enginyeria aeroportuària

ENGINYERIA AERONÀUTICA
ENGINYERIA AEROPORTUÀRIA
Tema 8 – Casos pràctics
Dimensionat de pistes
Dimensionado de pistas
Escola Tècnica Superior d’Enginyeries
Industrial i Aeronàutica de Terrassa
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Caso Práctico 1: Calculo de la longitud de pista de despegue
El equipo de proyecto del futuro aeropuerto de les Terres de l’Ebre necesita nuestra ayuda para determinar la longitud de
pista de despegue mínima necesaria para el hipotético caso (y nada mas lejos de la realidad) en el que el Boeing 777 200LR
(GE90-100) opere en el aeropuerto
El caso inicial de estudio será el siguiente: despegue con 296 pasajeros a bordo (sin carga adicional en bodega), ruta de 6.500
NM y condiciones de despegue atmósfera tipo y a nivel del mar
Una vez calculada la longitud de despegue en el caso inicial anterior, se calculará la longitud de pista necesaria en las
condiciones reales del futuro aeropuerto
– Elevación: 150 metros
– Temperatura atmosfera tipo a elevación de 150 m: 14,025 ºC
– Temperatura de referencia del aeródromo: 26 ºC
– Pendiente de pista: 0,8%
Documentación adjunta: Extracto del manual de diseño de aeródromos de OACI DOC 9157 (4 hojas)
La documentación adicional necesaria para la realización de la práctica será indicada durante la clase
Tema 8 – Dimensionat de pistes
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Solución Caso Práctico 1
Para el dimensionado de una pista en función de su aeronave de diseño es necesario utilizar la documentación técnica de la aeronave, en particular el
“Airport Planning” (el nombre y contenido del documento varían de un fabricante a otro).
El primer paso, por tanto, es encontrar el documento “Airplane Characteristics for Airport Planning” del Boeing 777-200LR (Document D6-58329-2). Para
ello vamos a la pagina web de Boeing, concretamente a el siguiente enlace: http://www.boeing.com/commercial/airports/acaps/777_2lr3er.pdf
Necesitamos calcular la longitud de pista de despegue, así que nos dirigimos a la sección 3.3 del documento que contiene las curvas que permiten
calcular la longitud de pista en despegue en función del peso de despegue, para distintas elevaciones sobre el nivel del mar.
De este modo, nos damos cuenta que primero necesitamos calcular el peso de despegue o “brake-release gross weight” necesario para realizar la ruta
propuesta de 6.500 NM, y transportando 296 pasajeros (carga de pago). Para ello, usaríamos las curvas PAYLOAD/RANGE de la sección 3.2, que nos dan
el peso de la aeronave en función del alcance de la ruta a realizar y del peso en vacío del avión (OEW) más el peso de la carga de pago (PL).
Así pues, previamente tenemos que obtener los pesos OEW y PL. Para el OEW vamos a la tabla de la sección 2.1 y obtenemos que para nuestro modelo
de avión el OEW es 145.150 kg. Para calcular el peso de la carga de pago tenemos que realizar una estimación del peso de los pasajeros transportados,
para lo que tomaremos un valor de referencia típico de 77 kg por pasajero + 15 kg de equipaje/pasajero (valor promedio para el vuelo propuesto). De
este modo tenemos una carga de pago de PL = 296 x (78 + 15) = 27.550 kg.
Entrando en la curva 3.2.1 con el valor de OEW+PL = 172.700 kg y alcance de 6.500 NM obtenemos un “brake-release gross weight” de
aproximadamente 272.000 kg. A continuación, con este valor entramos en la curva 3.3.1 (standard day) para nuestro avión con motores GE90-110B1, y
obtenemos que al nivel del mar necesitamos una longitud de pista de despegue de aproximadamente 5.900 ft ≈ 1.800 m.
A continuación con ayuda de las fórmulas del extracto del manual de diseño de aeródromos de OACI DOC 9157, calculamos:
• Longitud de pista para el despegue corregida por elevación = 1.800 x (1 + 0,07 x 150/300) = 1.865 m
• Longitud de pista para el despegue corregida por elevación y temperatura = 1.865 x (1 + (26 – 14,025) x 0,01) = 2.085 m
• Longitud de pista para el despegue corregida por elevación, temperatura y pendiente = 2.085 x (1 + 0,8 x 0,01) = 2.250 m
Tema 3 – Normativa aeroportuària i Plans Directors
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Solución Caso Práctico 1
Tema 3 – Normativa aeroportuària i Plans Directors
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Solución Caso Práctico 1
Tema 3 – Normativa aeroportuària i Plans Directors
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Caso Práctico 2: Cálculo de la penalización de carga en despegue
El centro de operaciones de Iberia está analizando las penalizaciones en la carga máxima transportada para sus operaciones
en la ruta Hondarribia-Madrid, según la aeronave utilizada y las condiciones meteorológicas en despegue.
Calculad para las aeronaves a) MD-87 y b) A-320-200 la penalización en Tn en su máxima carga de pago (MPL) que es
necesario aplicar en el despegue desde el aeropuerto de Hondarribia-San Sebastián, para la ruta a Madrid (aprox. 200 NM)
Se calculará la penalización para tres escenarios distintos de condiciones meteorológicas:
– Condiciones normales: pista seca, Tª 20ºC y viento en calma
– Condiciones de viento: pista seca, Tª 20ºC y viento en cara de 5 kt
– Condiciones de lluvia: pista mojada, Tª 20ºC y viento en calma
El despegue se realizará por la cabecera de pista 04, con una longitud de pista disponible de 1.604 m
Las aeronaves tendrán las siguientes masas operativas:
– MD-87:
TOW(MPL, 200 NM)=55,7 Tn
– A320-200:
TOW(MPL, 200 NM)=73,5 Tn
MPL=14,4 Tn
MPL=16,3 Tn
Si en algún escenario alguna de las aeronaves no pudiera despegar se consideraría como aeropuerto alternativo para el
despegue el de Bilbao situado a 42 m sobre el nivel de mar y con una longitud de pista disponible de 2.600 m.
Documentación adjunta: performance en despegue MD-87 (2 hojas)
performance en despegue A-320 (6 hojas)
Tema 8 – Dimensionat de pistes
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Solución Caso Práctico 2
Para el MD-87 se procede:
• Condiciones normales: No es necesario corregir la longitud de pista. A partir de gráfico calculamos el TOW para una longitud de pista de 1.604 m
= 5.265 ft, con unas condiciones de Tª = 20ºC y de altitud 0 m.
En el caso más crítico, para una deflexión de flaps de 15º se obtienen 126.000 lb de peso que equivalen a 57,15 Tn de TOW, lo que significa que
tenemos una penalización de 0 Tn en la carga de pago de nuestro avión.
Tema 3 – Normativa aeroportuària i Plans Directors
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Solución Caso Práctico 2
• Condiciones de viento: Necesitamos corregir la longitud de pista para un viento en cara de 5 kt. Se obtiene una longitud de pista corregida de
5.500 ft. Con este valor calculamos el TOW para Tª = 20ºC y altitud 0 m.
En el caso más crítico, para una deflexión de flaps de 15º se obtienen 131.000 lb de peso que equivalen a 59,9 Tn de TOW, lo que significa que
nuevamente tenemos una penalización de 0 Tn en la carga de pago de nuestro avión (incluso podríamos llevar casi 3 toneladas más).
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Solución Caso Práctico 2
Condiciones de lluvia: Consideramos que despegamos con una deflexión de flaps de 15º. Según la tabla de corrección de peso para pista
mojada para pistas menores de 6.000 ft no es posible despegar para ninguna configuración de flaps.
Si consideramos el caso que despegamos desde el aeropuerto alternativo de Bilbao, el cual ofrece para el despegue una pista de 8.530 ft,
tendremos una penalización de 8.615 lb en el TOW para una deflexión de flaps de 15º y altitud de 42 m. A continuación calculamos el TOW
para nuestra longitud de pista de 8.530 ft sin corregir y condiciones de Tª = 20ºC y altitud de 42 m, y para una deflexión de flaps de 15º.
Se obtienen 160.000 lb de peso a las que restamos la penalización por pista mojada 160.000 – 8.615 = 151.385 lb, que equivalen a 68,66 Tn de
TOW, lo que significa que tenemos una penalización de 0 Tn en la carga de pago de nuestro avión.
•
Para el A320-200 en configuración de flaps 3 se obtiene:
Condiciones normales: No es necesario corregir la longitud de pista. De la tabla obtenemos para altitud 0 ft, Tª 20ºC y configuración de flaps
tipo 3, mediante interpolación el valor de TOW = 67,08 Tn, lo que significa que tenemos una penalización de 73,5 – 67,08 = 6,42 Tn en la
carga de pago de nuestro avión.
• Condiciones de viento: Se corrige la longitud de pista añadiendo 6,708 m de pista por kt de viento, 1.604 + 6,7 x 5 = 1638 m. A continuación
interpolando obtenemos el valor de TOW = 67,77 Tn, lo que implica una penalización en la carga de pago de 73,5-67,77 = 5,73 Tn.
• Condiciones de lluvia: Aplicamos la corrección por pista mojada al peso de la aeronave, el peso a restar es 10,40 Tn. Luego tendremos un TOW
de 67,08-10,40 = 56,68 Tn, que corresponde con una penalización en la carga de pago de 16,82 Tn, superior a nuestra MPL, por lo que
nuestro avión no podrá despegar.
Si despegamos desde el aeropuerto de Bilbao con una longitud de pista en despegue de 2.600 m, de la tabla obtenemos que para altitud 137,8 ft,
Tª 20ºC y configuración de flaps tipo 3, mediante interpolación el valor de TOW = 80,33 Tn. Si ahora corregimos por pista mojada, el peso a
restar será 6,50 Tn, quedando un TOW de 80,33-6,50 = 73,83 Tn, por lo tanto no habría penalización en la carga de pago.
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