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Renan Carbonari Correa |
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Esteira de Turbulência e o Boeing 757
A esteira de turbulência provocada pelas aeronaves de médio e grande porte sempre foi um assunto conhecido da maioria dos aviadores, porém pouco estudado e pouco remediado pelos órgãos internacionais que controlam e fiscalizam o tráfego aéreo. |
Essa inoscência foi diminuida a partir de 30 de Maio de 1972, quando um DC-9 da empresa Delta Airlines caiu com 4 tripulantes a bordo, logo atrás de um DC-10 da empresa American Airlines que a exemplo da aeronave acidentada, realizava treinamento de toque e arremetida no aeroporto internacional Greater Southwest International (GWS) no Texas.
Após vários estudos, incluindo a análise do Cockpit Voice Recorder (CVR) e Flight Data Recorder (FDR) do DC-9, concluiu-se que o que motivou o acidente foi um fenômeno até então pouco conhecido; a esteira de turbulência. |
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| A esteira de turbulência nada mais é do que um conjunto de vortex gerados nas pontas das asas, que se intensificam com o aumento do arrasto induzido da aeronave. Espero que, após a leitura deste artigo, pilotos, controladores, operadores e entidades aeronáuticas estejam mais preparados e conceituados a respeito de um assunto estudado afundo apenas pelo FAA (Federal Aviation Administration) e pela FSF (Flight Safety Foundation), responsáveis pela elaboração de revistas e artigos informativos sobre o problema, a cada ano.
A esteira de turbulência tem maior ou menor intensidade observando-se três fatores principais que são: O peso da aeronave, sua velocidade e sua configuração.
A seguir influência exercida por cada um deles na esteira de turbulência de uma aeronave :
Peso – Quanto mais pesada a aeronave, maior será a sua esteira de turbulência. Isso apenas não é válido para uma única aeronave, o Boeing 757, e o motivo será explicado logo adiante. Logo podemos concluir que as maiores esteiras são de aeronaves como os Boeing 747-400, transportadores militares como C-5 Galaxy, An-124 Ruslan e An-225 Mriya. |
Os vortex gerados são mais intensos quando as aeronaves estão "limpas" (com flapes e slats recolhidos) e em baixa velocidade |
Velocidade – Quanto mais lenta a aeronave estiver maior será a sua esteira de turbulência, isso porque a aeronave deverá manter um ângulo de ataque maior a medida que sua velocidade for reduzindo, para obter a mesma quantidade de sustentação, configurada para pouso ou decolagem. Isso aumentará dramaticamente o arrasto induzido da aeronave que é a essência da esteira de turbulência.
Configuração – Uma aeronave configurada para pouso terá uma esteira de turbulência menor do que uma aeronave não configurada para pouso. No linguajar aeronáutico, uma aeronave suja gerará uma esteira menor do que uma aeronave limpa.
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Isso porque em quase todas as aeronaves (exceto o Boeing 757), os flaps são divididos entre inboard flaps e outboard flaps , o que possibilita a formação de pequenas esteiras em cada seção de flaps, ou seja, os vortex são “repartidos”, e assim sendo terão sua intensidade reduzida. Logo se conclui também o porque uma aeronave limpa terá maior esteira de turbulência. Não apenas por ter que manter um ângulo de ataque maior para uma mesma velocidade (o ângulo de ataque é reduzido com a utilização dos flaps, leading edge flaps e leading edge slats) mas por acumularem um vortex que irá conter o fluxo turbilhonado de toda a asa da aeronave, resultando em um vortex de grande intensidade na ponta das asas.
O Boeing 757 e a Esteira de Turbulência
Conhecidos os três fatores principais, podemos agora partir para a análise de um "perigo eminente" que logo estará presente nos céus brasileiros.
O Boeing 757 é uma aeronave explêndida. Uma aeronave concebida em 1982, que foi construída para as necessidades das empresas de médio alcance americanas, tais como a Eastern Airlines e Northwest, tendo várias peculiaridades que a tornam a aeronave mais econômica para rotas de médio alcance. Podendo transportar até 225 passageiros na configuração de uma classe, o Boeing 757 conta com motores muito mais potentes do que realmente precisa. A motorização varia entre modelos Rolls Royce RB 211-535E4B com 43.500 lbs de empuxo e motores Pratt & Whitney PW2040 de 40.100 lbs de empuxo. A fuselagem é do tipo narrow body com apenas um corredor. As asas e a estrutura são feitas de materiais compostos tais como fibras de carbono, fibras de vidro, kevlar, revolucionários na época do rollout da aeronave além dos materiais normais empregados na maioria das aeronaves, como o alumínio, aço e titânio. Seu trem-de-pouso é o mesmo do Boeing 767, o que o torna uma excelente aeronave para operação em muitas pistas pequenas e seu cockpit é exatamente igual ao do Boeing 767, exceto em algumas peculiaridades dos sistemas da aeronave, o que torna o custo de manutenção e custo operacional da aeronave muito baixo, especialmente para as empresas que já operam o Boeing 767.
A história da aeronave é memorável, exceto em uma particularidade do projeto, que tornou o Boeing 757 causador da maior esteira de turbulência entre as aeronaves, podendo ser até mesmo 50% maior do que a dos Boeing 747-400. Como pode ser observado na foto, não existe divisão dos flaps de suas asas em inboard flaps e outboard flaps. Pode-se ter uma idéia do que ocorre; uma esteira de turbulência maior, principalmente quando o 757 está em configuração de pouso, onde o arrasto induzido será maior, além de mais intenso devido aos flapes inteiriços. |
Isso fez com que o FAA transferisse o 757 da categoria média para pesada nas separações entre aeronaves, mesmo seu peso sendo inferior ao mínimo da categoria pesada. Além disso, controladores do mundo todo onde a aeronave opera foram orientados para coordenar separações maiores entre aeronaves seguindo o 757 em pousos e decolagens.
A produção do 757 foi recentemente cancelada pela Boeing, pois a aeronave estava atrapalhando o mercado dos 737-800-900, e o preço do leasing caiu radicalmente. Hoje pode-se encontrar no mercado Boeings 757 com um leasing de apenas 40.000 dólares.
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Boeing 757 - Maior esteira de turbulência provocada pelos flapes inteiriços
Foto: Boeing Media |
Esse preço chamou a atenção de muitas operadoras, especialmente a VARIG, que nunca escondeu a vontade de operar a aeronave, reconhecendo seu grande sucesso e rentabilidade. Além de ser a única no Brasil a possuir a infra-estrutura de manutenção e experiência exigidas para inserção de uma aeronave que nunca foi operada por empresas brasileiras.
A eminência da compra dos Boeings 757 trás aos pilotos, controladores e ao DAC uma maior responsabilidade na prevenção de acidentes relacionados com a esteira de turbulência causada pela aeronave. Separações maiores (o método mais eficaz para se evitar a esteira) entre aeronaves deverão ser adotadas quando a primeira aeronave decolando ou pousando for o 757.
Fatores Meteorológicos
A meteorologia pode influenciar na intensidade da esteira de turbulência, auxiliando na dissipação do vórtex ou fazendo com que este perdure mais. Os fatores predominantes são:
Direção e Intensidade do Vento – Estudos realizados pela NASA e pelo FAA mostraram que a esteira de turbulência tem sua dissipação para os lados a medida que perdem altura. A velocidade de dissipação lateral padrão para as esteiras é de 5 KT. Isso significa que os pilotos e os controladores deverão ter sua atenção redobrada quando no campo de pouso existir um vento de través, tanto da esquerda quanto da direita com a intensidade variando entre 4 e 7 KT, pois o vortex do setor de onde sopra o vento poderá ficar alinhado com o eixo da pista, aumentando o risco.
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Os vortex gerados por uma aeronave tendem a descer com razão de 300 a 500 pés por minuto até estabilizarem-se de 500 a 900 pés abaixo da trajetória de vôo.
Fonte: FAA |
Condição Geral – Uma atmosfera calma será sempre muito mais perigosa do que uma atmosfera turbulenta próxima a pista. Testes realizados no Laboratório de Engenharia Nuclear de Idaho ( INEL ) mostraram que os vórtices mais persistentes e intensos foram gerados em uma atmosfera “neutra e estável”. Uma atmosfera neutra e estável é uma condição em que a temperatura atmosférica muda a uma taxa equivalente de mudança de temperatura nos vórtices. Essa resultante neutra de gradiente de pressão faz com que os vórtices permaneçam a uma altitude relativamente constante. |
Como evitar?
Na última parte da análise superficial sobre as esteiras de turbulência, vem o aspecto mais contraditório e mítico. Como escapar de um fenômeno tão bruto e perigoso? As saídas são duas, porém a mais surpreendente tem se provado a mais eficaz : |
Uma da maneiras de evitar a esteira de turbulência de outra aeronave é voar acima de sua trajetoria, evitando os vortex gerados que, em condições normais, tendem a descer abaixo da trajetória da mesma, como mostra a figura. |
| Contrapor a Esteira – Nessa manobra, o piloto deverá rolar a aeronave contrapondo o sentido do vortex gerado, na tentativa de neutralizar a rolagem induzida pela esteira ou até mesmo inverter o sentido de rolagem da aeronave. Funciona apenas quando a intensidade da esteira for menor do que a capacidade de rolagem da aeronave com a total amplitude de comando de aileron aplicado. |
Esteira de turbulencia gerada por um helicóptero em deslocamento. |
Se a intensidade da esteira for maior do que a capacidade de rolagem da aeronave, o piloto terá dois resultados. O primeiro é uma curva induzida para o sentido da espiral da esteira alcançando ângulos de 120° a 150° até o impacto no solo ou entrada em atitude anormal. O segundo resultado será uma falha estrutural devido a tentativa de contrapor o fenômeno. |
Tunneau a favor da esteira – Este método é muito polêmico e pouco aceito pela comunidade aeronáutica, mas como a experiência de muitos pilotos comprova, foi o único método eficaz encontrado quando a intensidade da esteira é maior do que a capacidade de rolagem da aeronave. Nesta manobra, que exige muita perícia e proficiência, o piloto deverá coordenar um tunneau a favor da esteira, não oeferecendo fadiga a aeronave além de manter a altitude com o desenrolar do fenômeno. Relatos de pilotos mostram que pode ser necessária a realização de mais de um tunneau para que se escape da zona de influência da esteira de turbulência. Fica a critério do piloto a realização desta manobra, já que nenhuma autoridade aeronáutica ou organização responsável pela segurança de vôo indica tal procedimento como padrão quando encontradas esteiras de turbulência de intensidade forte.
Com nos dados apresentados, espera-se que os pilotos brasileiros, os controladores, operadores e órgãos responsáveis pela Segurança de Vôo e fiscalização do tráfego aéreo brasileiro criem uma doutrina operacional sólida e segura quando o assunto for esteira de turbulência.
Renan Carbonari Corrêa
13° Turma da Faculdade de Ciências Aeronáuticas da PUCRS
ASV formado pelo CENIPA
Edição:
Eduardo Faraco
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