Decolarea unei aeronave: Pierderea unui motor

Pierderea unui motor este o situaţie complexă. Piloţii sunt pregătiţi pentru acest eveniment, însă, aşa cum a fost demonstrat şi de zborul companiei TransAsia, există circumstanţe în care pierderea unui motor poate cauza prăbuşirea unei aeronave.

Evident, există diferenţe între aeronave şi am să încerc să simplific acest articol pentru a nu împovara cititorul cu informaţii mult prea tehnice.

Aerodinamica aeronavelor cu elice

Putem să separăm motoarele cu elice în mai multe categorii. Ne vom concentra pe motoarele convenţionale şi motoarele neconvenţionale.

În motoarele neconvenţionale, o elice se roteşte în sensul acelor de ceasornic şi cealaltă se roteşte în sens opus acelor de ceasornic. Datorită acestui fapt, motorul #1 al unei aeronave neconvenţionale nu este considerat critic. Din nefericire, majoritatea aeronavelor de pasageri folosesc motoare convenţionale. Acest fapt ajută la reducerea costurilor şi la standardizare. Practic, un technician poate să schimbe motorul unu de la o aeronavă cu motrul doi de la altă aeronavă şi aceasta este înca în perfectă stare de funcţionare.

Motorul #1, în aeronavele cu motoare convenţionale, este considerat critic datorită impactului crescut asupra stabilităţii aeronavei.

P-Factor: Practic, partea din elice ce coboară generează mai multă tracţiune decât partea din elice care urcă. Într-o aeronavă cu motoare convenţionale, elicea descendentă a motorului #2 este mai departe de centrul de greutate a aeronavei decât elicea descendentă a motorului #1. Este un efect similar cu folosirea unei pârghii. O forţă exercitată pe o pârghie lungă are un efect mai mare decât exercitarea aceleiaşi forţe pe o pârghie scurtă. Într-o aeronavă cu motoare convenţionale, această discrepanţă rezultă într-o mişcare de giraţie mai mare în cazul în care aeronava a pierdut motorul #1. (left yaw)

Accelerating slipstream: Elicea descendentă generează mai multă tracţiune decât elicea ascendentă. Datorită acestui fapt există o mai mare forţă de ridicare în spatele elicei descendente, decât în spatele elicei ascendente. Acest factor este valabil pentru ambele motoare, însă în motorul #2 această forţă de ridicare este mai departe de centrul de greutate al aeronavei. Această asimetrie are tendinţa să ridice aripa dreaptă a aeronavei atunci când motorul #1 nu funcţionează. (left roll)

Spiraling slipstream: Din punct de vedere aerodinamic această forţă nu afectează o aeronavă care a pierdut motorul critic, însă nici nu o ajută. Dacă aeronava ar fi pierdut motorul #2, această forţă ar fi fost benefică.

Torque: Legea a treia a lui Newton. Elicele se rotesc în sensul acelor de ceasornic, de unde rezultă că aeronava vrea să se rotească opus acelor de ceasornic. Această problemă este validă pentru ambele motoare, însă, atunci când aeronava a pierdut motorul #1, această forţă trebuie să rotească o mai mică parte din avion. Practic, greutatea aeronavei nu mai poate să prevină tendinţa forţei de o roti. (left roll)

După cum observaţi, motorul #1 este motorul critic datorită impactului mai mare asupra stabilităţii aeronavei. Practic, aeronava vrea sa se ducă înspre motorul care este nefuncţional.

Aeronava cu o greutate sub 6000 de pounds

Pentru mine ca pilot, pregătirea pentru pierderea unui motor începe încă înainte de a porni motoarele. Printre altele, suntem obligaţi să calculăm: accelerated stop distance, ground roll şi single-engine rate of climb.

Accelerated stop distance: distanţa necesară aeronavei să ajungă la viteza de rotaţie sau viteza de decizie, abandonarea decolării şi frânarea/oprirea aeronavei.

Ground roll: distanţa necesară pentru decolare.

Single-Engine rate of climb: rata de urcare a aeronavei după pierderea unui motor.

Aceste calcule îmi permit mie, ca pilot, să decid dacă decolarea este balansată. Practic, mă ajută să decid dacă am posibilitatea să abandonez decolarea în cazul în care pierd un motor. De cele mai multe ori decolarea este balansată, însă există circumstanţe când abandonarea decolării nu este posibilă.

După ce pornesc motoarele, şi încep să mă îndrept către pistă, înfăptuiesc prima parte din “Departure Briefing”: aceasta este o decolare (ne)balansată, accelerated stop este cutare, ground roll este cutare şi single-engine rate of climb este cutare. Acesta este un moment în care eu şi copilotul trecem în revistă performanţa aeronavei pentru această decolare.

Înainte de decolare, ţinând cont că eu am controlul aeronavei, finalizez “Departure Briefing-ul” pe care l-am început în timp ce ne îndreptăm spre pistă. Este important de precizat că acest briefing diferă la aeronavele ce au o viteză de decizie, am să revin asupra acestui fapt.

• Dacă pierdem un motor înainte de viteza de rotaţie am să reduc puterea ambelor motoare şi frânez dacă este necesar. Apoi securizăm aeronava pe pistă şi cerem să fim tractaţi spre terminal.

Este necesar să fim tractaţi, unele aeronave nu sunt foarte manevrabile cu un singur motor funcţional.

• Dacă pierdem un motor după decolare şi trenul de aterizare este coborât, atunci reduc puterea motoarelor, păstrez viteza peste Vmc (minimum control) şi aterizăm pe pista dupa care am decolat.
• Dacă pierdem un motor după decolare şi am cerut ridicarea trenului de aterizare: Altitudine sub 400 de picioare: nu întoarcem şi aterizez aeronava într-un camp.
• Altitudine sub 400 de picioare: nu întoarcem şi aterizez aeronava într-un camp.

Această aeronavă, chiar dacă are două motoare, nu îmi garantează că este capabilă să urce cu un singur motor. Evident, există circumstanţe când acest lucru se întâmplă, însă, ţinând cont că în acel moment suntem foarte aproape de pământ, eu prefer să aterizez într-un câmp.

• Dacă pierdem un motor după 400 de picioare: continuăm să zburăm.

Momentul critic, pentru această aeronavă, este după ce ridic trenul de aterizare şi înainte de a ajunge la 400 de picioare. Pentru a marca acest moment menţionez: Out of usable, below Vlo, gear up.

În acest moment şi eu şi copilotul ştim că în cazul în care pierdem un motor ajungem într-un câmp. Din fericire, această aeronavă ajunge la 400 de picioare în 10-15 de secunde. Din nefercire, ne aflăm aproape de pământ şi evenimentele se desfăşoară foarte rapid. Aeronava companiei TransAsia a pierdut un motor şi se pare că piloţii au securizat motorul funcţional fapt care a transformat aeronava într-un planor. Evident, procedura de identificare a motorului cu probleme poate să difere. Unii piloţi folosesc instrumentele pentru a-l identifica, altii işi folosesc propriile acţiuni. Totuşi, este important de precizat că eu nu securizez motorul până nu am certitudinea că securizez motorul care trebuie.

Dacă am pierdut motorul  după ce am ridicat trenul de aterizare, atunci:

• Mixtures / Props / Throttles – Full Forward

După cum observaţi nu discriminez între motoare, chiar dacă pe unul l-am pierdut. În acel moment, eu am o idee ce motor are probleme, însă nu am încă certitudinea. Nu am timp să mă uit la instrumentaţia motoarelor, trebuie să ţin aeronava sub control. Pentru a identifica cu certitudine ce motor am pierdut îmi folosesc cunoştinţele de aerodinamica, fapt care ajuta foarte mult în aceaste circumstanţe. 

• Flaps / Gear / Flaps – Up (pentru a creşte performanţa aeronavei)
• Identify / Verify / Feather

Identify: Piciorul mort, motorul mort. În momentul în care o aeronava pierde un motor, aceasta intră în giraţie către motorul pe care l-am pierdut. Instinctiv pilotul corectează această rotaţie cu picioarele. Dacă trebuie să apăs pe pedala dreaptă, atunci am pierdut motorul stâng şi viceversa. Să presupunem că am pierdut motorul stâng.

Verify: Reduc puterea în motorul stâng şi urmăresc dacă giraţia aeronavei se reduce. Dacă aceasta nu se reduce, atunci am identificat motorul corect.

Feather: cresc unghiul elicei motorului pierdut, pentru a împiedica rotaţia acesteia. Practic, scopul este să diminuez rezistenţa aerului. Este important de precizat că unele motoare au auto-feather.

• Checklist

Aeronave cu o greutate peste 6000 de pounds

În primul rând, aceste aeronave sunt proiectate să decoleze cu un singur motor funcţional. Datorită acestui fapt, piloţii trebuie să calculeze şi “accelerated go distance”.

Accelerated go: Distanţa necesară ca aeronava să accelereze până la viteza de decizie (V1), să decoleze şi să urce peste un obstacol de 35 de picioare.

Evident, această aeronavă are viteza de decizie (V1), viteză de rotaţie (Vr) şi viteză de siguranţa (V2). Şi în această aeronavă sunt nevoit să fac un “Departure Briefing”, însă acesta este diferit.

Decolăm după pista cutare, avem V1 cutare, Vr cutare şi V2 cutare. Oprim pentru orice problema înainte de 80 de noduri, după 80 de noduri oprim numai dacă pierdem un motor. Dacă pierdem un motor înainte de V1, atunci reduc puterea motoarelor, frânez şi oprim aeronava. Dacă pierdem un motor după V1, continuăm decolarea şi folosim profilul de urcare cu un singur motor.

Profilul de decolare cu un singur motor

Pilotul ce pilotează: *avansez motoarele* set power!

Pilotul ce monitorizează: Power is set. (acesta setează cu exactitate puterea necesară)

Pilotul ce monitorizează: 80 knots.

Pilotul ce pilotează: Checked. (din acest moment oprim decolarea doar în cazul în care pierdem un motor)

Pilotul ce monitorizează: Veeee 1

Pilotul ce pilotează: *Iau mâna după throttles* (din acest moment continui decolarea în orice circumstanţă)

*Ding! Ding! Ding!*

Pilotul ce monitorizează: Master Warning!

Pilotul ce pilotează: *avansez ambele motoare la putere maximă*

Pilotul ce monitorizează: Veee r

Pilotul ce monitorizează: Positive rate of climb.

Pilotul ce pilotează: Gear up.

Profilul de urcare cu un singur motor are patru segmente:

• De la Vr până la 35 de picioare.
• După 35 de picioare trebuie să fim la viteza de siguranţă V2 şi continuăm să urcăm până la o altitudine de 400 de picioare. Acesta este segmentul cel mai critic.
• La 400 de picioare, viteza trebuie să fie V2+10 noduri. Acesta este un segment în care aeronava este accelerată la Venr(oute).
• Începe când aeronava ajunge la Venr şi continuă până la 1500 de picioare.

După cum observaţi, pierderea unui motor în timpul decolării este o situaţie foarte complexă. Piloţii folosesc “Departure Briefings” pentru a reduce nevoia de a gândi critic în momentele critice. Practic, de fiecare dată când decolăm avem un plan bine stabilit. Când un pilot nu are un plan sau are un plan pe care nu il respectă, abilitatea acestuia de a lua decizii are de suferit.