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Artículos técnicos.

Artículos de avación sobre temas más técnicos. Meteorología, procedimientos,  motores, etc.

Tanto a los profesionales como los amateur nos gusta seguir aprendiendo cosas nuevas y seguir profundizando en el conocimiento de la aviación.

Algunos profesionales del sector exponen aquí temas interesantes sobre aviación.

Aquí podrás leer curiosidades sobre aviación. Tanto comercial, como aviación general y militar.

No te pierdas nuestras próximas publicaciones.

QUÉ ES EL WAAS CHANNEL.

¿Alguna vez os habéis preguntado qué son los números que aparecen en las fichas de aproximación SBAS?

A la hora de escoger un tipo de aproximación PBN, nos encontramos con aproximaciones del tipo WAAS en Estados Unidos, o EGNOS en Europa, entre otras. Debajo del nombre del tipo de ficha, por ejemplo: RNAV (GPS) Y 04L de KJFK, aparece WAAS y, debajo CH 77519. Y justo debajo del canal una combinación de letras y números.

Si echamos mano de nuestra memoria, recordamos el sistema WAAS es un sistema de aumentación de la señal, cuya señal de corrección es difundida mediante la señal de satélites geoestacionarios, en USA el WAAS. Por lo tanto, no es necesario que exista en los aeropuertos ningún tipo de estación en tierra que envíe una señal al avión para corregir la posición GPS. Al contrario que en el GBAS. Pero entonces, ¿Por qué pone un canal en la ficha de aproximación?

Cuando se diseñó el sistema, el número del canal se consideró como una opción del equipo utilizado por la aeronave que permitía utilizar 5 dígitos para seleccionar el tipo de aproximación en lugar de utilizar un menú como actualmente hacemos cuando elegimos en nuestra base de datos de navegación. Dichos números corresponden a cada ficha de aproximación y sólo hay uno.

Ejemplos de fichas de WAAS (RNP Y 04L de KJFK) y EGNOS (RNP 06 de EHAM).

Debajo del canal, encontramos una combinación de 4 letras y números. Esto es el identificador. Es decir, cuando sintonizamos un ILS, o un VOR, existe un código morse para identificar auralmente. En este caso, se identifica visualmente que corresponda el tipo de aproximación y el aeropuerto con nuestra base de datos. La primera letra será correspondiente al tipo de señal utilizada: W para WAAS o E para EGNOS. Los dos números siguientes serán la pista. Para cuando la pista tiene LEFT, CENTER o RIGHT, utiliza A, B o C. Así, para la RNAV (GPS) Y 04L de KJFK, tendremos W04A como identificador de la ficha a utilizar.

El Jet Stream

El Jet Stream
¿Alguna vez te has preguntado por qué es más rápido volar de América a Europa que al revés? La respuesta es la corriente en chorro o Jet Stream. Este «río» de aire que fluye a través de la Tierra juega un papel importante en la aviación. Las aerolíneas han aprendido cómo aprovecharlo y planificar sus vuelos en consecuencia.

DESCUBRIMIENTO DEL JET STREAM

El descubrimiento del Jet Stream, o corriente en chorro, a menudo se atribuye a Wasaburo Ooishi, un meteorólogo japonés. En 1923, observó que los fuertes vientos en altura desviaban los globos atmosféricos a medida que ganaban altitud. Al rastrear su posición, pudo determinar la velocidad del viento. Aunque fue sólo una predicción, pudo registrar una tendencia a lo largo de los años y determinó que estos vientos seguían un patrón. Por desgracia, sus observaciones pasaron casi desapercibidas ya que las publicó en Esperanto.

Durante la Segunda Guerra Mundial, las observaciones de Ooishi permitieron a Japón lanzar la «Operación Fu-go». Usando su predicción sobre los vientos en altura, los japoneses lanzaron cerca de 10.000 globos de hidrógeno que transportaban bombas sobre el Océano Pacífico hacia América. Las predicciones de 190 nudos (350 km/h) en la velocidad del viento (entre 30.000 y 38.000 pies) llevarían los globos a la costa oeste de los Estados Unidos en 3 días. Dichas predicciones resultaron ser inexactas y sólo algunos globos alcanzaron el objetivo y no causaron el efecto deseado.

Balloons loaded with bombs. Photo: warhistoryonline.com
Globos equipados con bombas. Foto: warhistoryonline.com

Al aviador estadounidense Wiley Post también se le atribuye el descubrimiento del Jet Stream. Post logró el primer vuelo en solitario alrededor del mundo en 1931, desarrolló el traje de presión y exploró los límites del vuelo a gran altitud. En 1935, mientras volaba a 30.000 pies en su Lockheed 5C Vega «Winnie Mae», experimentó velocidades de hasta 340 millas por hora. Volando en el Jet Stream, pudo cubrir 2.035 millas entre Burbank, California y Cleveland, Ohio en 7 horas y 19 minutos, demostrando los beneficios de los vuelos a gran altitud. La misma distancia, al nivel del mar, le habría tomado 12 horas y 42 minutos.

Wiley Post and his Lockheed 5C Vega “Winnie Mae”. Photo: Hulton Archive
Wiley Post y su Lockheed 5C Vega “Winnie Mae”. Foto: Hulton Archive

UN EFECTO MUNDIAL

El aire actúa como un fluido y, como el agua, fluye y se ve afectado por fuerzas externas, modificando su comportamiento y dando forma a sus patrones.

En la Tierra, debido al calentamiento diferencial a lo largo de su latitud, el desarrollo vertical de la atmósfera cambia. Cerca del ecuador, el aire es más cálido, por lo que asciende creando un área de baja presión cerca de la superficie. El aire circundante tiende a llenar este espacio “vacío”, por lo que fluye desde el área de alta presión hacia el área de baja. El “vacío” creado por este movimiento de aire en superficie, crea un movimiento descendente en el aire que está en altura, en la Tropopausa.  Creando así, una circulación.

Circulation of the Hadley, Ferrel and Polar cell. Photo: NASA – Wikimedia
Circulación de las células de Hadley, Ferrel y Polar. Foto: NASA – Wikimedia

Hay tres células de circulación por hemisferio. Las células de Hadley, Ferrel y Polar. Estas células encuentran su límite superior en la Tropopausa, dónde el aire deja de ascender. Cerca del ecuador, el aire es más cálido y asciende mucho más alto, estirando la Tropopausa. La altitud media (varía durante el año) de la Tropopausa en el ecuador es de 56.000 pies y de 30.000 pies en los polos.

Cross-section of the Cells and its circulation. Photo: Sleske – Wikimedia
Sección de las células y su circulación. Foto: Sleske – Wikimedia

La corriente en chorro se origina en el borde entre estas celdas. Debido a la rotación de la Tierra, el aire que viaja hacia este borde es forzado lateralmente, debido al efecto Coriolis. En el hemisferio Norte, el aire que viaja hacia el Norte se verá obligado a fluir hacia el Este. Cuanto mayor es su velocidad, mayor es la desviación. Es por eso que la corriente en chorro fluye principalmente hacia el Este. Si la diferencia de temperatura es alta entre las celdas, la velocidad del Jet Stream aumenta, hasta 200 nudos (370 km / h).

El Jet Stream es como un «río» continuo de aire, serpenteante. Esto se debe a la diferencia en el efecto Coriolis en diferentes latitudes. Son las llamadas ondas de Rossby, y es la razón por la que a menudo vemos Jet Streams que no fluyen directamente hacia el este. 

Rossby waves. Photo: NASA
Ondas de Rossby. Foto: NASA

EL JETSTREAM EN AVIACIÓN

Con todo este conocimiento, la aviación puede usar las condiciones atmosféricas en su favor. Mediante el uso de información meteorológica y por satélite, podemos predecir fenómenos meteorológicos futuros, vientos en altura y mucho más. Las aerolíneas utilizan información actualizada cada hora para planificar sus vuelos evitando el tiempo potencialmente peligroso en todo el mundo.

Cuando se trata de Jet Streams, los departamentos de planificación de vuelos tienen en cuenta la posición, altura, extensión y velocidad del viento en su ruta planificada. Por tanto, anticipándose y siendo capaces de modificar la ruta para, por ejemplo, evitar un fuerte viento de cara o un área de turbulencia asociada a un Jet Stream.

Significant Weather Chart of the Atlantic Ocean. Photo: Crewbriefing.com
Mapa de tiempo significativo del Océano Atlántico. Foto: Crewbriefing.com

Los pilotos también reciben información sobre el clima en forma de SIGWX (mapa de tiempo significativo) y mapas de viento. De esta manera, pueden examinar la situación y decidir la mejor opción. En vuelos de larga distancia, un desvío de ruta implica una gran cantidad de consideraciones: la planificación del combustible puede verse afectada, la operación ETOPS puede restringir ciertos desvíos, los aeropuertos alternativos en ruta deberían ser ajustados, etc.

TURBULENCIA ASOCIADA, ÁREAS DE CAT

Como hemos visto, el Jet Stream es un flujo de aire que fluye velozmente. El aire que lo rodea fluye, en comparación, más lentamente. Cuando un avión se acerca a un área de Jet Stream y la velocidad del viento aumenta repentinamente, éste sufre de Windshear; Un cambio repentino en la velocidad relativa entre dos masas de aire adyacentes. Esto provoca inestabilidad en la masa de aire y, a medida que la aeronave vuela a través de ella, está sujeta a esas perturbaciones y sufre de turbulencias. Además, ya que la corriente en chorro fluye justo en el borde de la celda,  existe una diferencia entre las temperaturas del aire a ambos lados de ella, cambiando así la su densidad y generando también inestabilidad.

Este tipo de turbulencia no está asociada a nubes, por eso se la conoce como turbulencia en aire claro – En inglés Clear Air Turbulence (CAT). Por lo general, esta turbulencia se reduce a simples “baches”. Con sacudidas breves y repetitivas, puede ser incómoda para los pasajeros, más que peligrosa para la seguridad del vuelo. Sin embargo, ha habido situaciones en las que se han encontrado turbulencias moderadas y severas como resultado de una turbulencia en aire claro.

Depiction of a cell boundary, Jet Stream and Area of CAT
Evolución vertical de la corriente en chorro.

Los pilotos hacen todo lo posible para evitar estas áreas. Desde la etapa de planificación del vuelo, con la ayuda de los mapas y cartas antes mencionados, se marcan las áreas CAT y también se señaliza su extensión vertical. Como podemos ver en el mapa, la línea intermitente azul sobre Cerdeña (Italia) representa un área de potencial turbulencia en aire claro. En la leyenda podemos ver que se sitúa entre nivel de vuelo 210 y 410. También podemos ver cómo se asocia con una corriente en chorro que fluye de Norte a Sur (línea roja) a 120 nudos (cada triángulo representa 50 nudos y cada línea 10).

Significant Weather Chart showing the Jet Stream and associated CAT areas. Photo: Crewbriefing.com
Mapa significativo con el Jet Stream y su área CAT asociada. Foto: Crewbriefing.com

Cuando un avión está sujeto a turbulencias moderadas y severas, los pilotos deben informar al ATC —Control de tráfico aéreo— para ayudar a otros tráficos en el área circundante y avisar sobre posibles áreas peligrosas. Un simple cambio de Nivel de Vuelo (Altitud) suele ser suficiente para salir del área turbulenta. Muchas veces, los pilotos piden al ATC un cambio de altitud para evitar la incómoda turbulencia.

CASO PRÁCTICO

Como pequeño ejemplo de la gran influencia que puede tener el Jet Stream en un vuelo. Vamos a tomar un vuelo desde Los Ángeles a Tokio-Haneda, y ver cómo podemos aprovechar nuestro conocimiento.

Podemos ver que el Jet Stream, el mismo que instigó el proyecto de los globos japonés, fluye a lo largo del Océano Pacífico. Si siguiéramos la ruta estándar, nos encontraríamos justo en el medio de Jet Stream. Echemos un vistazo a su efecto.

Al volar a través del Jet Stream, estamos experimentando un viento de cara sostenido de hasta 120 nudos a lo largo de toda la ruta. Esto daría como resultado un tiempo de vuelo de 12 horas y 45 minutos para cubrir 4.835 millas náuticas y un consumo de combustible estimado de 94.800 kg. Teniendo en cuenta el combustible para contingencia, la reserva final y el combustible alternativo, necesitaríamos aproximadamente 108.000 Kg de combustible al despegue.

Por el contrario, si decidimos desviar la ruta hacia el Norte, a pesar de que volaremos una ruta más larga (123 millas náuticas más), evitaremos la corriente en chorro y los efectos serán muy notables. Veamos:

Volando por la ruta Norte, volaríamos una distancia de 4.958 millas náuticas, tomaría sólo 11 horas y 25 minutos, 1 hora y 20 minutos menos, y ahorrando casi 10 toneladas de combustible. Este es un ahorro masivo, a pesar de volar una ruta más larga. Por supuesto, este es un ejemplo perfecto, algunos días la diferencia sería menor. Pero, en general, esto significa un ahorro de millones de dólares cuando se programan miles de vuelos anualmente. Vemos así, la importancia de tener un equipo de planificación y operaciones eficaz.

EL GPS Y SUS APLICACIONES (III).

Aproximaciones RNP.

En las anteriores partes hemos comentado los distintos tipos de sistemas utilizados para dar precisión a la señal del GPS. Aquí conoceremos qué beneficios nos reportan estas señales en la práctica.

Integridad de la señal GPS. RAIM.

Durante el despacho de un vuelo, de la mucha documentación que comprobamos es el “RAIM check passed”. ¿Qué significa?

En el anterior capítulo nombramos uno de los puntos básicos para poder utilizar GPS para navegación en aviación: La integridad. Para poder garantizarla, era necesario comprobar que, durante el vuelo, el servicio iba a tener cobertura GPS suficiente.

El RAIM (Receiver Autonomous Integrity Monitoring) es sencillamente un algoritmo que determina, mediante la comparación de distancias desde varios satélites, que la información que da cada uno es consistente. Para comprobar esa consistencia, es necesario la señal de varios satélites, teniendo en cuenta que para establecer una posición en 3 dimensiones.

Cuatro satélites visibles pueden dar una posición. Sin embargo, el sistema considera que no son suficientes para proveer integridad en el caso de que uno diera mala señal, o dejara de estar visible.

En el caso de estar visibles 5 satélites, si alguna anomalía es detectada en alguno de ellos, el sistema puede descartar uno, quedándose con los cuatro básicos.

Con 6 o más satélites visibles, el receptor es capaz de detectar y excluir el satélite cuya señal sea inconsistente.

Existen dos funciones, FD (Fault Detection) y FDE (Fault Detection and Exclusion), que se combinan con el sistema RAIM. La primera ya la hemos comentado, pues tiene que ver con la detección de las anomalías o inconsistencia. Al detectarlas realiza un aviso, pero no excluye el satélite anómalo. En la segunda, más habitual en los receptores modernos desde hace unos años, no solamente detecta el satélite anómalo, sino que, además, lo excluye de la ecuación y no lo tiene en cuenta para realizar sus cálculos de navegación.

¿Cuándo es necesario realizar una comprobación RAIM?

Todos los operadores que utilicen navegación RNAV, deben emitir un informe de predicción RAIM antes del vuelo.

Existen algunos sistemas que por sí mismos proveen la integridad necesaria como vimos en la segunda parte. Los sistemas de aumentación de la señal GNSS, eran capaces por sí mismos de autocomprobar la integridad de su señal. Sin embargo, dado que son utilizados para aproximaciones específicas, quedan otro tipo de navegaciones basadas en GPS en las cuales es necesaria su comprobación:

  • Rutas RNP,
  • RNP (GPS),
  • Aproximaciones GPS,
  • SIDs y STAR RNP.

¿RNAV o RNP? ¿Diferencias?

El concepto de RNAV es el espacio aéreo en el que existe un cierto nivel de equipos abordo de la aeronave y asume que ésta permanecerá durante al menos un 95% del tiempo manteniendo un nivel de precisión de navegación determinada. Es decir, una aeronave volando en espacio aéreo RNAV-10 será capaz de mantener el 95% del tiempo dentro de un pasillo de 10 NM de ancho.

Sin embargo, RNP es parte del conocido como Performance Based Navigation (PBN), el cual añade a la misma precisión de navegación RNAV un sistema de monitorización y alerta en caso de degradación de su capacidad.

RNAV + sistema de aviso = RNP

Al mismo tiempo, habréis podido observar que, durante años, algunos términos podrían llevar a confusión como el de BRNAV, PRNAV, RNAV-2. RNAV-5… Hasta hace relativamente poco tiempo, Europa y Estados Unidos y otros estados como Canadá seguían criterios diferentes a la hora de denominar el mismo requisito de navegación. Por suerte, esto quedó unificado bajo denominaciones OACI. En Europa, consideraba BRNAV a las actuales RNP5 y PRNAV a las RNP1, utilizando el criterio para ruta, llegadas y/o salidas instrumentales. En Estados Unidos, por el contrario, la FAA utilizaba el término RNAV. Quizá aún podáis encontrar algo de literatura al respecto, pero, al fin y al cabo, es lo mismo con distinto nombre.

Desde el año 2.014, los términos RNAV y RNP aparecían indistintamente en la cartografía aeronáutica llevando a confusión al piloto, incluso cuando desde entonces, en la práctica eran lo mismo. Esto se produjo dado el enorme esfuerzo que suponía, no sólo económico, sino retirar la ingente documentación publicada hasta la fecha y la modificación de toda la cartografía que existía, sobrepasando la capacidad de los recursos de aquel momento. Afortunadamente, según la última versión del doc. 9613 de OACI al respecto, esto dejará de pasar y la cartografía verá ya con referencia a RNP y no RNAV (*).

De esta manera, los cambios serán de la siguiente manera:

(*) En una publicación en mayo de este año, OACI ha elaborado un plan por países que se extenderá hasta algo mas de 2.020.

¿Y nuestros mínimos? ¿Podemos realizar la aproximación?

En la publicación anterior dejamos alguna idea de qué tipo de mínimos corresponden a cada tipo de aproximación. Realizar una aproximación GPS simple, o realizar una aproximación con GBAS (aproximación GLS) o con SBAS (WAAS o EGNOS), llevará consigo unos mínimos determinados.

Aproximaciones “RNAV (GNSS) RWY xx” ó “RNAV (GPS) RWY xx”.

Si se realizan aproximaciones PBN utilizando tan solo la señal GPS, tendremos una señal de guiado horizontal o curso de final hacia la pista. En este caso dispondremos de unos mínimos barométricos que seleccionaremos en nuestro FMS llamados LNAV/VNAV. Dichos mínimos, al ser barométricos, se verían afectados ante una temperatura fuera del margen que establece la ficha, por lo que habría que variar la manera en la que la volamos como ya sabéis. Por lo tanto, no podría realizarse con el guiado vertical en “managed” del avión, estableciendo el piloto la senda de descenso correcto.

En el caso de realizar aproximaciones PBN basadas en SBAS, y bajo la misma designación, los mínimos a tener en cuenta serían los de LPV (Localizer Performance with Vertical guidance). Es decir, en la propia designación de la ficha de aproximación constataremos el canal (CH) en el que la señal del WAAS (si es en U.S.A.) difunde la información. Estos mínimos, a diferencia de los anteriores son geométricos, por lo que no se verán afectados por la temperatura.

En algunos aeropuertos, bajo la misma designación encontraremos varias opciones de mínimos: LNAV, LNAV/VNAV y/o LPV. En función de la capacidad del avión para realizar la aproximación utilizaremos unos u otros. El hecho de que aparezca el canal del WAAS o EGNOS, no implica que automáticamente no podamos realizar esa aproximación si no disponemos de SBAS. Hay que consultar los mínimos de la ficha y sólo con la designación no es posible saberlo. Cómo ejemplo podéis consultar en Lido AIP el aeropuerto de Miami Int’l. Esto cambiará como veremos más abajo con las nuevas designaciones.

Aproximaciones “GLS RWY”

Las aproximaciones del tipo GLS (GBAS Landing System) son consideradas de precisión. La forma de volarlas es “ILS alike”. La selección de la frecuencia o canal como sucede en las aproximaciones basadas en SBAS, la puede seleccionar el avión directamente como en los modernos aviones Airbus o Boeing, o manualmente mediante una caja selectora instalada a tal efecto.

Selección de una aproximación GLS para el aeropuerto de Franckfurt en un A330-200.

Al tratarse de una aproximación de precisión, los mínimos a considerar serán los de CAT I ó CAT II/III si estuvieran ya instalado en algún aeropuerto. Podéis consultar el AIP los aeropuertos de Frankfurt o Málaga para ver su representación.

Aproximación GLS Y a la 07L de Frankfurt.

CAMBIOS EN LA REPRESENTACIÓN DE LOS MÍNIMOS.

Entre los cambios mencionados anteriormente, existe otra sobre la representación de los mínimos, más fácil de interpretar.

Para ello, la nueva designación de fichas para las aproximaciones RNP, pasará a ser del siguiente modo. Si la designación de la ficha de aproximación es “RNP RWY xx”, quiere decir que los mínimos disponibles serán los de LPV, LNAV/VNAV y LNAV. Si, por el contrario, la ficha sólo tiene mínimos LPV, la ficha se designará como “RNP RWY xx (LPV only)”. Y si sólo tiene mínimos de LNAV/VNAV, la designación sería “RNP RWY xx (LNAV/VNAV only)”. Esto agiliza sensiblemente el proceso de identificación de la ficha y los mínimos necesitando la lectura de la designación y no “buceando” por la ficha escudriñando los mínimos para ver si somos o no capaces de realizar esa aproximación.

Tabla del EUR REGIONAL TRASITION PLAN de OACI para los nuevos sufijos sobre mínimos.

RNP AR APCH (RNP authorisation required approach).

Además de los tipos de aproximación mencionadas, existen unas, un tanto especiales. En algunos aeropuertos que requieren tipos de aproximación cuyos requisitos sean mayores del estándar debido a su difícil orografía. Así nacen las RNP AR APCH. Sin embargo, dadas sus características especiales necesitan una autorización especial tanto para la compañía como para las tripulaciones que las realizan.

Este tipo de aproximaciones requieren valores de desvío en aproximación final inferiores a 0.3 NM, en algunos casos de 0.1 NM ó 0.15 NM. Dado la exactitud de su requerimiento, los tramos de viraje han de tener requisitos más elevados de lo habitual. Normalmente los encontraremos basados en RF (Radius to Fix o Virajes de radio fijo).

Como dato añadido, cuando observamos las denominaciones de los tipos de aproximación nos encontramos con algunas que indican el requerimiento añadido para la aproximación: “RF Required” ó “RNP <0.3 Missed approach RNP <1”. No obstante, estos requerimientos añadidos nos los podemos encontrar tanto en las AR como en otras, por lo que no necesariamente son AR aquellas que requieran la utilización de RF, por ejemplo.

Con este capítulo damos por finalizados estos tres capítulos sobre las aplicaciones del GPS en aviación y los tipos de aproximaciones disponibles. Espero que estos tres capítulos hayan podido esclarecer algunos de los conceptos utilizados a diario en nuestras operaciones aéreas.

EL GPS Y SUS APLICACIONES (II).

Sistemas de aumentación de la señal gps.

En el capítulo I sobre el GPS y sus aplicaciones acabamos hablando sobre el DGPS, o GPS diferencial. Se convertía en el primer sistema de aumentación de la señal GPS que daría lugar a varios tipos de sistemas. Desde ahí comenzamos esta segunda parte.

Los sistemas de aumentación de la señal GPS han abierto la puerta a otros tipos de aproximaciones instrumentales sin necesidad de apoyarse en ayudas radioeléctricas como el VOR, NDB o incluso el ILS, dando la capacidad realizar aproximaciones de CAT II/III o en curva donde antes la orografía no permitía una aproximación ILS.

Errores en la señal GPS.

En este punto, tenemos claro que la precisión en la posición de los receptores proviene directamente de la señal emitida por los satélites. En la primera parte y a modo repaso, comentamos el efecto del Selective Availability (SA) y que había sido eliminado en el año 2.000. Además, gracias al DGPS este efecto se contrarrestaba aumentando la precisión. Sin embargo, hay otros efectos intrínsecos que también son necesarios corregir: Error del reloj, error de efemérides, el error ionosférico y el error multitrayecto.

 Vimos como alterando en la señal el tiempo al que se envía la señal, la posición se alteraba (SA). En este caso, el error del tiempo era intencionado. Sin embargo, el reloj del GPS, a pesar de ser atómico, tiene un pequeño error que es necesario corregir.

El error de efemérides, suele rondar los 2,5 m. Los satélites siguen órbitas determinadas alrededor del planeta Tierra. Sin embargo, el planeta no es un globo perfecto y las fuerzas gravitacionales que actúan sobre los satélites no son constantes, lo que implica que las órbitas satelitales necesitan corregirse constantemente. Esto afecta a la posición del satélite para un instante determinado.

El error ionosférico es el más significativo. Según varias fuentes oscila entre los 3 y los 5 metros. Este error es debido a que la señal GPS tiene que atravesar la capa atmosférica y, al hacerlo, la señal cambia su velocidad y se refracta, provocando un retraso en la señal.

Por último, el error de multitrayecto, es un error más pequeño que los anteriores. Está relacionado con el reflejo de la señal del GPS con la superficie. Provoca que el receptor reciba la misma señal en diferentes rangos debidos al rebote. La orografía es un claro ejemplo. 

Sistemas de aumentación de la señal GNSS.

El GPS por sí mismo no podía dar un servicio de navegación aérea apropiado ya que, debido a todos los errores mencionados en el apartado anterior, no cumplía con los requisitos del anexo de 10 de OACI: Precisión, Disponibilidad e Integridad. Con la aparición del DGPS, la FAA se dio cuenta de que podría adaptarlo a la aviación no sólo para la navegación de enruta, sino para dar servicio de aproximación por instrumentos sin depender de las actuales radioayudas eliminándolas en un futuro cercano. (Australia ya comenzó a desmantelar todos los VOR y NDB).

GBAS.

Surgió entonces el LAAS (Local Area Augmentation System). No era otro que un sistema basado en los mismos principios que el DGPS pero con alguna mejora. El sistema permitiría obtener aproximaciones instrumentales del tipo ILS sin necesidad de utilizar señales radioeléctricas. Con el tiempo, pasaría a denominarse GBAS (Ground Based Augmentation System), término utilizado en OACI. Aunque todavía quedan referencias con la terminología anterior LAAS, no existen diferencias prácticas.

¿Cómo funciona el GBAS? En un área determinada se instalan 3 o más antenas receptoras de GPS que funcionan como referencia. Dichas antenas miden el tiempo de la señal entre el satélite y la antena, y calculan la posición. Dicha posición es enviada al GBAS Ground Facility y determina el error y el error medio de la señal GPS. Dicho error es transmitido al equipo de aviónica del avión mediante una antena emisora que opera mediante VHF Datalink (VDB). Como función añadida, el GBAS monitoriza la funcionalidad de los satélites, eliminándolo de la ecuación si fuera necesario.

Esquema de antenas del GBAS (imagen FAA).

El GBAS da cobertura en un área de unas 23 NM y permite ofrecer hasta 48 tipos de aproximación diferentes. Hasta hace dos años, tenía la capacidad de ofrecer CAT I, pero hoy en día tiene capacidad CAT II/III. A este tipo de aproximaciones se les conoce como GLS (GBAS Landing System). Podemos encontrarlas en numerosos aeropuertos de Estados Unidos, Asia y en otros como Rio de Janeiro, Bremen, Frankfurt, Zurich y Málaga.

SBAS.

Dado el éxito del GBAS, se propuso la idea de mejorar la señal del GPS en un entorno mayor al de las 23 NM. Así, la FAA implementó el WAAS (Wide Area Augmentation System). Para el sistema WAAS, se crearon Estaciones de Referencia WRS (Wide-area Reference Stations) distribuidas por el territorio norteamericano y Hawaii, en concreto 38. Estas estaciones hacen la labor de recibir las señales del GPS y compararlas con su propia localización exacta por lo que son capaces de detectar los errores. Esta información recolectada por los WRS (existen 3) es enviada a las WAAS Master Stations (WMS) que generan un mensaje cada segundo. Dicho mensaje contiene información que permite a los receptores de GPS/WAAS corregir el error de posición mejorando su precisión y su integridad. ¿Pero como se consigue enviar el mensaje a los receptores GPS?

Arquitectura WAAS (imagen FAA). Similar al sistema EGNOS europeo.

Para el envío de dichos mensajes, se lanzaron un total de 3 satélites de comunicaciones geoestacionarios que recibían de 6 estaciones o antenas (GEO Uplink System), los paquetes de información y la difundían utilizando el mismo método de envío de las señales GPS. De esta manera, el propio receptor GPS podría recalcular su posición corrigiendo la señal de los GPS con la del mensaje corrector enviada por los satélites geoestacionarios. Al mismo tiempo el propio sistema monitoriza y avisa cualquier dato erróneo que pudiera existir, permitiendo al receptor contar con la fiabilidad adecuada.

Dado el uso de satélites geoestacionarios para el envío de la señal correctora, OACI lo denominó SBAS (Satellite Based Augmentation System). Dado que el WAAS es un sistema SBAS sólo válido para el territorio de Estados Unidos y Hawaii, otras naciones decidieron poner en órbita su propia constelación geoestacionaria. En el caso de Europa, su sistema es el EGNOS. Rusia, India, Japón y China también disponen del suyo.

Sistemas SBAS.

Los sistemas SBAS mencionados anteriormente son interoperables. Es decir, permiten al mismo receptor utilizar las señales en todas las zonas de cobertura GPS.

El sistema SBAS, nos permite realizar aproximaciones SLS (SBAS Landing System) hasta mínimos LPV. Es decir, “Localizer Performace and Vertical guidance”. Lo que podemos traducir a ser capaces de realizar una aproximación como si fuera un ILS, hasta unos mínimos verticales geométricos y no barométricos (utilizando el altímetro).

¿Hay alguna diferencia entre los receptores comunes de GPS y los que utilizan SBAS? Sí. En modelos de avión de líneas aéreas es menos visible dado que, en el caso de Airbus, se integra en los MMR del avión. Hablaremos de esto en la siguiente parte. En el caso de aviones ligeros, el equipo utilizado es diferente y si se desea acceder a este tipo de capacidad de navegación es necesario utilizar un GPS con función SBAS. En algunos GPS, la denominación del aparato GPS cambia a “W”. Por ejemplo, GARMIN en el modelo G430, el que tiene la capacidad de realizar estas aproximaciones es G430W.

ABAS.

Una mención aparte merece el ABAS (Aircraft-Based Augmentation system). Como su propio nombre indica, será la aeronave mediante sus equipos de aviónica que mejoran su precisión de navegación. Sin embargo, aunque lo hay, esto no significa que utilice la señal GPS como en los casos anteriores del SBAS y GBAS.

Los equipos de aviónica realizan cálculos mediante algoritmos utilizando otros sensores para corregir su posición. Los más utilizados son los sistemas inerciales de navegación (INS), el DME/DME, o la mezcla de ambos. De hecho, es muy común encontrarse con requerimientos de navegación DME/DME para realizar aproximaciones RNAV-1, por ejemplo. Sin necesidad de requerir GPS.

Otro sistema ABAS muy extendido es el RAIM (Receiver Autonomous Integrity Monitoring que utiliza señales redundantes del GPS para detectar fallos.

Tanto del RAIM como de los distintos tipos de aproximaciones, hablaremos en el siguiente capítulo.

EL GPS Y SUS APLICACIONES (I)

El GPS es un dispositivo bien conocido en nuestros días. Desde su nacimiento en el año 1.973 ha sufrido muchísimas mejoras. Sin embargo, prácticamente sin darnos cuenta estas modificaciones han traído consigo mejoras sin saber qué beneficios nos aportan. Con muchas siglas, eso sí.  

Nacimiento y desarrollo.

No podemos explicar algunas de sus mejoras sin recordar ligeramente sus orígenes, aunque sea de manera breve.

Algunos de los lectores podrán recordar algunos de los sistemas de navegación predecesores al GPS. El LORAN, OMEGA o DECCA comenzaron a desarrollarse con el fin de obtener y de mejorar la precisión de sus sistemas de orientación de armas en las diversas fuerzas armadas de los Estados Unidos. Coincidente con la Guerra Fría en la que sus misiles balísticos necesitaban mejorar la precisión de sus sistemas de navegación, además de conocer la posición de sus submarinos y bombarderos estratégicos.

Cuando los soviéticos comenzaron a lanzar satélites a mediados de los años 50, se dieron cuenta que, aplicando el Efecto Doppler a las señales electromagnéticas enviadas, podían conocer la posición de los satélites en órbita alrededor de la tierra. Poco después intentarían resolver la ecuación al revés. Es decir, un usuario en tierra, mediante la posición conocida de los satélites, podía determinar su posición. El GPS, de hecho, utiliza el mismo método, pero en sentido contrario, para ello es necesario que el GPS lleve un reloj a bordo con la precisión requerida. Con toda esta tecnología y sus posteriores estudios se pudo desarrollar una tecnología que mejoraría la precisión de navegación de miles de metros a cientos de metros.

En 1.973, fue creado el NAVSTAR – GPS, y más tarde se le acabaría llamando Global Positioning System, más conocido con sus siglas como GPS. Entre 1.973 y 1.985 se pusieron en órbita los 10 satélites necesarios para formar la constelación. No sería hasta 1.993 que la constelación la formarían 24 unidades. Aunque en realidad hoy en día son unos 30, de los cuales 24 se encuentran activos.

¿Pero cómo funciona?

Como se ha explicado anteriormente, existe una constelación de satélites describiendo 6 órbitas diferentes dando una vuelta a la tierra cada 12 horas a una altura de más de 20.000 km. Para determinar la posición, los satélites envían una señal desde una posición y hora conocida. La señal electromagnética llegará a un receptor en tierra que sabrá a qué hora exacta llegó la señal. Sabiendo la velocidad de propagación de la onda, el receptor podrá determinar la distancia desde el satélite. Sin embargo, esta distancia sería el radio de una esfera alrededor del propio satélite. Al calcular las distancias con cuatro satélites, el receptor podrá determinar su posición en el punto de cruce de esas cuatro esferas. Dicho cruce no sólo da una posición geográfica sobre un plano horizontal, sino también su altura sobre el terreno.

Dichos satélites emiten varios tipos de ondas en la banda “L”. L1 (1575,42 MHz) transmite en una frecuencia determinada para uso civil y L2 (1227,6 MHz), para uso militar y de manera codificada.

SA (Selective Availability).

En el año 1.983 un B747 de Korean Airlines fue derribado al entrar en espacio aéreo prohibido de la Unión Soviética debido a errores en la navegación. El presidente de Estados Unidos entonces, Ronald Reagan, prometió en ese momento que el GPS estuviera disponible para uso civil de manera gratuita.

La señal del GPS tiene una precisión de unos 30 metros. Cuando el GPS fue creado, el ejército norteamericano, por motivos de seguridad, se reservó que dicha precisión no fuera utilizada por sus enemigos. Así, la señal L1 de uso civil estaba degradada, alterando el reloj de manera aleatoria. Así, la precisión caía hasta niveles de algo más de 100 metros.

A mediados de los años 80, algunas organizaciones como la FAA, United States Department of Transport (DOT) y United States Coast Guard (USCG) ejercieron presión, sin resultado para desconectar el SA.

DGPS (GPS Diferencial).

Como respuesta, la USCG experimentó y desarrolló un sistema que le permitía mejorar la precisión a pesar del Selective Availability. Dicho sistema consistía en colocar una estación en un punto, cuyas coordenadas geográficas eran conocidas. La estación estaba equipada con un receptor de señal GPS y podía cotejar la señal del GPS con su posición real. La estación contaba con un emisor que difundía en frecuencias VHF el error de la señal GPS a otros receptores GPS en la zona de cobertura VHF de la estación para corregir en sus sistemas de posicionamiento el error en la señal del GPS, mejorando la precisión incluso con el SA activado. Este sistema se denominó DGPS o Differential GPS (GPS diferencial).

Esquema de funcionamiento del DGPS.

A finales de los años 90, y dado el éxito del DGPS, la necesidad de mantener el SA desaparecía. Bill Clinton eliminó de manera definitiva el SA en los GPS civiles en el año 2.000. Por otra parte, el ejército norteamericano también había podido desarrollar otra vía para alterar la posición de los GPS en determinadas zonas geográficas por lo que ya no podían alegar seguridad para seguir utilizando el Selective Availability.

Hay que añadir, que el desarrollo del DGPS mejoró la precisión del GPS incluso por encima de la propia señal GPS sin el SA activado, dando posiciones con márgenes de entre 5 y 10 metros.

Cortesía de GARMIN.

La FAA comenzó a utilizar el sistema DGPS para desarrollar sistemas que le permitieran, entre otras cosas, reducir el uso de radioayudas a la navegación, que costaban millones de dólares mantener y cuya precisión quedaba, en algunos casos, muy por debajo del GPS. Comenzaron a estudiar los sistemas de aumentación de la señal GPS, conocido como WAAS (Wide Area Augmentation System). De esto hablaremos en la siguiente parte.  

¿Cómo es posible Aterrizar en el aeropuerto equivocado?


El 14 de enero un B707 carguero de la fuerza aérea iraní aterrizaba en el aeropuerto equivocado con una pista sensiblemente más corta. Como resultado, el avión se salió de pista y chocó contra unas viviendas, teniendo que lamentar 15 víctimas mortales y un herido grave, el mecánico de vuelo. Parece un hecho aislado, sin embargo, es un suceso mas habitual de lo que debiera y con consecuencias variadas. Pero ¿cómo puede una tripulación equivocarse de aeropuerto?

Si bien en algunas ocasiones confundir el aeropuerto tiene consecuencias desastrosas, sólo las desastrosas tienen eco en mediático y por lo tanto se hacen conocidas. El 16 de noviembre del año pasado, un MD88 realizó la maniobra de motor al aire cuando confundió el mismo aeropuerto. Sobrevoló el aeropuerto equivocado (Aeropuerto de Fath) y continuó a baja altura hasta llegar al correcto, 10 km más adelante aterrizando en el aeropuerto de Karj con seguridad.

Mapa de la zona con los dos aeropuertos en cuestión.

Cuando era aún un alumno piloto los instructores, previo a nuestros primeros vuelos solos, nos advertían que tuviéramos cuidado en no confundir el aeropuerto de Cuatro Vientos, donde teníamos nuestra base con la cercana base aérea de Getafe donde, un alumno novel aterrizó por error tiempo atrás. No entendíamos como era posible aterrizar en un aeródromo diferente en muchos aspectos… Pero pasó. ¿Cómo es posible que esto ocurra en otras partes del mundo?

Falsas apariencias.

En la historia moderna de la aviación, existen numerosos casos similares y con consecuencias dispares. Algunos muy conocidos sin que provocasen más daños que un sonrojo de los tripulantes afectados. Entre ellos el Boeing Dreamlifter que aterrizó en la pista 18 del aeropuerto de Jabara, 8 NM más al norte de la pista 19 del destino original, McConnell Airbase en Wichita.

                Torre de control: “Giant 4241 Heavy, do you know which airport you’re at?”

Piloto del Dreamlifter: “Well we think we have a pretty good pulse. Let me ask you this,… how many airports do, directly to the south of 1-9,… your 1-9 are there?”

Hace relativamente pocos años, un estudio realizado por la Universidad de Purdue, en Indiana, mostró datos sobre este tipo de equivocaciones. Si bien analiza los casos entre 1.992 y 2.012 da una idea general de ciertos comportamientos sobre este tipo de sucesos en Estados Unidos.

En el momento del diseño y construcción de una pista, entre los parámetros a tener en cuenta, la dirección predominante del viento es el más elemental. Por lo tanto, no resulta extraño encontrar pistas con la misma orientación o similar, si se construyen en la misma zona bajo la misma influencia del viento. En los dos casos planteados sobre el Dreamlifter y el 707 accidentado se da el caso.

Boeing 747 Dreamlifter diseñado para el transporte de piezas para la fabricación del B787. Operado por Atlas Air. (Foto: Scott Wright).

Según el estudio de la Universidad de Pursue, la diferencia en grados entre la pista correcta y la incorrecta es de 10º. Hecho que se dio en el 72% de los casos.

Ya sé lo que están pensando. Si observan la foto de satélite las diferencias entre los dos aeropuertos parecen obvios. Las terminales y las plataformas son diferentes y se encuentran en diferente disposición. En ambos casos, y en la vasta mayoría (casi un 90% en el caso del estudio de Pursue) a los que hemos podido tener acceso, la visibilidad era muy buena, con algunas nubes dispersas o pocas en varios casos, lo que a priori favorece la identificación correcta del aeropuerto.

Imagen de «Flight Instructor Guide».

Sin embargo, estudios referentes a la fatiga y cansancio de las tripulaciones, sobre todo en los últimos sectores volados del día, inducen al piloto a discriminar señales, que en el caso de ir descansado serían tenidas en cuenta. El cerebro humano busca en el exterior señales que le ayuden a identificar lo que el quiere identificar.

Además, tras estudios varios, en la mayoría de los casos existe una diferencia en el tamaño de las pistas. Tanto de largo como de ancho, y en un porcentaje altísimo se aterriza en la más corta. El piloto tiende a malinterpretar las señales visuales con la distancia a la que se encuentra la pista correcta que está viendo. Es decir, si la pista correcta debiera estar a 8 NM y la pista que ve la ve estrecha y más corta, visualmente se engaña a sí mismo pensando que se encuentra a esa distancia. En ese momento, el cerebro comienza a comparar cómo se vería una pista que se encuentra a 8 NM en su experiencia previa almacenada y se “desconecta” de la distancia que le indican los instrumentos.

Existen aeropuertos que, dados varios casos de confusión previos, incluyen las fichas de aproximación una nota de aviso para no confundirlo y permitir identificarlo correctamente. Algo, que por ejemplo no tenían en el accidente del 707 de Irán, además de una información incorrecta en la ficha de aproximación al aeropuerto.

Trust your Instruments…

Durante el estudio realizado por la mencionada universidad, demuestra como dato positivo, que la mejora en la instrumentación de las aeronaves ha hecho descender los casos. Entre los años 90 y los primeros años del siglo XXI. En la aviación general, que mayoritariamente vuela VFR, el disponer de instrumentos con pantallas de cristal que muestra al piloto su posición en un mapa ha supuesto un avance significativo al respecto.

Diferencias en la representación de intrumentos clásicos y modernos. Boeing 737 cálsico y Boeing 737 MAX 9. (Foto: Boeing).

En los casos de realizar una aproximación a un aeropuerto, el tipo de aproximación instrumental influye significativamente. En los casos estudiados, en el 90% de los casos se realizaban aproximaciones visuales o aproximaciones instrumentales de no precisión tales como aproximaciones VOR o GPS. En algunos casos, la aproximación esperada es un ILS, que de una manera u otra no se acaba realizando.

Ejemplo de aproximación de no precisión VOR DME. (Skybrary).

Las aproximaciones de no precisión conllevan a que el último tramo de final se suele volar estabilizado varias millas a fin de identificar visualmente la pista. Es natural en este tramo, pensar que se encuentra alto con respecto a una senda de descenso teórica. Si como comentábamos mas arriba, el piloto cree ver la pista antes de tiempo, y se encuentra alineada, tiende a eliminar de su ecuación la lectura de las millas que le quedan para la pista correcta. Si a la ecuación le añadimos que el piloto pueda pensar que el perfil publicado en la ficha de aproximación le deje alto, la solución es aterrizar donde no querías ir…

Esto último le pasó al B747 Dreamlifter. Según la NTSB (National Transport Safety Board), el piloto tenía la experiencia previa de que al realizar la aproximación GPS a la pista 19 de McConnel, el perfil le dejaba un poco alto. Esto más un avistamiento de la pista durante la aproximación, sucedió exactamente como comentamos en el párrafo anterior.

Cuatro ojos ven más que dos.

Durante los últimos 30 años de la aviación, el CRM (Crew Resource Management) ha sido una herramienta clave en el análisis del comportamiento humano a la hora de corregir errores y mejorar la comunicación entre los miembros de una tripulación.

A pesar de que el error no está exento del ser humano, hemos de servirnos de nuestro conocimiento para distribuir tareas entre los miembros de la tripulación para reconocerlos y enmendarlos antes de cometerlos, o evitar que nos lleven a cometer otros más graves. Así, en aviones multitripulados, las tareas se determinan para que el piloto vuela (Pilot flying) pueda disponer de la ayuda del otro tripulante (Pilot Monitoring) y éste a su vez sea lo suficientemente asertivo como para indicar al otro que algo no va bien.

En los casos más sonrojantes sobre estos sucesos, eran aviones multitripulados, lo que nos lleva a preguntarnos lo siguiente: ¿Verían todos lo mismo y estaban convencidos de que era la pista correcta? ¿Vería algo diferente y no se lo comunicó al PF?

En los casos estudiados en Estados Unidos, el 75% de los pilotos eran inexpertos (menores de 3200 horas de vuelo). Sin embargo, en tanto la experiencia aumentaba hasta las 5000 horas los casos disminuían. Por tanto, no existe correlación con los últimos sucesos al respecto: Southwest B737, Delta, B747 Dreamlift o el B707 accidentado.

Sí se ha podido constatar, según los informes de la NTSB, que en el momento que el PF decidía realizar la aproximación de manera visual, ambos pilotos pasaban a mirar fuera y se desprendían de la información o que los instrumentos les iban presentando. La NTSB ha recomendado que el PM ejerza una vigilancia de los instrumentos de navegación durante la aproximación y enfatice su función en esta fase.

Por otra parte, los controladores, aunque no siempre, disponen de información radar que en momentos cuando no existe demasiada carga de trabajo, pueden y deben, fijarse en las aeronaves a las que dan servicio. Tengo en mi experiencia aeronáutica previa varios casos de diversa consideración en la que su ayuda hubiera sido o fue elemental. Aunque sus ojos no estén en el cockpit, tenemos su voz.

¿Pista o rodadura?

Existen numerosos casos, algunos muy conocidos por los pilotos en los que, si bien es el aeropuerto correcto, lleva a una situación tan grotesca como aterrizar en la rodadura paralela a la pista. Me vienen a la mente dos concretamente: El aeropuerto del el Prat en Barcelona y el de San Francisco.

En Barcelona se hizo famoso un Tupolev 154 que, tras un intento, aterrizó sin consecuencias en la rodadura paralela a la pista 25R en marzo de 2.005. Aquel día, la pista 25R no disponía de ILS y el PAPI (Indicación visual de senda) estaba también fuera de servicio. Por otra parte, las luces de aproximación se encontraban encendidas correctamente. Además, el tipo de aproximación era una de no precisión basada en el VOR del aeropuerto, que volada con un Tupolev de instrumentación clásica complicaba su precisión. En cuanto a las actuaciones de la tripulación, no se desenvolvían en el ámbito de PF y PM por lo que se alejaban de lo expuesto anteriormente del modelo CRM de aquel momento.

Secuencia de aterrizaje sobre la rodadura T del Tu-154 de Aeroflot en el aeropuerto de Barcelona. (Fotos: CIAIAC)

El piloto confundió la rodadura con la pista y convencido de ello, aterrizó. Es curioso como factores expuestos anteriormente se alinean y dan lugar a situaciones parecidas.

Otro caso similar es el de San Francisco que, debido a su disposición de pistas, llevó a un avión de Air Canada a iniciar un motor y al aire sobre la rodadura paralela a la pista de aterrizaje. En este caso recientemente, de noche y con un Airbus de nueva generación.

Conclusión.

En este artículo se ha intentado explicar las posibles causas que pueden llevar a una tripulación a cometer el error de aterrizar en el aeropuerto equivocado.

Cómo suceden en la inmensa mayoría de los incidentes y accidentes de la aviación civil, es un conjunto de causas o eventos y no una sola que de manera aislada la que los provoca.

Evitar aterrizar en un aeropuerto equivocado nos lleva a enfatizar el uso de nuestros instrumentos de navegación, incluso cuando nos pueda parecer evidente que la pista que está delante es la correcta.

El uso de todas las herramientas necesarias, como una buena función del piloto que no vuela, especialmente en días en lo que el cansancio es más notorio, es vital a la hora de interpretar bien lo que vemos y no centrarnos sólo en lo que queremos ver.

La importancia de un buen briefing de aproximación e Interpretar bien las cartas de navegación son de gran ayuda. En algunas compañías, no se realizan aproximaciones visuales si no se han comentado antes en el briefing.  

No obstante, ante la duda, un motor y al aire a tiempo siempre es la mejor solución.

EMAS: Protección ante las salidas de pista.

El pasado 6 de diciembre, un B737-700 de Southwest tuvo un runway excursion en el aeropuerto de Hollywood Burbank, California. La aeronave se detuvo al final de la pista gracias a un sistema de frenada conocido como EMAS. ¿Qué sabemos de esta superficie?

También conocidos como “arresting beds”, son unas superficies localizadas al final de las pistas de unmaterial especial, frangible, y con la capacidad de absorber altas cantidades deenergía, evitando a las aeronaves en peligro de salirse de pista que puedanhacerlo, y con ello salvar vidas y daños irreparables a las aeronaves.

Principios.

Dicha tecnología se desarrolló en los años 90 por Zodiac Arresting Systems, hoy parte de SAFRAN, como colaboración con la FAA norteamericana.

Las estadísticas de salidas de pista entre 1.975 y 1.987 decía que el 90% de los aviones se salían a velocidades de 70 kt o inferiores y recorrían una distancia de hasta 300 m. hasta llegar a detenerse por completo.

Además, existían riesgos en aeropuertos donde por geografía u otros motivos, el área de seguridad (RESA) alrededor de la pista planteaba problemas para cumplir con una normativa de seguridad posterior a su construcción. Obsérvese que los requisitos para la RESA OACI difieren de la FAA.

Diferencias entre OACI y la normativa FAA. 

Así, para minimizar riesgos en las salidas de pista de los aviones que pudiera poner en peligro a sus ocupantes y a la aeronave, se propuso el diseño de un sistema que permitiría detener a las aeronaves: Engineered Materials Arresting Systems  ó EMAS.

¿Cómo funciona?

El EMAS, utiliza los mismos principios que las zonas de frenada de grava en las carreteras de montaña.

Es una superficie formada por entre 2.000 y 4.000 cubos colapsables pegados entre sí y prácticamente al mismo nivel que la pista, de su mismo ancho y de una longitud normalmente cercana a los 200 m. Los cubos están fabricados a base de agregar un relleno de material espumoso al cemento, creando burbujas en su interior. Estas burbujas disminuyen su densidad y provoca que se colapsen para absorber la energía de frenado.

Composición de los cubos.

Cuando un avión entra en el EMAS, los cubos de casi un metro de lado se rompen y la fricción entre ellos hacen absorber la energía del avión hasta detenerlo. Como requisito añadido, es resistente al jetblast, por lo que cuando un avión despegue dejando atrás esta superficie, no se verá afectada.

La seguridad es cara, pero ¿merece la pena?

En términos de seguridad, siempre que se mejore merece la pena. Sin embargo, la instalación de este sistema es muy caro. Además, sólo se puede usar una vez.

En 2.008 un B747 de Kalitta se salió de pista en el aeropuerto de Bruselas, provocandoque el avión partiera el fuselaje en dos. Afortunadamente en este caso no huboque lamentar heridos. Tras un posterior análisis, la existencia de un EMAS hubiera evitado la pérdida del avión.

Ejemplo de planificación de EMAS con un B747. En este caso, a 70kt necesitaría una distancia de casi 600ft. (FAA Advisory Circular 150/5220-22B).

A día de hoy, un total de 13 aeronaves han sido detenidas utilizando el EMAS. Desde un Cessna Citation hasta un Boeing 747, evitando heridas a 288 personas y la pérdida o daños a las aeronaves.

Desde el punto de vista económico, si tenemos en cuenta que la instalación de un EMAS ronda en torno a los €4 millones (740€/m2), que su mantenimiento ronda los 0,4 €/m2 en 3 años, y que una reparación depende del número de cubos que hayan absorbido energía, no hay que echar muchos cálculos para saber que merece la pena la inversión en muchos aeropuertos donde la RESA esté comprometida.

A todos nos viene a la cabeza el accidente de un A340 de AirFrance en Toronto o el B767 de Delta en Madrid.

Utilizar el EMAS. ¿Cómo sabemos si está disponible?

El EMAS, está certificado su uso para pistas secas. Siendo conservativos, la frenada en condiciones de pista mojada o contaminada puede considerarse desconocida o peor que en pistas secas. Sin embargo, en estudios y pruebas se han realizado frenadas en pistas contaminadas y mojadas y se han conseguido la frenada dentro del EMAS en todas ellas, ya que, aunque la pista esté contaminada, el efecto del EMAS no se ve afectado.

Como conclusión, aunque las condiciones de pista se vean afectadas por contaminante, estará mejor que la RESA, y por lo tanto la consideración en todo caso de una pista con EMAS es siempre un punto a favor de la seguridad.

Si bien es cierto, que en algunos aeropuertos el EMAS está localizado en pistas más cortas (Véase JFK RWY 22L/04R), en un eventual aterrizaje de emergencia la existencia o no, de un sistema de frenada como el EMAS debe ser un factor a tener en cuenta en la elección de la pista.

Representación en Lido y sus marcas sobre la superficie (RWY 32L LEMD).

En la cartografía Lido, viene representada como en la imagen superior. Un rectángulo añadido al final de la pista con una especie de rayo oblicuo. Y las marcas que veremos serán unas líneas angulares amarillas en forma de “v” con el vértice más cercano a nosotros si nos aproximamos hacia el final de pista.

Cómo funciona el ADS – B. La tecnología que viene ya está aquí.

Cómo funciona el ADS – B. La tecnología que viene ya está aquí.

El aumento de la densidad del tráfico aéreo en Europa, Estados Unidos, y en zonas remotas como el océano Atlántico, ha provocado la necesidad de implementar los programas de Cielo Único Europeo (SESAR) y NEXTGEN. Para dicho propósito la tecnología juega un papel vital. El ADS-B es una de ellas.

Según los criterios establecidos en cada administración, a partir de 2.020, las aeronaves han de embarcar el sistema ADS – B. En Australia, pionera en la gestión del espacio aéreo en zonas remotas ya lo tienen implementado desde diciembre de 2.009 por encima de FL300. Con ello han conseguido reducir la separación de las aeronaves de 30 NM a sólo 5 NM aumentando la capacidad del espacio aéreo significativamente. Pero ¿qué es y cómo funciona?

Principios

El ADS – B (Automatic Dependent Surveillance – Broadcast), es un sistema de vigilancia que viene a remplazar la información que se obtiene actualmente de los radares.

Esquema de funcionamiento del ADS-B

Este nuevo sistema permite a la aeronave que sus sistemas de navegación obtengan la posición mediante señal GPS, y conjuntamente a otros datos del vuelo, se envíen mediante radiodifusión. Estas señales son recibidas por estaciones receptoras en tierra o en vuelo que se traducen en una representación.

Hasta hoy, para poder controlar los aviones en espacio aéreo bajo cobertura radar, los controladores disponen de una o varias estaciones radar en tierra que les facilita la posición de las aeronaves. Dicha información se consigue mediante ecos radar PSR (Primary Surveillance Radar), o mediante intercambio de información entre las aeronaves y la estación en tierra, gracias a los respondedores embarcados (transponder). Esto es lo que se conoce como SSR (Secondary Surveillance Radar).

De los dos métodos, el SSR es el más preciso de los dos mediante el modo S.

Sistema y capacidades

El ADS – B tiene dos capacidades principales denominadas “OUT” e “IN”.

El ADS – B “OUT” es la capacidad de emitir información ADS – B. Como ejemplo de qué información emite, el A330 con capacidad “OUT” emite la siguiente información de manera automática y continua:

  • Latitud y Longitud, el límite de integridad horizontal (HIL), la diferencia entre la altitud barométrica y la altitud geométrica, y la GS (ground speed). Todo ello obtenido de la señal GPS;
  • La altitud barométrica que obtiene de los ADIRS;
  • El track y la velocidad vertical dada por los IR;
  • El número de vuelo ATC introducido en la prevuelo, y que proporciona el FMS;
  • El indicador de situación de emergencia; y
  • La altitud y rumbo seleccionados, y la presión barométrica (QNH/QFE) en la FCU.

Ésta última función permite a los controladores, si disponen del sistema adecuado, de ver en su pantalla radar la autorización y lo que el piloto ha seleccionado en la misma etiqueta radar. Muy parecido a lo que sucede con el Modo S “enhanced” que utiliza el “Down – link of Airborne Parameters” (DAP). Algo que sucede en aeropuertos como LHR. Pero esto es otra historia.

Por otra parte, el ADS – B “IN” es la capacidad de recibir información que otras estaciones ADS – B “out” emiten.

Es obvio pensar que una aeronave equipada con ambas funcionalidades será capaz de difundir y recibir información ADS – B, hacia y de otras estaciones ADS – B.

Para que la aeronave pueda disponer de la tecnología ADS – B, es necesario tener un equipo a bordo que trabaje por enlace de datos (Datalink) en la banda de VHF. Para ello, las aeronaves utilizan principalmente dos tipos de equipos: 1.090ES y el UAT978.

El UAT 978 (Universal ADS Transceiver) es un equipo tan solo utilizado en Estados Unidos por debajo de los 18.000 pies. Pensado para la aviación general, si dispone de capacidad “IN”, recibirá de manera gratuita información de meteorología. En el caso del resto del mundo utilizaremos el 1.090ES que cumple con los requisitos OACI y tiene mayor capacidad de datos.

Pero ¿qué es eso de 1.090ES? Básicamente, es una modificación del transponder modo S que llevan las aeronaves actualmente. Cómo el respondedor modo S, opera en 1.090 Mhz., difundiendo información en lugar de esperar una interrogación de una estación SSR. Este transponder tiene una serie de capacidades añadidas al Modo S, por ello su nombre: “Extended Squitter”.

Además, es capaz de cumplir con espacios aéreos donde se opere con radar secundario (SSR) y con ADS ya que opera en la misma frecuencia.

Ventajas

Con respecto a la información radar convencional que recibe el controlador, el ADS – B es mucho más fiable ya que los datos son enviados directamente desde los equipos de navegación de la propia aeronave.

Además, otro factor que mejora el servicio es la velocidad de transmisión. En la actualidad, los radares secundarios utilizan la interrogación/respuesta de los respondedores embarcados para obtener los datos.

Imaginemos por un momento una aeronave que opere bajo cobertura radar y equipada con un respondedor. La antena de radar SSR deberá iniciar una interrogación en 1.030 Mhz. y la aeronave responder en 1.090 Mhz. con la información. Esta a su vez transferida a la presentación radar del controlador.

Como contrapartida, el ADS – B emite dos veces por segundo y de manera automática sin necesidad de que ningún equipo lo interrogue. Lo único que hace falta es una antena con capacidad ADS – B “IN” para recibir los datos difundidos por la aeronave.

Es decir, con equipos ADS – B se podrían suprimir todas las antenas de radar y sustituirlas por otras receptoras de ADS – B, más sencillas de construcción, mantenimiento, menor consumo energético y, en definitiva, menor coste.

Aplicaciones

Si hasta aquí he conseguido explicarme bien, quizá habréis podido entrever otras ventajas o capacidad del sistema.

Si a un avión le añadimos una antena receptora de ADS – B, le otorgaríamos la capacidad ADS – B “IN”. Tan sólo habría que representar esta información en la cabina de alguna manera: CDTI (Cockpit Display of Traffic Information).

CDTI ADS-B Airbus.
Representación en ND de un A340. (Foto: Airbus y SAS airlines). Pruebas en el Atlántico Norte.

Esto se traduce en una representación en los lugares ya bien conocidos, como la pantalla del TCAS, en un MFDU (Multifunction Display Unit), o bien en un ND (Navigation Display). Conseguiríamos por tanto que esta aeronave recibiera la misma información que obtendría el controlador en su pantalla radar. La conciencia situacional del piloto aumenta significativamente en espacios aéreos de mucho tráfico.

Cómo hemos mencionado, la aparición del ADS – B ha traído consigo algunas aplicaciones: TIS – B (Traffic information Service) y el FIS – B (Flight Information Service).

El TIS – B, permite que la información de las aeronaves con transponder, no equipadas con ADS y operando bajo cobertura radar, sea enviada a través de estaciones ADS – B “OUT” y difundida. Esa información es recibida por las aeronaves equipadas con ADS – B “IN” permitiendo que éstas puedan tener información de las aeronaves no ADS – B.

FIS - B y TIS - B
Esquema de TIS – B y FIS – B.

El FIS – B, permite a las aeronaves equipadas con ADS – B “IN” recibir información de meteorología, ATIS o NOTAM desde estaciones en tierra ADS – B “OUT”. A este tipo de servicio se le conoce como FIS – B.

Nuevos procedimientos en el espacio aéreo oceánico NAT.

Desde luego, el ADS – B significa una mejora sensible en el tráfico aéreo. El ITP (In Trail Procedure), permite a las aeronaves elegir mejores niveles sin verse “bloqueado” por otra que se encuentra a una distancia no radar superior a la “distancia ITP”.

ADS - B ITP
Esquema de ADS – B (ITP) de FAA.

Esto es, si una aeronave desea subir o descender y cruzar el nivel de otra, y ambas cuentan con ADS – B (“IN” & “OUT), al enviar la solicitud vía CPLDC al ATC, aparecerá las millas náuticas, el nivel y el indicativo de las aeronaves.

Gracias al ADS – B, el ATC recibe información más precisa y tiene una imagen total. Tanto de aeronaves con ADS – B como de las que carecen de ello.  Así, valorará si se reúnen los requisitos de separación necesaria para autorizar el cambio de nivel.

Desarrollos futuros y no tan futuros.

Por otra parte, en zonas remotas y sobre océanos, la instalación de antenas receptoras en tierra se hace más complicado. Por ello, se está trabajando en la recepción de señales ADS – B “out” de los aviones mediante una constelación de satélites que vuelan a baja altura.

Esta constelación llamada Iridium la conforman 66 nanosatélites activos y 9 de repuesto. Vuelan a tan “sólo” 785 km de la superficie de manera que son capaces de recibir la señal ADS – B y transmitirla a los centros ATS. Esperan que se encuentre operativo a finales de 2.018.

Cobetura Iridium.
Animación de cobertura de la constelación Iridium.

Como curiosidad, y recordando la desaparición del vuelo MH370, la compañía FlightAware ha firmado un acuerdo con Aireon (empresa propietaria de la constelación Iridium) para proveer a las aerolíneas con un seguimiento de flotas basadas en este sistema. Esto responde a la consideración de que OACI ha establecido un Sistema llamado GADS (Global Aeronautical Safety System).

En Europa, con respecto a Estados Unidos, no hay planes inmediatos en todas las regiones para la integración de la posición ADS – B en los sistemas ATC y su uso para la provisión de servicios de ATC. Por ello, la constelación Iridium es una solución rápida. Italia, por ejemplo, la utilizará.

La implementación del ADS – B es, como habéis podido leer un cambio significativo en lo que hasta ahora conocíamos como vigilancia. Pero sin duda, donde mejor se podrá comprobar su implementación es en la reducción de separación entre aeronaves en zonas remotas como es la operación en el HLA del Atlántico Norte, similar a lo que ha sucedido en Australia sin que suponga una merma en la seguridad.

Además, al disponer de información de manera más eficaz y rápida, aumentará la conciencia situacional y facilitará la toma de decisiones a los pilotos y controladores.

Por último, la implementación de procedimientos como el ADS – B ITP, permitirá una optimización del espacio aéreo, y las aeronaves podrán operar en niveles más cercanos al óptimo. Se reduciría, por tanto, el gasto de combustible y las emisiones de CO2.


Bibliografía:

  • Doc 4444;
  • Doc 007;
  • Doc 9994;
  • (Programa NEXTGEN) FAA:
  • (Programa SES) Eurocontrol;
  • CE 1207/2.011;
  • CASA (Aviación Civil Australiana);

Volamos el A320 NEO. Descubre las sensaciones a través de los ojos de uno de sus pilotos.

Volamos el A320 NEO. Descubre las sensaciones a través de los ojos de uno de sus pilotos.

A320 NEO Iberia
Iberia A320neo.

El pasado mes de junio, Iberia se convirtió en la primera aerolínea española en operar el A320 NEO; casi al mismo tiempo, hizo lo propio con el flamante A350, dando el salto a la nueva generación de aviones, caracterizados por sus bajos consumos y emisiones.

En esta entrada, analizaremos e intentaremos transmitiros las sensaciones de manejo del A320 NEO, dejando para sucesivas entradas al hermano mayor, A350.

Conocido como NEO (New Engine Option), el A320 NEO es la reinvención del best-seller de Airbus. Sobre una célula muy similar a la del 320 clásico (rebautizado como CEO), el NEO incluye como principales diferencias el motor CFM LEAP-1A y la instalación de sharklets.

No menos importantes, pero no tan a la vista, son las mejoras a nivel de sistemas como las nuevas protecciones del FADEC (Full Authority Digital Engine Control), las modificaciones en el sistema de sangrado, el nuevo sistema de radar meteorológico o la nueva función de TCAS operado por el piloto automático.

Sin entrar en temas muy complejos, que no obstante os contestaremos si así lo deseáis, mediante la sección semanal de preguntas y respuestas, pasamos a comentar la gran diferencia de este avión, con respecto al resto de su familia, el motor.

Como hemos detallado en las primeras líneas de esta entrada, el CFM LEAP-1A ha sido la planta de potencia elegida (existe igualmente la posibilidad de equiparlo con el Pratt & Whitney PW1000G, si bien el motor CFM es de momento la opción preferida, y la que hemos tenido oportunidad de volar).

Luces LED de la pata de morro.

Pero vamos a dejarnos ya de preámbulos, y comencemos con lo que de verdad nos gusta.

Pasan poco más de las 06:00 UTC, de la que es una mañana calurosa de verano, en la que tras la firma y despacho del vuelo, nos dirigimos al avión invadidos por una mezcla de emoción e intriga ante nuestro primer vuelo en el NEO.

Tras la Safety Inspection, corro escaleras abajo de la pasarela con ganas de conocer en primera persona nuestro nuevo avión.

A primera vista, en la zona delantera, llama la atención el Raccoon Mask (o antifaz), se trata de una pintura oscura en el perímetro del parabrisas, que cumple teóricamente una función meramente estética, si bien me pareció que ayuda también a eliminar en cierta medida el incómodo reflejo del sol en crucero.

Poco a poco, descubro pequeños detalles, como los focos LED o el LIP, un dispositivo aerodinámico situado en la zona de encastre de plano y junto con modificaciones en flaps y slats, permite velocidades de aproximación más bajas, y por ende menores distancias de aterrizaje.

LIP (Lift Improvement Package)

Ya por el rabillo del ojo, atisbo el tremendo motor, pero hago un esfuerzo por continuar con orden mi walk-around, registros cerrados, borde de ataque…y por fin me sitúo frente al motor, ¡amor a primera vista!

El derroche a nivel tecnológico y de materiales es tremendo, fibra de carbono, kevlar, cerámica, titanio y aluminio con unos detalles constructivos como el perfil de los alabes, las superficies del intake o el escape.

Fan del motor del NEO.

Lo primero que sorprende de la planta de potencia, es el tremendo fan que tiene, con un diámetro interior de 198 cms, 25 más que el CFM 56 del 320 CEO, obtiene un ratio de by-pass de 11:1 esto quiere decir, prácticamente el doble que el anterior motor, mejorando la eficiencia cerca de un 50%.

Podéis imaginar que el nuevo camino a seguir por los fabricantes de motores es este, el incremento del ratio de by-pass, donde cada vez es más importante la generación de empuje por el fan, en lugar del generado en el hot-core. Con este tipo de motor, el NEO consigue reducir las emisiones de CO2 y de sonido en un 50% y los consumos en un 15%.

Intake del motor.

Rápidamente, pero con todo el detalle que el walk-around requiere, finalizo la inspección y vuelvo a la cabina donde el Comandante, también muy ilusionado no para de repetir a la vez que señala “¿pero ha visto esto?, ¿y esto otro?”, y es que, es cierto que estudiamos el avión con detenimiento antes de operarlo y somos evaluados en su manejo cada 6 meses, pero cuando te sientas por primera vez en un modelo nuevo, aquellos que disfrutamos con la aviación nos emocionamos.

Pronto, ya con nuestra autorización y pasaje embarcado, pedimos retroceso y puesta en marcha. Una peculiaridad del motor LEAP es la puesta en marcha, para arranques con motor caliente, al seleccionar la ignición se realiza un ciclo automático ventilación para reducir la temperatura del core y evitar stress térmico, así como incrementar las posibilidades de que el arranque sea satisfactorio. Este ciclo, unido a una mayor motoring speed del motor de arranque y al diámetro mayúsculo del fan, hacen que el arranque se pueda demorar hasta 2 minutos. Esta fue la primera sensación distinta que tuvimos, de igual manera, la transferencia de barras eléctricas es mucho más sutil y apenas se nota la entrada o salida de las mismas.

Los parámetros de estabilización del motor son algo más altos, tras realizar las listas y obtener instrucciones de rodaje, comenzamos nuestro taxi. El motor tiene un mayor ralentí, con lo que solamente quitando el freno de estacionamiento el avión comienza a rodar, al contrario que en el CEO que requiere de cierto empuje para iniciar la marcha.

Ya rodando, lo silencioso que es, sorprende. Tras un breve taxi alineamos en pista, aplicamos potencia y ahí la sensación nueva, sin ninguna duda es el sonido a motor “gordo”, muy similar a un A330, en palabras del comandante.

Al rotar, el mando se siente firme, con mucha autoridad pero no nervioso, con aplomo. El ascenso, aún con un peso al despegue alto, es muy ágil con variómetros altos y reacciones rápidas. Se nota que los ordenadores a nivel de software han sido muy trabajados, ya que los perfiles Managed que ofrece no son bruscos.

Una vez en crucero, la Sobrecargo pasa por cabina, y surge la inevitable pregunta “¿qué tal ahí detrás?”, la respuesta es la misma que delante “muy silencioso”. Es sorprendente, a lo ya de por si ergonómica y silenciosa cabina del 320, lo que la del NEO aporta.

El Top of Descend se acerca implacable, y mientras terminamos los briefings y cálculos de performance, acordamos que la toma será con Configuración Full para ir calibrando un poco las reacciones, y haciéndonos a las características de manejo.

«Sharklets» del A320ceo.

El descenso, nos lleva a través de algunas capas de nubes, donde los anti-hielos se conectan de manera automática, al contrario que en el CEO. El avión se siente rápido, planea mucho de manera similar al CEO con Sharklets. Ya en la aproximación se requiere cierta anticipación en la configuración para evitar aproximaciones desestabilizadas, el paso de configuración limpia a Conf 1 es similar al A320 CEO, a la hora de seleccionar Conf 2 se nota algo más de pitch abajo, con el tren de aterrizaje abajo y Conf 3 el avión frena, pero aún así se nota que vuela muchísimo más que la versión CEO, ya que el ralentí de aproximación es más alto.

Es en Conf Full donde realmente se nota la reducción de velocidad y el avión transmite esa sensación de ir “agarrado”. Nuevamente notamos, reacciones con cuerpo, transmitiendo sensación del tipo de un A321 cargado.

La recogida es un poco distinta a la del 320 CEO Sharklets, planea mucho y requiere anticipación y reacciones rápidas en los gases, si bien en el software de recogida se elimina el pitch down en final tan característico del 320, con lo que la maniobra es muy similar a la de aviones más grandes y convencionales.

Vista desde la parte posterior del motor.

Existen ciertas limitaciones en alabeo durante la toma, dado el tamaño de los motores, con lo que la técnica preferida de toma con viento cruzado es el de-crab on touchdown, es decir una vez el tren toma contacto, se aplica pedal para centrar el avión. Es igualmente aceptado, el de-crab on flare, es decir a unos 20 pies, realizar la recogida y aplicar pedal para centrar el avión, no obstante, esto puede generar cierta caída de plano contrario al viento (al aumentar la velocidad del flujo de aire sobre el plano y la sustentación) que es compensada de manera automática por el avión, otra novedad que incorpora este modelo, al contrario que el CEO que requiere de compensación manual de alabeo.

Ya en tierra, las reversas son muy efectivas, sorprende la capacidad de frenado que tienen, esto unido al sistema LIP, hacen que una toma a nivel del mar con una masa al aterrizaje cercana al máximo requiera de solamente unos 1300 metros de pista aplicando una frenada baja.

Las sensaciones de estrenar avión siempre gustan, pero he de reconocer que con este ha sido algo especial.

Esperamos que os haya gustado tanto como a nosotros este “vuelo”.

                               Artículo y reportaje fotográfico realizado por Mike M.


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