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 Atterraggio strumentale

Un "buon" atterraggio è quando puoi scendere dall'aereo con le tue gambe.
Un "grande" atterraggio è quando l'aereo si può usare ancora.
(http://www.flatrock.org.nz/topics/flying/down_with_a_crash.htm)

Ultimo aggiornamento: 2008-04-20

Abbiamo già visto le tecniche di base dell'atterraggio in modalità visiva nel documento Atterraggio in modalità visiva e abbiamo visto che occorre una certa esperienza e un po' di calcolo per impostare bene la discesa.

Qui vediamo come si esegue l'atterraggio strumentale guidato dall'ILS. Ricordiamo che anche un volo in modalità visuale può sfruttare il servizio offerto da questi strumenti, qualora l'aeroporto ne disponga. Vedremo che atterrare seguendo il sentiero dell'ILS è più facile e sicuro che atterrare visivamente. Questo è ancor più vero nel simulatore dove le retroazioni visive e sensoriali sono limitate rispetto alla realtà.

Indice

Il sistema di atterraggio strumentale
Il piano di volo
Esercitiamoci
Un esempio realistico
Cosa bisogna ricordare
Riferimenti

Il sistema di atterraggio strumentale

E' un complesso di antenne disposte intorno alla pista che forniscono i piani di riferimento che guidano il pilota durante l'atterraggio. La figura qui sotto illustra la loro disposizione.

Il localizer (LOC) sono una serie di antenne poste qualche centinaio di piedi oltre la fine della pista. Il segnale da esse prodotto fornisce il piano verticale della pista. Il segnale del localizer viene mostrato dallo strumento HSI del simulatore con la barra viola del CDI.

L'impianto può comprendere anche l'antenna del glide slope (GS), posta di lato alla pista, che fornisce il corretto angolo di discesa verso la soglia della pista. Questo angolo è di norma di 3°. La combinazione LOC+GS costituisce un ILS completo. L'indicatore GS dell'HSI si pone sulla tacca centrale quando l'aereo si trova esattamente sul piano del GS.

Disposizione tipica delle antenne dell'ILS intorno alla pista.

Come ulteriore ausilio per il pilota, il sistema può includere anche un DME, e allora si parla di LOC/DME o di ILS/DME, a seconda della combinazione installata.

Certi impianti includono speciali antenne NDB dette "markers" collocate a varia distanza dalla soglia pista lungo il sentiero di planata. Alcuni impianti ne hanno tre, altri solo due, altri ancora nessuna. Le stazioni che l'aereo sorvola sono, nell'ordine: l'outer marker (OM o OMARKER), il middle marker (MM o MMARKER) e l'inner marker (IM o IMARKER). Appositi segnali acustici e visivi in cabina indicano al pilota quando l'aereo passa sopra a un marker, dando ulteriore conferma della corretta impostazione della discesa.

Nel nostro simulatore il ricevitore ADF mostra anche queste stazioni, ma mancano gli avvisatori acustici. Inoltre, siccome lo spazio sullo schermo è limitato, l'ADF copre l'HSI mentre è proprio quest'ultimo lo strumento più efficace. In definitiva, l'ADF può essere utile per guidarci all'imbocco del sentiero, ma poi sarà bene passare all'HSI.

La portata delle stazioni radio ILS è limitata tipicamente a circa 18 NM. Oltre questa distanza il segnale non si riceve in modo affidabile. Le carte di avvicinamento strumentale (IAP) riportano la procedura esatta per imboccare l'ILS della pista. Tipicamente il pilota segue un enroute-VOR, stazioni VOR con frequenza superiore a 112.00 MHz e portata fino a 200 NM. Nei pressi degli aeroporti ci possono essere dei terminal-VOR (stazioni VOR con frequenza inferiore a 112.00 MHz e portata limitata a circa 40 NM) che guidano fino all'imbocco del percorso di discesa dell'ILS.

Il piano di volo

Sperimenteremo quindi l'atterraggio IFR con il Cessna C-172RG simulato dal nostro programma. Decolleremo dalla pista ADS 15 di Addison, in Texas e atterreremo sulla stessa pista descrivendo un anello come nella figura qui sotto (più o meno il circuito di traffico dell'aeroporto).

Schema della nostra rotta (non in scala).

Ecco le istruzioni dettagliate per compiere il volo con il nostro simulatore:

1. Avviare il programma acm.tcl come al solito e selezionare il C-172 con circa 100 lb di carburante, strumentazione classica, departure zones/usa/dallas.txt runway ADS 15, quindi premere Run. L'aereo si trova ora sulla pista ADS, pronto per il rullaggio (vedi carta BA alle coordinate 32° 58' N, 96° 51' W).
2. Allineare l'orizzonte artificiale con F9. La pista 15 ha un orientamento magnetico di 155 gradi. Conviene ruotare l'OBS (tasti 7 e 8) in modo che indichi proprio questo valore per nostro riferimento. Portare il motore al massimo (tasto 4) e decollare come abbiamo già spiegato.
3. Ritrarre il carrello (tasto g). Raggiungere la quota di circa 1500 ft con un rateo di circa 500 ft/min, quindi portare l'aereo su volo orizzontale e abbassare la potenza (premere ripetutamente il tasto 2) in modo che la velocità scenda a 80-100 kt.
4. Virare a sinistra fino a rotta MH=335°. Se abbiamo imparato ad eseguire le virate coordinate usando il timone (vedi Le virate standard) oppure con l'automatismo di autocoordinazione timeone/alettoni (vedi Auto-coordinamento timone/alettoni) l'operazione risulterà più semplice e senza bisogno di intervenire ancora sul motore.
5. Portare il motore al 100% e salire alla quota di 2500 ft.
6. Riportare l'aereo in posizione orizzontale a 100 kt, sempre mantenendo la rotta MH=335°.
7. Mentre l'aereo si allontana dall'aeroporto, impostiamo l'HSI per ricevere la stazione ILS/DME IADS 110.10 MHz che si trova in fondo alla pista dalla quale siamo partiti. Sintonizzare IADS 110.10 MHz premendo i tasti 9 e 0 finché sul pannello di controllo appare "FRQ 110.10 MHz". La freccia dell'OBS dovremmo averla già orientata prima su 155, per cui siamo a posto. Non è importante regolare l'OBS con precisione come facevamo per il VOR, siccome la deviazione segnata dal CDI nel caso di un ILS non dipende dalla regolazione dell'OBS, tuttavia la freccina dell'OBS è un riferimento utile per il pilota. Quando entreremo nel cono di irradiazione della stazione appariranno l'indicazione del DME e del GS. La situazione dello strumento dovrebbe essere come nella figura qui sotto:
   

   HSI predisposto per atterraggio ILS.

8. Quando il DME indica una distanza di circa 10 NM, abbassare la velocità a 80 kt, e virare a sinistra fino alla direzione di circa 180°, in modo da viaggiare verso il piano del LOCATOR con un angolo di incidenza basso.
9. Il CDI in modalità ILS è molto sensibile: ogni pallino indica una deviazione angolare di 0,4° rispetto all'asse della pista. Il segmento viola del CDI mostra in modo intuitivo dove si trova l'asse pista, e quindi dice da quale parte ci dobbiamo spostare per intercettarlo. Le correzioni ampie si fanno con delle virate, ma quando la deviazione è minima (un pallino o meno) si può correggere con il timone mantenendo livellate le ali. L'allineamento perfetto si ha quando il segmento viola del CDI è allineato con l'OBS.
   

   Il locator sta alla nostra destra scostato di 1 pallino e mezzo. Il glide slope sta sopra di noi e lo intercetteremo più avanti.

10. Nel frattempo il glide slope (GS) mostra dove si trova il piano di discesa ottimale. Similmente al CDI, l'indicatore GS mostra come dobbiamo correggere la quota. Procedere alla quota di 2500 ft fino a quando l'indicatore del GS è centrato. Ogni tacca del GS corrisponde a 1° di deviazione rispetto all'angolo di discesa fissato dalla stazione ILS scelta, tipicamente 3°.
11. Appena intercettato il piano del GS, in rapida sequenza:
    • Abbassare il carrello (tasto g).
    • Inclinare l'aereo su di un angolo di discesa di −3°. In pratica, la velocità di discesa deve essere 5 volte la velocità indicata dall'anemomentro. Ad esempio, se la velocità è 75 kt, allora la velocità di discesa deve essere 5*75=375 fpm.
    • Stabilizzare e regolare la potenza in modo da mantenere una TAS di 75 kt con variometro a circa −375 fpm (la lancetta del variometro deve stare tra −350 e −400).

    Controllare periodicamente l'allineamento del LOC e usare il timone per correggere. Controllare periodicamente l'allineamento con il GS e correggere il pitch se necessario. Controllare la potenza in modo che la TAS non esca dall'intervallo tra 65 e 75 kt.

12. Una volta giunti in prossimità della pista, se la velocità o l'allineamento risultano errati portare subito il motore al massimo (tasto 4) e alzarsi di quota, quindi rifare tutto il giro. Il missing approach è una procedura normale da eseguirsi quando non ci sono le condizioni giuste per l'atterraggio. Ogni aeroporto specifica la procedura di volo da seguire in caso di missing approach. La figura qui sotto mostra le fasi finali dell'avvicinamento: allineamento, quota e velocità sono corrette.
    

    Fase finale dell'avvicinamento alla pista. Buono l'allineamento, velocità nei limiti: Huston, go for landing!

13. Poco prima di toccare il suolo diventa indispensabile regolare con precisione il motore, per cui conviene portare le dita indice e medio della mano sinistra sui tasti 2 e 3. Pochi metri prima di toccare la pista bisogna raddrizzare l'aereo in volo quasi orizzontale (manovra di flare). La velocità cala rapidamente, per cui bisogna aumentare la potenza del motore. Mantenere una velocità di discesa intorno ai −50 ft/min e lasciarsi cadere sulla pista. In questa fase è molto importante tenere d'occhio la velocità, che deve stare tra 60 e 70 knots. Agire sul motore se la velocità si discosta da questo intervallo. Evitare un impatto troppo violento: carrello e passeggeri ve ne saranno grati.
14. Appena toccato il suolo, portare il motore al minimo (tasto 1) ed eventualmente azionare i freni (tasto b). Seguire le indicazioni della torre per il taxing (cioè andare a parcheggiare).

Le prime due o tre volte finiremo schiantati sulla pista. In questi casi il programma ACM per Unix/Linux si interrompe brutalmente con il laconico messaggio "main landing gear smash". Nei tentativi seguenti riusciremo a fare un atterraggio morbido, però consumeremo quasi tutta la pista di Addison. Man mano che la nostra tecnica si perfeziona, riusciremo ad atterrare con sicurezza in spazi sempre più ristretti.

Esercitiamoci

Esercitarsi fino a quando si riesce ad eseguire tutta la manovra con sicurezza. Bisogna fare pratica nell'uso dei comandi. La lettura periodica di tutti gli strumenti deve diventare una routine che il pilota svolge in modo costante e naturale. Nel nostro simulatore una volta impostata la discesa correttamente, l'aereo scende liscio senza problemi; nella realtà l'atterraggio è una fase molto delicata dove molti imprevisti si possono presentare.

Poi introdurre delle varianti: virare a sinistra invece che a destra, tentare l'allineamento da una distanza minore, provare ad atterrare su di un altro aeroporto dotato di ILS/DME, per esempio sulla pista DFW 23L (32° 53' N, 97° 20' W) stabilendo anche la rotta da seguire.

E' divertente anche impostare condizioni di visibilità estreme, per esempio visibilità 1 NM per vedere la pista sbucare improvvisamente tra la nebbia in fase di atterraggio. In queste condizioni meteo diventano utili anche i vari VOR: scomporre la rotta in tratti uniti da way points, e in corrispondenza di ogni way point controllare la propria posizione. Per farsi del male, impostare anche un vento piuttosto forte, per esempio vento da est a 10 kt.

Se si usa l'HUD, il grafico qui sotto aiuta a calibrare bene la discesa. Ogni segmento di retta si riferisce a un dato angolo di discesa indicato dal flight path marker dell'HUD. Ad esempio, un aereo di linea potrebbe dover passare dalla quota di volo di 20000 ft alla quota di 5000 ft con un angolo di discesa di 3 gradi: dal grafico risulta che con una variazione di quota è di 15000 ft lo spazio percorso al suolo è di ben 47 NM.

Senza HUD dovremo fare qualche conticino a mente, ricordando che per una discesa a 3 gradi la velocità verticale deve essere circa 5 volte la velocità orizzontale. Ad esempio, se viaggio a 100 kt e scendo con un angolo di 3 gradi, la velocità di discesa deve essere di 500 fpm.

Un esempio realistico

La figura qui sotto riproduce un dettaglio della carta IAP (instrumental approaching procedure) relativo alla pista 15 dell'aeroporto di Addison, l'aeroporto di partenza default, scaricata dal sito AirNav.com (www.airnav.com). Tutti gli orientamenti e i radiali sono magnetici.

La procedura di avvicinamento avviene lungo il radiale 015 inbound (cioè in avvicinamento al VOR/DME) di TTT, collocato in basso a sinistra, mantenendo una quota di 2500 ft. Raggiunto questo radiale e stabilizzato l'aereo in volo livellato, bisogna passare all'ILS IADS. Quando il DME da IADS segna quasi 12 NM, è ora di virare verso il LOCATOR a MH 155°. Siamo nel punto BONOO.

Dallas/Addison (ADS), RWY 15 ILS chart (dettaglio).

L'HSI del nostro simulatore può ricevere due stazioni contemporaneamente, denominate NAV1 e NAV2. Per passare dall'una all'altra premere la barra dello spazio. Avere due ricevitori è molto utile in fase di avvicinamento alla pista: su NAV1 regoliamo il VOR, mentre su NAV2 regoliamo l'ILS. Nel momento critico del passaggio dall'una all'altra stazione non dovremo preoccuparci anche di impostare lo strumento.

In caso di missing approach un riquadro della carta (non riprodotto nella figura) descrive in prosa la manovra da eseguire, che viene anche illustrata schematicamente in basso a destra: salire a 1500 ft, quindi virare a sinistra salendo a 3000 ft e immettersi sul radiale 074 di TTT fino a raggiungere l'holding fix TRISS a 36.3 NM. In TRISS inizia l'orbita di parcheggio (holding), che consiste di due virate standard di 180 gradi unite da tratti rettilinei di 1 minuto. Sulla carta sono anche indicati gli orientamenti dei due tratti rettilinei: 74° e 254°.

L'holding per il missing approach prevede anche il punto di riporto facoltativo TRISS (il triangolino bianco) all'incrocio con il radiale 182 del VOR BYP. Anche in questo caso torna utile il nostro doppio ricevitore HSI, con il quale possiamo sintonizzare sia TTT che BYP e passare dall'uno all'altro mentre si compiono le orbite. In alternativa possiamo inserire il fix nel calcolatore RNAV relativo a TTT (74°/36.3NM come indicato dalla carta) e ruotare l'OBS su 74 gradi, verificando dopo ogni giro di passare esattamente sul fix.

Cosa bisogna ricordare

Riassumiamo i dati dell'atterraggio con il C-172RG. Ci torneranno utili soprattutto per eseguire gli atterraggi in modalità visiva (VFR).

• Velocità di discesa tipica verso la pista: 75 knots, −375 ft/min con carrello abbassato e motore al 60% circa. In condizioni di visibilità critiche flaps a 10° velocità 60 kt.
• Sempre per un angolo di discesa a 3°, la velocità di discesa (espressa in ft/min) deve essere 5 volte la velocità dell'aria (TAS, espressa in kt):

  VARIOMETRO[ft/min] = − 5 * TAS[kt]

  Ad esempio, alla velocità di 80 kt la velocità di discesa è di circa 400 ft/min. (In realtà il coefficiente esatto sarebbe 5,3 ma la differenza è comunque minima).

• Velocità al contatto con la pista: tra 60 e 70 knots.
• L'avvicinamento in modalità IFR avviene a partire da una distanza maggiore rispetto al volo a vista proprio perché occorre allineare e stabilizzare l'aereo con maggior cura. Per il nostro aereo possiamo considerare almeno 5 NM, ma 10 NM danno un margine di manovra di maggiore sicurezza.
• Il glide slope (GS) indica il giusto angolo di discesa, compreso tra 2,5 e 3°. Tuttavia non ha senso presentarsi a 5 NM dalla pista a quota 4000 ft. Una regola semplice: per una discesa con angolo di 3° (per esempio a 80 knots e 400 ft/min) possiamo calcolare la quota moltiplicando la distanza per 300 e aggiungendo la quota della pista:

  QUOTA_AEREO[ft] = 300 * DISTANZA_PISTA[NM] + QUOTA_PISTA[ft]

  E' anche opportuno fare in modo di intercettare il piano del GS "da sotto", in modo da non dover eseguire insieme la manovra di allineamento al LOCATOR e dover anche impostare la discesa. Un margine di un minuto è adeguato per ottenere un perfetto allineamento. A questo scopo per il nostro C-172 dovremo sottrarre altri 400 ft alla quota ottenuta con la formula di prima. Ad esempio, se la quota della pista è 600 ft e vogliamo intercettare il piano del LOCATOR a 5 NM, la quota iniziale dovrebbe essere 300 * 5 + 600 − 400 = 1700 ft.

• Il segnale radio fornito dall'ILS copre solo uno stretto angolo di pochi gradi di fronte alla pista, e non si riceve al di fuori. Per approssimarsi alla pista in condizioni di scarsa visibilità bisogna farsi guidare da un VOR fino ad intercettare il segnale ILS. In alternativa, si può usare la manovra di virata a 90° sul fix point descritta nel documento Virate standard: intercettare a 90° il segnale dell'ILS fino a portare il CDI sullo zero e procedere per altri 19 secondi (premere t per avviare il timer), quindi virare di 240° nella direzione opposta alla pista fino ad allinearsi con essa.
• Il piano di discesa indicato dal GS è tipicamente inclinato di 3° ma alcuni ILS della scena default usano 2.5°. Di conseguenza la velocità di discesa potrebbe differire da pista a pista. Possiamo scegliere di seguire il cammino proposto, oppure possiamo mantenere l'indicatore del GS sull'angolo desiderato.

Riferimenti

• AirNav.com (www.airnav.com)
  Contiene motore di ricerca su tutti gli aeroporti USA, comprese le carte aeronautiche STAR, IAP, e SID utilizzabili per il gioco. Nel motore di ricerca degli aeroporti, inserire il codice a tre lettere della pista voluta, ad esempio ADS per la pista di partenza.
• Italian vACC (www.vatita.net)
  Sito della rete di controllo del traffico aereo (virtuale!) dedicata ai controllori di volo e ai piloti che usano simulatori di volo. Disponibili le carte di volo che coprono i principali aeroporti italiani.

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