou

decolagem Faixa de pista

Pista Stop

Way

ASDA

(c)

(48)

Exemplos de possibilidades de distâncias

declaradas

LDA TODA Sentido do pouso ou

decolagem Faixa de pista

Pista Stop Way TORA ASDA (d) ClearWay Cabeceira deslocada

(49)

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

(50)

Bibliografia

Manoel Henrique Alba Sória

Notas de Aula: Comprimento de Pista - 2006

USP – Universidade de São Paulo Escola de Engenharia de São Carlos Departamento de Transportes - STT

(51)

Bibliografia

Lenise Grando Goldner

Apostila de Aeroportos 2012

Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico

(52)

Vickers-Armstrong VC-10 BOAC

• Arquivo 3DS criado por Dominic Browne, e disponível

gratuitamente em 08/09/2016 no site http://www.sharecg.com/v/41953