´ INGENIER´ IA AERONAUTICA 4o curso ´ AEREA ´ NAVEGACION

Tema 7. Navegaci´ on basada en radioayudas. Introducci´on. Rumbo, ruta, radiales. Navegaci´on VOR/DME. Indicadores VOR y HSI: CDI, OBS, TO/FROM. Navegaci´on NDB/ADF. Indicadores RBI y RMI. ILS. Localizador, Glide Slope, Markers. VASIS. Tema 8. Altimetr´ıa y anemometr´ıa. Alt´ımetro barom´etrico. Altitud presi´on. Reglaje est´andar (QNE). Niveles de vuelo. Reglajes QFE y QNH. Anem´ometro. Velocidades TAS y CAS. Subida CAS/Mach. Tema 9. Planificaci´ on de vuelo. Planificaci´on de ruta. Espacio a´ereo. Cartas aeron´auticas (SID, STAR, IAP, Aerov´ıas). Planificaci´on del perfil vertical. Carga de combustible. Pesos operativos. Tema 10. Procedimientos de vuelo. ICAO. Esperas. Pattern. Sectores de entrada. Tema 11. Influencia del viento. Deriva. Tri´angulo del viento. Influencia del viento en las esperas. Ap´ endice. Acr´ onimos.

Sevilla, abril de 2013 Dami´an Rivas Rivas Catedr´atico de Ingenier´ıa Aeroespacial Dpto. de Ingenier´ıa Aeroespacial y Mec. de Fluidos

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Bibliograf´ıa Navegaci´on A´erea, F.J. S´aez Nieto, Garceta, 2012. Sistemas de Navegaci´on A´erea, 2a ed., R. Ar´an Escuer y J.R. Aragoneses Manso, Paraninfo, 1992. Navegaci´on A´erea, Joaqu´ın C. Adsuar, Thomson Paraninfo, 2002. Fundamentos de Navegaci´on A´erea, Jos´e Antonio Calvo, UAM, 2002. Cartograf´ıa Aeron´autica Jeppesen, Alejandro Rosario Saavedra, 1991. Navegaci´on: Sistemas y Equipos, Maniobras y Procedimientos, J.F. Mart´ınez Vadillo y R. Belda Valiente, SENASA, 2000.

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TEMA 7. Navegaci´ on basada en radioayudas. Introducci´ on. Navegaci´on a´erea: proceso de transitar de forma eficiente y segura entre dos puntos conocidos, origen y destino, siguiendo una ruta determinada. Este proceso requiere tres acciones: planificaci´on de la ruta (definici´on de la ruta que se desea seguir), determinaci´on de la posici´on, guiado del veh´ıculo (correcci´on de la posici´on bas´andose en la discrepancia entre la posici´on real y la establecida por la ruta deseada). La navegaci´on se puede considerar como un proceso de control con realimentaci´on. Rumbo (en ingl´es, heading): direcci´on del eje longitudinal del avi´on medida respecto de una referencia (rumbo magn´etico respecto del norte magn´etico – MH; rumbo verdadero o geogr´afico respecto del norte geogr´afico – TH). Ruta o curso (en ingl´es, course o bearing): direcci´on de la proyecci´on sobre la superficie terrestre de la trayectoria del avi´on medida respecto de una referencia (ruta magn´etica respecto del norte magn´etico – MC; ruta verdadera o geogr´afica respecto del norte geogr´afico – TC). La diferencia entre el norte magn´etico y el geogr´afico se llama declinaci´on. Rumbo y ruta pueden ser distintos debido al viento. Radial (en ingl´es, bearing) de una estaci´on: curso magn´etico definido desde la estaci´on (hacia afuera). En radionavegaci´on los rumbos, rutas y radiales se refieren al norte magn´etico. Navegaci´ on VOR/DME. DME - Equipo medidor de distancias. Indica la distancia oblicua (slant range) entre la aeronave y la estaci´on de tierra sintonizada. VOR El equipo de tierra emite un n´ umero infinito de haces (radiales), que se identifican por su marcaci´on magn´etica de salida de la estaci´on. El equipo de a bordo identifica 360 de estos haces. Hay distintos tipos de instalaci´on VOR dependiendo de la altitud y de la distancia a las que la se˜ nal emitida puede usarse con seguridad. Hay dos tipos de indicadores a bordo: Indicador VOR y HSI. La funci´on de estos instrumentos es mostrar al piloto su situaci´on con respecto a la estaci´on de tierra en cualquier momento. La informaci´on que proporcionan da indicaciones de mando, es decir, de qu´e debe hacer el piloto para mantener la aeronave sobre una ruta determinada. Constan de tres elementos: OBS, CDI y TO/FROM. 1) OBS - Selector de radiales. Permite seleccionar el radial deseado, con el fin de interceptarlo y acercarse o alejarse por ´el de la estaci´on. 3

2) CDI - Indicador de desviaci´on de curso. Indica d´onde se encuentra el radial seleccionado en el OBS respecto del avi´on, independientemente del rumbo del avi´on. El fondo de escala es 10 o ; cada marca representa 2 o . El CDI representa el radial deseado con respecto al avi´on, es decir, el CDI indica a qu´e lado del avi´on est´a el radial seleccionado, o su prolongaci´on, y hacia d´onde tiene ´este que virar para interceptarlo. Si el CDI est´a desplazado a la derecha (izquierda), el radial seleccionado, o su prolongaci´on, est´a a la derecha (izquierda) del avi´on. Si el CDI est´a centrado, el avi´on est´a situado sobre el radial seleccionado, o su prolongaci´on. La forma de navegar ser´a: “acercarse al CDI”. 3) Bandera TO/FROM. Su misi´on es resolver los 180o de ambig¨ uedad que tendr´ıa la ruta, mostrando, si una vez haya sido interceptado el radial seleccionado, conducir´a al avi´on hacia (TO) la estaci´on, o, por el contrario, si le alejar´a de ella (FROM). La perpendicular al radial seleccionado divide el plano en dos regiones: TO (“hacia la estaci´on”), regi´on donde se encuentra la prolongaci´on del radial seleccionado, y FROM (“desde la estaci´on”), regi´on donde se encuentra el radial seleccionado. En la l´ınea divisoria no hay indicaci´on TO/FROM. Posicionamiento del avi´ on. El radial de situaci´on del avi´on (radial en que se encuentra el avi´on) es el radial que indica el OBS cuando se centra el CDI con la indicaci´on FROM. Si se centra el CDI con la indicaci´on TO, entonces el avi´on se encuentra en la prolongaci´on del radial que indica el OBS. La distancia a la estaci´on es la indicada en el DME. Tambi´en se puede determinar la posici´on del avi´on utilizando dos estaciones VOR, mediante la intersecci´on de los respectivos radiales de situaci´on (para ello es conveniente que el avi´on disponga de dos receptores a bordo). Seguimiento de radiales. Alejamiento y acercamiento al VOR por un determinado radial. Es necesario establecer un rumbo de interceptaci´on de dicho radial. Alejamiento del VOR por un determinado radial: seleccionado con el OBS el radial a seguir, y volando con rumbo de interceptaci´on, una vez centrado el CDI en FROM seguir el rumbo del radial seleccionado. Acercamiento al VOR por un determinado radial: seleccionado con el OBS la ruta a seguir (radial por el que se desea hacer el acercamiento m´as 180 o ), y volando con rumbo de interceptaci´on, una vez centrado el CDI en TO seguir el rumbo de la ruta seleccionada. Navegaci´ on NDB/ADF. El ADF (Radiocomp´as) convierte se˜ nales no direccionales proporcionadas por la estaci´on de tierra (NDB) en informaci´on direccional a bordo. El funcionamiento del ADF se basa en la determinaci´on de la direcci´on de llegada de las ondas de radio emitidas por el NDB, cuya situaci´on es conocida. El ADF determina la marcaci´on magn´etica del avi´on con respecto a la estaci´on de tierra (la aguja del instrumento de a bordo se˜ nala a la estaci´on). 4

Hay dos tipos de indicadores: — de carta fija o RBI, — de carta m´ovil o RMI (indicador radiomagn´etico). RBI. El norte de la rosa de rumbos coincide con el eje longitudinal del avi´on. La aguja indicadora se˜ nala la marcaci´on relativa, esto es, el ´angulo formado por el eje longitudinal del avi´on y una recta imaginaria que uniera a ´este con la estaci´on. RMI. Consta de una rosa de rumbos aut´onoma, una aguja doble y otra sencilla. La rosa de rumbos funciona independientemente del receptor ADF. El indicador puede alternar la funci´on VOR o ADF para cada una de las agujas. La cabeza de la aguja indica el rumbo que hay que poner para ir a la estaci´on. La cola de la aguja indica el radial de situaci´on del avi´on (se diferencia del anterior en 180 o ). La forma m´as b´asica de navegaci´on NDB/ADF es volar “hacia” o “desde” la estaci´on. Volar “hacia” la estaci´on: seguir indicaci´on directa de la aguja (cabeza). Volar “desde” la estaci´on: seguir indicaci´on inversa de la aguja (cola). ILS. El ILS es un sistema de aproximaci´on radioel´ectrico que coloca a una aeronave en situaci´on de tomar tierra, proporcion´andole gu´ıa en direcci´on y ´angulo de descenso hasta la pista de aterrizaje. Es un sistema de aproximaci´on de precisi´on (m´as precisi´on que si la aproximaci´on se realiza con un VOR o un NDB). El sistema ILS se divide en tres partes bien diferenciadas: 1) Informaci´on de gu´ıa. Se proporciona por medio del localizador (LLZ) y la senda de planeo (GS). 2) Informaci´on de distancia. La dan las radiobalizas o el DME 3) Informaci´on visual. La componen las luces de aproximaci´on, luces de centro de pista y luces de pista. El indicador ILS puede estar asociado a un indicador VOR o a un HSI. El CDI del localizador indica d´onde se encuentra la senda en posici´on horizontal con respecto al avi´on; si est´a desplazado a la derecha (izquierda), la senda est´a a la derecha (izquierda) del avi´on. Ahora el fondo de escala del CDI es 2.5 o (en vez de los 10o del VOR). El indicador del GS indica d´onde se encuentra la senda en posici´on vertical con respecto al avi´on; si est´a desplazado arriba (abajo), la senda est´a por encima (por debajo) del avi´on. El ´angulo de la senda de planeo suele ser de unos 3 o . Las radiobalizas (markers) emiten una se˜ nal cuando el avi´on pasa por encima de ellas. Son tres: OM (outer), MM (medium) e IM (inner); en cabina se corresponden con tres luces: azul, ´ambar y blanca respectivamente, aparte de se˜ nales auditivas. El paso por cada radiobaliza corresponde a una altura; si la altura a la que se encuentra el avi´on no es la correcta, debe corregirse la trayectoria. Son tambi´en puntos de notificaci´on obligatorios (debe reportarse el paso sobre ellas). Las distancias desde cada una de ellas al umbral de pista vienen publicadas 5

en las cartas de aproximaci´on. Informaci´ on visual – VASIS. Este sistema ayuda al piloto a mantenerse en la senda de planeo, por medio de luces de distintos colores alineadas a ambos lados de la pista, alrededor de la zona de contacto. El sistema est´andar consta de 12 puntos de luz, 6 a cada lado de la pista, formando 2 hileras. La 1a hilera de luces se llama Downwind Bar y est´a situada a 600 ft del umbral; la 2a hilera, llamada Upwind Bar, est´a situada a 1300 ft del umbral. Los 4 puntos de luz m´as pr´oximos a la pista, 2 a cada lado de la misma, forman un rect´angulo alrededor del punto de contacto, de forma que la toma de tierra ser´a correcta cuando se realice en el centro de ese rect´angulo. Si la senda de aproximaci´on es demasiado baja, ambas hileras de luces aparecen de color rojo, y si es demasiado alta, ambas hileras aparecen de color blanco. Si la senda de aproximaci´on es correcta, la 1a hilera aparece de color blanco y la 2a de color rojo. Categor´ıas del ILS. Durante una aproximaci´on instrumental y en un punto determinado, el piloto debe cambiar de vuelo IFR a vuelo con referencias visuales. El punto en que se efect´ ua esta operaci´on con seguridad viene expresado en t´ermino de unos “m´ınimos”, que se establecen en funci´on de la visibilidad horizontal que debe existir cuando el avi´on alcanza la altitud de decisi´on. Seg´ un la precisi´on de las instalaciones tanto de tierra como de a bordo, las aproximacioners ILS pueden dividirse en categor´ıas, que se definen en funci´on de dos par´ametros: — DH (Decision Height). Es la altura a la que el piloto debe ver la pista; si no la ve, debe frustrar la aproximaci´on. — RVR (Runway Visual Range). Indica un m´ınimo de visibilidad. Estos dos par´ametros indican que se puede tomar tierra con una visibilidad m´ınima RVR y una altitud de decisi´on DH. Las categor´ıas y los valores de RVR y DH son los siguientes: Categor´ıa Categor´ıa Categor´ıa Categor´ıa Categor´ıa Categor´ıa

I (CAT I): 2400’, 200’. II A (CAT II A): 1600’, 150’. II B (CAT II B): 1200’, 100’. III A (CAT III A): 700’, 0’. III B (CAT III B): 150’, 0’. III C (CAT III C): 0’, 0’.

La aeronave y el entrenamiento del piloto deben tener la capacidad correspondiente a la categor´ıa de la aproximaci´on. Todos los pilotos calificados IFR est´an autorizados a realizar aproximaciones del tipo CAT I. La categor´ıa III requiere de un alto nivel de preparaci´on y entrenamiento por parte de la tripulaci´on, y de una gran sofisticaci´on en el instrumental de tierra y de a bordo, con un mantenimiento constante y altamente cualificado. Ejercicios. En la p´agina www.luizmonteiro.com se dispone de simuladores de las distintas radioayudas, que ser´an utilizados en clase para mejorar la comprensi´on del funcionamiento de dichos sistemas. 6

TEMA 8. Altimetr´ıa y anemometr´ıa. Instrumento: sensor + calculador + indicador. Instrumentos b´asicos de vuelo y navegaci´on: alt´ımetro (indicador de altitud), anem´ometro (indicador de la velocidad del avi´on con respecto al aire), vari´ometro (indicador de la velocidad vertical), horizonte artificial o indicador de actitud (indicador de balance y cabeceo), bast´on y bola (indicador de velocidad angular de viraje, con indicador de inclinaci´on transversal), indicador de rumbo (indicador de direcci´on). Altimetr´ıa. Altura: distancia vertical entre el avi´on y un punto o nivel en la superficie terrestre. Altitud: distancia vertical entre el avi´on y el nivel medio del mar. Elevaci´on: distancia vertical entre un punto o nivel en la superficie terrestre y el nivel medio del mar. Altitud geod´etica (h): distancia vertical al elipsoide de referencia. Altitud geopotencial (H): se define mediante gdh = g0 dH, siendo g(θ, λ, h) la aceleraci´on geopotencial y g0 =9.80655 m/s2 la aceleraci´on de ca´ıda libre. Utilizando la ecuaci´on de equilibrio fluidoest´atico en la atm´osfera se tiene dp = −ρgdh = −ρg0 dH = −

p g0 dH RT

Altitud presi´on (Hp ): es la altitud geopotencial cuando la distribuci´on de temperartura es la de la atm´osfera ISA, por tanto verifica dp = −

p RTISA (Hp )

g0 dHp

Atm´ osfera ISA (repaso). Alt´ımetro barom´ etrico: proporciona una medida de la altitud (el calculador transforma la presi´on medida por el sensor en una indicaci´on de altitud). Para transformar la medida de presi´on en una lectura de altitud se utiliza la atm´osfera ISA. Por tanto, el alt´ımetro barom´etrico indica la altitud presi´ on. La lectura no es la altitud real, ya que la atm´osfera real no es la ISA. En d´ıas calientes (fr´ıos) con temperatura mayor (menor) que la est´andar la altitud real es mayor (menor) que la indicada. En d´ıas con presi´on mayor (menor) que la est´andar la altitud real es mayor (menor) que la indicada. Lectura en pies (ft): 1 ft=0.3048 m. Niveles de vuelo: el nivel de vuelo (FL) se define como la cent´esima parte de la lectura del alt´ımetro (altitud presi´on) expresada en ft redondeada a un n´ umero entero (Hp =24000 ft corresponde a FL 240). En la pr´actica se utilizan niveles de vuelo equiespaciados 500 ft (FL 210, 215, 220, etc.). En vuelos hacia el Este se utilizan niveles de vuelo “impares” (210, 230, etc. en vuelos IFR, y 135, 155, etc. en vuelos VFR) y en vuelos hacia el Oeste niveles de vuelo “pares” (220, 240, etc. en vuelos IFR, y 125, 145, etc. en vuelos VFR). 7

Reglajes de los alt´ımetros. En las proximidades de los aeropuertos la medida de altitud presi´on dada por el alt´ımetro barom´etrico no es de utilidad, por lo que se establecen unos reglajes locales que definen una referencia real; son los reglajes QFE y QNH. Reglaje QNE o reglaje est´andar. QNE = 1013.25 mb. Se utiliza en ruta. La lectura del alt´ımetro indica el nivel de vuelo (FL). Reglaje QFE. QFE = presi´on real en el aeropuerto. Se utiliza en las pr´oximidades del aeropuerto. La lectura del alt´ımetro cuando el avi´on est´a en tierra es cero. El alt´ımetro indica alturas. Reglaje QNH. QNH = QFE + ∆pISA (hA ). Se utiliza en las pr´oximidades del aeropuerto. La lectura del alt´ımetro cuando el avi´on est´a en tierra es la elevaci´on del aeropuerto (hA ). As´ı pues, QNH es la presi´on a nivel del mar que corresponde al caso en que el alt´ımetro marca la elevaci´on del aeropuerto cuando la aeronave se encuentra sobre ´el. El alt´ımetro indica altitudes. Si el aeropuerto est´a situado al nivel del mar, se tiene QNH = QFE. Altitud de transici´on (TA): altitud a la cual se cambia de reglaje local (QFE o QNH) a reglaje est´andar. En Espa˜ na est´a establecida en 6000 ft, con excepciones (en el aeropuerto de Granada es de 7000 ft y en el de Madrid de 13000 ft). Nivel de transici´on (TL): nivel de vuelo al cual se cambia de reglaje est´andar a reglaje local (QFE o QNH). En Espa˜ na est´a establecido en 1000 ft por encima de la TA, siendo variable, en funci´on del TMA y de las rutas. Anemometr´ıa. Anem´ometro: indica velocidad indicada (IAS – indicated air speed). Salvo por errores del instrumento, la velocidad IAS coincide con la velocidad calibrada (CAS – calibrated air speed)). Utiliza la medida de la toma de Pitot-est´atica. Lectura en nudos (kt): 1 kt=1 nmi/h=1.852 km/h=0.5144 m/s. r 2 En r´egimen incompresible, seg´ un la ecuaci´on de Bernoulli se tiene VT AS = (pt − p). ρ r 2 A partir de esta expresi´on se define la velocidad CAS como VCAS = (pt − p). ρSL r ρSL Por tanto se tiene VT AS = VCAS . (Se verifica velocidad CAS = velocidad equivalente.) ρ En r´egimen compresible se tienen las siguientes expresiones (ecuaci´on de Bernoulli, definici´on γg − 1 de la velocidad CAS y relaci´on entre VT AS y VCAS ), en las que k = : γg v # " u ¶k u 2 p µ pt − p VT AS = t +1 −1 kρ p

VCAS

v # " u ¶k u 2 pSL µ pt − p =t +1 −1 k ρSL pSL 8

VT AS

v Ã  u "µ #!k ¶1/k u pSL k ρSL 2 u2 p  =t 1+ 1+ V −1 − 1 kρ p 2 pSL CAS

En vuelo a VCAS constante, VT AS aumenta al aumentar la altitud. En vuelo a Mach constante, VT AS disminuye al aumentar la altitud en la troposfera, y permanece constante en el estratosfera. Subida CAS/Mach. Consta de 2 segmentos: uno a VCAS constante seguido de otro a Mach constante; la transici´on se efect´ ua a la altitud a la cual la VT AS de ambos segmentos es la misma.

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TEMA 9. Planificaci´ on de vuelo. Procedimientos de navegaci´on: VFR(Visual Flight Rules), IFR (Instrumental Flight Rules). Documentaci´on: — Cartograf´ıa: AIP (publicaci´on de informaci´on aeron´autica; www aena.es; Jeppesen – empresa especializada). — NOTAM (notice to airmen): proporcinan alertas de cualquier tipo. — METAR (Meteorological Aerodrome Report): short TAF (Terminal Area Forecast), predicci´on a 8 horas; long TAF, predicci´on a 18 horas. El METAR proporciona el viento y el QNH. Planificaci´ on de ruta IFR. Selecci´on de pista (runway-RWY): depende del viento; interesa tener viento de cara. METAR proporciona la informaci´on meteorol´ogica necesaria. Nomeclatura: RWY 18L, 18R, etc. Cartas aeron´auticas. Permiten planificar las rutas IFR, que est´an compuestas por: SID (procedimiento de salida). Constituye la fase inicial de la ruta. Abarca desde la pista de despegue hasta la incorporaci´on de la aeronave a una aerov´ıa. Aerov´ıas. Forman la mayor parte de la ruta. Pueden ser aerov´ıas de nivel inferior (por debajo de FL245 – espacio a´ereo inferior) o superior (por encima de FL245 – espacio a´ereo superior), en funci´on del nivel de vuelo de la aeronave. Las aerov´ıas empiezan y terminan en un VOR. Pueden ser de un s´olo sentido o de dos. STAR (procedimiento de llegada). Constituye la fase de la ruta previa a la aproximaci´on. Dirige la aeronave desde la aerov´ıa hasta la fase de aproximaci´on final. Termina en el punto IAF (Initial Approach Fix). IAP (procedimiento de aproximaci´on). Forma la parte final de la ruta. Aproxima la aeronave a la pista de servicio. La aproximaci´on se inicia en el IAF. Tambi´en incluye el procedimiento de frustrada (missed approach). Ejercicio. Planificaci´on del vuelo Sevilla-Madrid. Planificaci´ on del perfil vertical. La planificaci´on del perfil vertical consiste en determinar el nivel o niveles de vuelo a lo largo de la ruta, y el c´alculo del TOC (Top of Climb) y del TOD (Top of Descent). Para ello es necesario determinar otros par´ametros como los pesos de la aeronave en las diferentes etapas del vuelo y sus velocidades de operaci´on. En particular se requiere conocer la carga de combustible, pero ´esta depende del vuelo; se trata de un problema acoplado. En este tema se estudia una planificaci´on simplificada; mediante iteraci´on se puede conseguir una planificaci´on m´as detallada. Pesos m´aximos operativos: – MRW, Maximum Ramp Weight – MTOW, Maximum Take Off Weight – MZFW, Maximum Zero Fuel Weight – MLW, Maximum Landing Weight 10

Pesos operativos: – ARW, Actual Ramp Weight – ATOW, Actual Take Off Weight – AZFW, Actual Zero Fuel Weight – OEW, Operating Empty Weight – BEW, Basic Empty Weight – LW, Landing Weight – PL, Pay Load (carga de pago) Carga de combustible. La normativa establece unos m´ınimos de combustible para cumplir con la norma que dice: “No se iniciar´a ning´ un vuelo si, teniendo en cuenta las condiciones meteorol´ogicas y todo retraso que se prevea en el mismo, el avi´on no lleva combustible suficiente para completar el vuelo con seguridad”. El total del combustible cargado (Ramp fuel) resulta ser la suma de tres partes: rodaje (taxi), vuelo (trip) y reserva (reserve). Rodaje (taxi): combustible necesario para cubrir las maniobras en tierra desde la puesta en marcha hasta la suelta de frenos en carrera de despegue; suele ser una cantidad fija, dependiendo del tipo de avi´on y de las condiciones locales del aeropuerto de salida. Vuelo (trip): combustible preciso para volar del aeropuerto de salida al de destino planificado, bas´andose en las condiciones operativas previstas; comprende todas las fases del vuelo (despegue, subida, crucero, descenso, aproximaci´on y aterrizaje). Reserva (reserve): comprende el combustible cargado para proceder al alternativo y espera y para contingencias en ruta. Alternativo: comprende el combustible requerido para frustrar en destino y volar al alternativo (subida, crucero, descenso, aproximaci´on y aterrizaje). Espera: combustible m´ınimo requerido para volar durante 30 min a 1500 ft AGL sobre el alternativo. Contingencias (en ruta): combustible necesario para compensar el exceso de consumo que provoca volar en condiciones operativas distintas a las previstas; suele ser un porcentaje del combustible para el vuelo (trip), por ejemplo un 5 %. El peso del avi´on y el viento influyen de manera muy importante en el c´alculo de la carga de combustible, as´ı como en el c´alculo del TOC y del TOD. Relaciones entre pesos operativos: ARW = ATOW + (Taxi) ATOW = AZFW + (Trip + Reserve) AZFW = OEW + PL OEW = BEW + (Tripulaci´on + Catering) LW = ATOW − (Trip) 11

TEMA 10. Procedimientos de vuelo.

ICAO - International Civil Aviation Organization. Doc. ICAO 8169. Procedures for Air Navigation Services. Aircraft Operations. Vol. I, Flight Procedures. Esperas (Holding). La finalidad es proporcionar un espacio donde los aviones puedan aguardar su turno cuando el n´ umero de aviones excede la capacidad del sistema. Procedimiento. El circuito de espera (pattern) est´a formado por los siguientes tramos: — dos tramos rectos: acercamiento (inbound) y alejamiento (outbound) con una duraci´on de 1 min si la espera est´a por debajo de 14000 ft o 1 min 30 sec si est´a por encima de 14000 ft; — dos virajes de 180 o , realizados a 3o /sec o a 25o grados de ´angulo de alabeo, lo que d´e un menor ´angulo de alabeo. La espera se apoya sobre un punto de recalada (holding fix) definido por una radioayuda. En el caso de un VOR, la espera se apoya sobre el radial que coincide con el tramo de acercamiento; el tramo de acercamiento siempre termina en la estaci´on. Los tiempos de alejamiento se empiezan a contar cuando se establece el rumbo de alejamiento. Espera est´andar: virajes a derechas. Espera no est´andar: virajes a izquierdas. El pattern es sim´etrico respecto de la est´andar (respecto del radial en que se apoya la espera). La normativa establece las siguientes velocidades m´ aximas para realizar las esperas: 230 kt si h ≤14000 ft 240 kt si 14000 ft< h ≤20000 ft 265 kt si 20000 ft< h ≤34000 ft 0.83 Mach si h >34000 ft Entrada en la espera. Para entrar en el circuito de espera existen 3 procedimientos, dependiendo de la direcci´on de aproximaci´on al holding fix; hay 3 sectores de entrada (v´ease la siguiente figura). Sector 1. Entrada paralela (parallel entry): — al llegar al fijo se gira a izquierdas para poner rumbo de alejamiento (paralelo al tramo de acercamiento), durante un tiempo de 1 min si la espera est´a por debajo de 14000 ft o de 1 min 30 sec si est´a por encima de 14000 ft; — se gira a izquierdas (hacia el interior de la espera) hasta interceptar el radial de acercamiento (o bien proceder directamente al fijo); — al llegar al fijo se gira a derechas para iniciar el circuito de espera. Sector 2. Entrada desplazada o de gota (offset entry o teardrop entry): — al llegar al fijo se gira a un rumbo que forme 30o con el rumbo de alejamiento (en el interior de la espera); 12

— se mantiene este rumbo durante un tiempo de 1 min si la espera est´a por debajo de 14000 ft o de 1 min 30 sec si est´a por encima de 14000 ft; — se gira a derechas hasta interceptar el radial de acercamiento; — al llegar al fijo se gira a derechas para iniciar el circuito de espera. Sector 3. Entrada directa (direct entry): — al llegar al fijo se gira a derechas para poner rumbo de alejamiento; — se procede como en el sector 2.

Ejercicios 1. Un avi´on que vuela con rumbo 150o en acercamiento a una estaci´on VOR, a una altitud de 5000 ft, debe realizar una espera apoyada en el radial 210 de dicho VOR. Sabiendo que el circuito de la espera se realiza mediante giros a derecha (espera est´ andar), se pide: a) Definir qu´e tipo de espera debe realizarse (directa, paralela o de gota). b) Describir, desde el punto de vista operacional, el procedimiento que debe llevarse a cabo para realizar la espera (virajes, navegaci´on VOR, etc.). Nota: Se considera atm´osfera en calma (sin viento).

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2. Un avi´on que vuela con rumbo 300o en acercamiento a una estaci´on VOR, a una altitud de 5000 ft, debe realizar una espera apoyada en el radial 150 de dicho VOR. Sabiendo que el circuito de la espera se realiza mediante giros a derecha (espera est´ andar), se pide: a) Definir qu´e tipo de espera debe realizarse (directa, paralela o de gota). b) Describir, desde el punto de vista operacional, el procedimiento que debe llevarse a cabo para realizar la espera (virajes, navegaci´on VOR, etc.). Nota: Se considera atm´osfera en calma (sin viento). 3. Un avi´on que vuela con rumbo 040o en acercamiento a una estaci´on VOR, a una altitud de 5000 ft, debe realizar una espera apoyada en el radial 090 de dicho VOR. Sabiendo que el circuito de la espera se realiza mediante giros a izquierda (espera no est´ andar), se pide: a) Definir qu´e tipo de espera debe realizarse (directa, paralela o de gota). b) Describir, desde el punto de vista operacional, el procedimiento que debe llevarse a cabo para realizar la espera (virajes, navegaci´on VOR, etc.). Nota: Se considera atm´osfera en calma (sin viento).

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TEMA 11. Influencia del viento.

La velocidad del viento se mide por su magnitud y su direcci´on; es siempre velocidad respecto de tierra. La direcci´on del viento es de donde viene el viento; se mide respecto del norte → geogr´afico. Por ejemplo, un viento − w =270o /40 kt, sopla del oeste con magnitud 40 kt. Se llama ´ angulo de deriva al ´angulo formado entre el rumbo deseado (y llevado) y la ruta llevada. Si el viento le entra al avi´on por la izquierda (derecha), el ´angulo de deriva es positivo (negativo), o bien la deriva es positiva (negativa). Se llama ´ angulo de correcci´ on de deriva (dc ) al ´angulo en que debe modificarse el rumbo para seguir la ruta deseada (y corregir as´ı el efecto del viento). Si el viento le entra al avi´on por la izquierda (derecha), el ´angulo de correcci´on de deriva es negativo (positivo). El viento se puede descomponer en 2 componentes: — componente de viento cruzado (perpendicular a la ruta), — componente de viento en cara/cola (paralelo a la ruta): viento de cara (sentido contrario a la ruta) o viento de cola (mismo sentido que la ruta). El viento cruzado hace que el rumbo y la ruta no coincidan; la deriva es la diferencia entre ambos. El viento de cara (cola) hace que la velocidad respecto de tierra del avi´on sea menor (mayor) que la TAS, y como consecuencia hace que el tiempo de vuelo y el consumo de combustible sean mayores (menores) que los nominales sin viento. −−→ −→ Tri´ angulo del viento. Si es T AS la velocidad relativa del avi´on (respecto al aire), GS → la velocidad absoluta (respecto de tierra) y − w la velocidad del viento (respecto a tierra), se −→ −−→ − → verifica la siguiente relaci´on: GS = T AS + w . −−→ T AS queda definida por su m´odulo T AS y por su direcci´on y sentido TH o MH. −→ GS queda definida por su m´odulo GS y por su direcci´on y sentido TC o MC. − → w queda definida por su m´odulo w y por su direcci´on y sentido dw . En la resoluci´on del tri´angulo del viento se utiliza trigonometr´ıa plana. Si es α el ´angulo −−→ −→ → → formado por − w respecto de T AS y β el ´angulo formado por − w respecto de GS, se tienen las siguientes expresiones: — teorema del seno T AS GS w = = sin β sin(π − α) sin|dc | — teorema del coseno GS 2 = T AS 2 + w2 − 2 T AS w cos(π − α) T AS 2 = GS 2 + w2 − 2 GS w cos β w2 = T AS 2 + GS 2 − 2 T AS GS cos|dc | Influencia del viento en las esperas. El viento influye de forma importante en el procedimiento, tanto en los tiempos como en los rumbos. Cuando hay viento hay que introducir en el procedimiento dos tipos de correcciones: 15

1) Ajuste del tiempo de alejamiento para conseguir que el tiempo de acercamiento sea de 1 min. Para ello se debe alargar (acortar) el tramo de alejamiento, dependiendo de que se tenga viento de cola (de cara) en el de acercamiento. En cada vuelta se corrige de forma sucesiva hasta aproximarse lo m´as posible al minuto en acercamiento. 2) Ajuste de los rumbos de acercamiento y de alejamiento; las correcciones de rumbo ser´an en sentidos opuestos. La correcci´on en acercamiento se determina utilizando la informaci´on de guiado del VOR (por ejemplo), mediante el CDI. Ejercicios 1. Un avi´on vuela con velocidad aerodin´amica TAS=120 kt y sigue una ruta (respecto del norte → geogr´afico) TC=90o , en presencia de un viento − w =70o /10 kt. Se pide: Calcular el ´angulo de correcci´on de deriva que debe aplicarse. 2. Un avi´on vuela con velocidad aerodin´amica TAS=180 kt y con rumbo (respecto del norte → geogr´afico) TH=060o , en presencia de un viento − w =320o /40 kt. Se pide: Calcular la ruta (TC) seguida por el avi´on. 3. Un avi´on vuela con velocidad aerodin´amica TAS=100 kt. El avi´on debe seguir la ruta definida → por el radial 90 de un VOR, en presencia de un viento − w =50o /20 kt. Se pide: a) Calcular el ´angulo de correcci´on de deriva que debe aplicarse. b) Calcular el rumbo (respecto del norte geogr´afico) que debe llevar el avi´on. 4. Un avi´on vuela con velocidad aerodin´amica TAS=100 kt y con rumbo (respecto del norte geogr´afico) TH=235o . Su velocidad respecto a tierra es GS=140 kt y sigue una ruta (respecto del norte geogr´afico) TC=220o . Se pide: Calcular el viento que est´a afectando al vuelo del avi´on.

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´ ACRONIMOS ADF AGL AP ARW ATC ATOW ATM AZFW BEW CAS CDI DH DME FD FL FMS GPS GS HSI IAF IAP IAS ICAO IFR ILS IMU ISA LW MLW MRW MSL MTOW MZFW NDB OACI OBS OEW PL RBI RMI RVR

Automatic Direction Finder Above Ground Level Auto Pilot Actual Ramp Weight Air Traffic Control Actual Take Off Weight Air Traffic Management Actual Zero Fuel Weight Basic Empty Weight Calibrated Air Speed Course Deviation Indicator Decision Height Distance Measurement Equipment Flight Director Flight Level Flight Management System Global Positioning System Ground Speed Horizontal Situation Indicator Initial Approach Fix Instrument Approach Indicated Air Speed International Civil Aviation Organization Instrument Flight Rules Instrument Landing System Inertial Measurement Unit International Standard Atmosphere Landing Weight Maximum Landing Weight Maximum Ramp Weight Mean Sea Level Maximum Take Off Weight Maximum Zero Fuel Weight Non Directional Beacon Organizaci´on de Aviaci´on Civil Internacional Omni Bearing Selector Operating Empty Weight Pay Load Relative Bearing Indicator Radio Magnetic Indicator Runway Visual Range 17

RWY SID SL STAR TAF TAS TMA TOC TOD UAV VASIS VFR VOR WP

Runway Standard Instrument Departure Sea Level Standard Terminal Arrival Route Terminal Area Forecast True Air Speed Terminal Area Top Of Climb Top Of Descent Unmanned Aerial Vehicle Visual Approach Slope Indicator System Visual Flight Rules VHF Omnidirectional Range Waypoint

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