Våken turbulens - Wake turbulence
Våken turbulens er en forstyrrelse i atmosfæren som dannes bak et fly når det passerer gjennom luften. Det omfatter ulike komponenter, det viktigste av disse er wingtip virvler og jetwash. Jetwash refererer til de raskt bevegelige gassene som drives ut fra en jetmotor; det er ekstremt turbulent, men av kort varighet. Wingtip virvler er imidlertid mye mer stabile og kan forbli i luften i opptil tre minutter etter at et fly har passert. Det er derfor ikke sann turbulens i aerodynamisk forstand, ettersom ekte turbulens ville være kaotisk. I stedet refererer det til likheten med atmosfærisk turbulens som opplevd av et fly som flyr gjennom denne regionen med forstyrret luft.
Wingtip virvler oppstår når en vinge genererer løft. Luft under vingen trekkes rundt vingespissen inn i området over vingen av det lavere trykket over vingen, noe som får en virvel til å spore fra hver vingespiss. Styrken på vingespissvirvler bestemmes først og fremst av flyets vekt og lufthastighet. Wingtip -virvler utgjør den primære og farligste komponenten i vekketurbulens.
Våkne turbulens er spesielt farlig i regionen bak et luftfartøy i uttaks eller landingsfaser uren . Under start og landing opererer fly i høy angrepsvinkel . Denne flyholdningen maksimerer dannelsen av sterke virvler. I nærheten av en flyplass kan det være flere fly, som alle opererer med lav hastighet og lav høyde; Dette gir ekstra risiko for vekketurbulens med redusert høyde for å komme seg etter forstyrrelser.
Fast flyving på nivå
I høyden synker virvler med en hastighet på 90 til 150 meter i minuttet og stabiliserer seg rundt 150 til 270 meter under flygenivået til det genererende flyet. Av denne grunn anses fly som opererer mer enn 600 meter over terrenget å ha mindre risiko.
Helikoptre
Helikoptre produserer også turbulens. Helikoptervåkninger kan ha betydelig større styrke enn fly fra et fastvinget fly med samme vekt. Det sterkeste våknet kan oppstå når helikopteret opererer med lavere hastigheter (20 til 50 knop ). Noen helikoptre i mellomstørrelse eller lederklasse produserer like sterke våkner som tyngre helikoptre. Dette er fordi to-blads hovedrotorsystemer, typiske for lettere helikoptre, gir et sterkere våkne enn rotorsystemer med flere kniver. Den kraftige rotor-kjølvannet til Bell Boeing V-22 Osprey tiltrotor kan strekke seg utover beskrivelsen i manualen, noe som bidro til et krasj .
Parallelle eller kryssende rullebaner
Under start og landing synker et flys kjølvann mot bakken og beveger seg sidelengs bort fra rullebanen når vinden er rolig. En tre-til-fem knop (3–6 mph; 6–9 km/t) sidevind vil ha en tendens til å holde oppvindssiden av kjølvannet i rullebanen og kan føre til at vindvinden driver mot en annen rullebane . Siden vingespissvirvlene eksisterer i ytterkanten av et flys kjølvann, kan dette være farlig.
Unngå fare
Kategori våken turbulens
ICAO gir mandat til Wake -turbulenskategoriene basert på flyets maksimale startvekt (MTOW). Den FAA bruker et lignende system, men med forskjellige vekter.
Kategori Super (kode J) brukes for tiden bare av FAA under tabellen FAA Aircraft Weight Class, som bare inkluderer Airbus A380-800. ICAO vurderer om den skal inkludere kategorien Super. Både FAA og EUROCONTROL har allerede implementert retningslinjer for Airbus A380.
Fra 24. april 2020 fortsetter ICAO -dokumentasjonen å referere til A380 som i Wake Turbulence -kategorien "HEAVY", sett ved å gå inn og kontrollere A380 i Aircraft Type Designators, her .
Wake vortex separasjon
Det er en rekke separasjonskriterier for start-, landings- og underveisfaser av flyturen basert på Wake-turbulenskategorier. Flytrafikkontrollører vil sekvensere fly som gjør instrumenttilnærminger med hensyn til disse minimumene. Fly som gjør en visuell tilnærming, informeres om den relevante anbefalte avstanden og forventes å opprettholde sin egen separasjon.
Spesielt, Boeing 757 , som ved sin MTOW faller i stor kategori, anses Heavy for det formål å separasjon på grunn av en rekke tilfeller hvor mindre fly mistet kontrollen (med noen bryter sammen), mens følgende for tett bak en 757.
Vanlige minima inkluderer:
- Ta av
Et fly av en lavere våkenvirvelkategori må ikke ta av mindre enn to minutter bak et fly av en høyere vekselvirvelkategori. Hvis det følgende flyet ikke starter startrullen fra samme punkt som det foregående flyet, økes dette til tre minutter. For å si dette mer generelt, er et fly vanligvis tryggere hvis det er i luften før rotasjonspunktet til flyet som tok av før det. Imidlertid må man passe på å holde seg i vinden (eller på annen måte borte) fra virvler som ble generert av det forrige flyet.
- Landing
| Tidligere fly | Etter fly | Minimum radarseparasjon |
|---|---|---|
| Super | Super | 4 NM |
| Tung | 6 NM | |
| Stor | 7 NM | |
| Liten | 8 NM | |
| Heavy eller en Boeing 757 | Tung | 4 NM |
| Stor | 5 NM | |
| Liten | 6 NM | |
| Stor (unntatt Boeing 757) |
Liten | 4 NM |
Wake Turbulence Rekategorisering Separasjonsstandarder
I 2012 autoriserte FAA flygeledere i Memphis, Tennessee til å begynne å bruke reviderte kriterier, som beholdt de tidligere vektkategoriene, men også tok for seg forskjeller i innflygingshastigheter og vingekonfigurasjon. Dette resulterte i seks kategorier av fly, og den reviderte avstanden mellom disse kategoriene ble snart vist å øke flyplassens kapasitet. Kapasitetsøkningen ved Memphis var betydelig, med en FAA-estimert kapasitetsøkning på 15%, og gjennomsnittlig drosjetid for FedEx (Memphis største transportør, med omtrent 500 operasjoner per dag i 2012) fly ble kuttet med tre minutter.
FAA har fortsatt utviklingen av RECAT. FAAs overordnede plan er å sakte fase inn mer komplekse faktorer for å tillate redusert våkenskille for å øke kapasiteten. RECAT fase I (først demonstrert i Memphis), introduserer 6 statiske vekselturbulenskategorier for å erstatte de tradisjonelle vektklassene. FAA brukte maksimal startvekt , maksimal landingsvekt , vingespenn og tilnærmingshastighet i fase I for mer presist å representere alvorlighetsgraden til et genererende fly, samt sårbarheten til etterfølgende fly for et potensielt våkentreff. Denne analysen muliggjør utvikling av mer effektive vekselturbulensadskillelsesminima enn de som er spesifisert i operasjonelle regler som er angitt i FAA -ordre JO 7110.65 . Fra april 2016 har RECAT fase I blitt implementert på 10 TRACON og 17 flyplasssteder.
RECAT Phase II er en videreføring av RECAT -programmet som fokuserer på et større utvalg av fly (123 designere av ICAO -typen som utgjør mer enn 99% av amerikanske flytrafikkbevegelser basert på 32 amerikanske flyplasser), i motsetning til de 61 flyene som består av 85 % av operasjonene fra 5 amerikanske og 3 europeiske flyplasser som ble brukt i RECAT fase I. De grunnleggende underliggende våkenskillene i RECAT fase II er ikke definert per vekketurbulenskategori, men faktiske individuelle par av flymodeller av modell-serie (f.eks. Boeing B747-400 ledende Airbus A321 ). I USA eksisterer det ikke automatisering ennå for å tillate flygeledere å bruke denne parvise separasjonsmatrisen. I stedet benytter RECAT Fase II den underliggende matrisen for å omdefinere RECAT Fase I-type kategorier (dvs. kategori A-F, med en ekstra kategori G) for individuelle TRACONer. Dette tillater ytterligere effektivitetsgevinster i forhold til RECAT I fordi den tar hensyn til flåteblandingen - hvilke fly som flyr oftest - for hvert nettsted, i stedet for å gjøre en global optimalisering for det amerikanske nasjonale luftromsystemet som helhet. RECAT Phase II gikk i drift 3. august 2016 på TRACON i Sør -California og tilhørende tårn.
Med den største globale våkendatabasen har EUROCONTROL utviklet avanserte vekkingstatistikker for å sette opp den europeiske sekskategorien vekstturbulens separasjonsminima, RECAT-EU, som et alternativ til de lenge etablerte ICAO PANS-ATM-kategoriene, for å trygt støtte en økning i rullebanenes gjennomstrømning på flyplasser i Europa. RECAT-EU integrerer også en Super Heavy-kategori for Airbus A380, noe som gir rullebanekapasitetsfordeler på opptil 8% eller mer i perioder med høy trafikk. Som en del av gjennomgangen til separering av kjølvannet turbulens, har SESAR-partnere EUROCONTROL og NATS utviklet RECAT-EU fra det lenge forståte begrepet tidsbasert separasjon (TBS).
Etter godkjenning av European Aviation Safety Agency (EASA), skal RECAT-EU i utgangspunktet distribueres på Paris Charles de Gaulle flyplass innen utgangen av 2015.
RECAT-EU for både ankomst og avgang ble vellykket distribuert av NATS på London Heathrow flyplass i mars 2018.
EUROCONTROL planlegger å gå utover RECAT-EU på en mer detaljert separasjonsmatrise, der presise separasjoner for hvert av de første 115 vanlige kommersielle flyene er definert etter modell i et 'Pair Wise Separation' (PWS) system.
Disse separasjonsmatrisene kjent som RECAT-2 og RECAT-3 skal distribueres på europeiske flyplasser mot henholdsvis 2020 og 2022.
Hold deg på eller over lederens glidebane
Hendelsesdata viser at det største potensialet for en våkenvirvel-hendelse oppstår når et lett fly svinger fra base til siste bak et tungt fly som flyr rett inn. Piloter med lette fly må utvise ekstrem forsiktighet og fange opp den siste innflygingsbanen over eller godt bak det tyngre flyets bane. Når en visuell tilnærming etter et tidligere fly blir utstedt og akseptert, må piloten etablere et sikkert landingsintervall bak flyet han ble instruert om å følge. Piloten er ansvarlig for separasjon av vekketurbulens. Piloter må ikke redusere separasjonen som eksisterte da den visuelle tilnærmingen ble utstedt, med mindre de kan forbli på eller over flybanen til det foregående flyet. Å ha en høyere innflygingsbane og røre lenger langs rullebanen enn det forrige flyet vil bidra til å unngå vekketurbulens.
Gliderpiloter øver rutinemessig på å fly i vingetipvirvler når de gjør en manøver som kalles "boksing i kjølvannet". Dette innebærer å gå ned fra den høyere til lavere posisjonen bak et slepefly. Dette etterfølges av å lage en rektangulær figur ved å holde glideren på høye og lave punkter vekk fra slepeplanet før det kommer opp igjen gjennom virvlene. (For sikkerhets skyld gjøres dette ikke under 1500 fot eller 460 meter over bakken, og vanligvis med en instruktør tilstede.) Gitt relativt lave hastigheter og letthet for begge flyene er prosedyren trygg, men gir en følelse av hvor sterk og hvor turbulens er lokalisert.
Varselskilt
Eventuelle luftfartsbevegelser som ikke er påbudt (for eksempel vingevinging) kan være forårsaket av våkne. Det er derfor det er avgjørende å opprettholde situasjonsbevissthet. Vanlig turbulens er ikke uvanlig, spesielt i tilnærmingsfasen. En pilot som mistenker at vekselturbulens påvirker flyet hans, bør komme seg vekk fra kjølvannet, utføre en savnet tilnærming eller gå rundt og være forberedt på et sterkere våknemøte. Utbruddet av våkne kan være lumsk og til og med overraskende skånsom. Det har vært alvorlige ulykker (se neste avsnitt) der piloter har forsøkt å berge en landing etter å ha møtt moderat våkne bare for å støte på alvorlig vekketurbulens som de ikke klarte å overvinne. Piloter bør ikke være avhengige av noen aerodynamisk advarsel, men hvis starten på våkne skjer, er umiddelbar unnvikende handling avgjørende.
Hendelser som involverer vekketurbulens
- 8. juni 1966-en XB-70 kolliderte med en F-104 . Selv om den sanne årsaken til kollisjonen er ukjent, antas det at på grunn av at XB-70 er designet for å ha en forsterket vekketurbulens for å øke løftet, beveger F-104 seg for nær, og blir derfor fanget i virvelen og kolliderer med vinge (se hovedartikkel ).
- 30. mai 1972- En DC-9 krasjet på Greater Southwest International Airport mens han utførte "touch and go" -landinger bak en DC-10 . Dette krasjet fikk FAA til å lage nye regler for minimum etter separasjon fra "tunge" fly.
- 16. januar 1987-En Yakovlev Yak-40 krasjet like etter start i Tasjkent. Flyet tok bare ett minutt og femten sekunder etter en Ilyushin Il-76 , og møtte dermed våknehvirvelen . Yakovlev Yak-40 banket deretter kraftig til høyre, traff bakken og tok fyr. Alle ni mennesker ombord på Aeroflot Flight 505 døde.
- 15. desember 1993-et chartret fly med fem personer om bord, inkludert In-N-Out Burgers president, Rich Snyder, styrtet flere miles før John Wayne flyplass i Orange County, California. Flyet fulgte en Boeing 757 for landing, ble fanget i kjølvannet av turbulens, rullet inn i en dyp nedstigning og krasjet. Som et resultat av denne og andre hendelser med fly som fulgte etter en Boeing 757, benytter FAA nå separasjonsreglene for tunge fly for Boeing 757.
- 8. september 1994 - USAir Flight 427 krasjet nær Pittsburgh, Pennsylvania . Denne ulykken antas å innebære vekketurbulens, selv om hovedårsaken var en defekt rorkontrollkomponent.
- 20. september 1999 - En JAS 39A Gripen fra Airwing F 7 Såtenäs krasjet i innsjøen Vänern i Sverige under en luftkampmanøvrering. Etter å ha passert gjennom vekselvirvelen til det andre flyet, endret Gripen brått kurs, og pilot kaptein Rickard Mattsson fikk en advarsel av høyeste alvorlighetsgrad fra varslingssystemet for bakkekollisjon. Han kastet ut av flyet, og landet trygt med fallskjerm i innsjøen.
- 12. november 2001 - American Airlines Flight 587 krasjet i Belle Harbor -området i Queens , New York kort tid etter start fra John F. Kennedy internasjonale lufthavn . Ulykken ble tilskrevet pilotfeil i nærvær av våkenturbulens fra en Japan Airlines Boeing 747 , som resulterte i rorsvikt og påfølgende separasjon av den vertikale stabilisatoren.
- Juli 2008-En amerikansk luftvåpen PC-12- trener krasjet ved Hurlburt Field, Fla., Fordi piloten prøvde å lande for tett bak et større AC-130U Spooky-våpenskip og ble fanget i geværskipets turbulens. Luftforsvarets regler krever minst en to-minutters adskillelse mellom sakte bevegelige tunge fly som AC-130U og små, lette fly, men PC-12 slep skuteskipet med omtrent 40 sekunder. Da PC-12 traff vekketurbulensen, rullet den plutselig til venstre og begynte å snu opp ned. Instruktørpiloten stoppet rullen, men før han fikk flyet oppreist, slo venstre ving bakken og sendte flyet som gled 204 m over et felt før han stoppet på en asfaltert overkjøring.
- 3. november 2008-Vekketurbulens av en Airbus A380-800 forårsaker midlertidig tap av kontrollen til en Saab 340 ved innflyging til en parallell bane under høye sidevindforhold.
- 4. november 2008-I den beryktede flyulykken i Mexico City 2008, krasjet en LearJet 45 XC-VMC med meksikansk innenrikssekretær Juan Camilo Mouriño nær Paseo de la Reforma Avenue før han svingte til siste tilnærming til rullebane 05R på Mexico City internasjonale flyplass . Flyet fløy bak et 767-300 og over et tungt helikopter. Pilotene ble ikke fortalt om hvilken type fly som nærmet seg foran dem, og de reduserte heller ikke til minimum innflygingshastighet. (Dette har blitt bekreftet som den offisielle holdningen fra den meksikanske regjeringen som uttalt av Luiz Tellez, kommunikasjonssekretæren i Mexico.)
- September 2012-en Robin DR 400 krasjet etter å ha rullet 90 grader i en våken turbulens forårsaket av foregående Antonov AN-2, tre drepte, en alvorlig skadet.
- 28. mars 2014-et indisk flyvåpen C-130J -30 KC-3803 krasjet nær Gwalior , India, og drepte alle fem personellene ombord. Flyet gjennomførte lavt penetrasjonstrening ved å fly på rundt 90 fot (90 fot) da det kjørte inn i turbulens fra det andre C-130J-flyet som ledet formasjonen, noe som fikk det til å krasje.
- 7. januar 2017 - en privat Bombardier Challenger 604 rullet tre ganger i luften og falt 3000 fot etter å ha støtt på våken turbulens da den passerte 300 fot under en Airbus A380 over Arabiskehavet. Flere passasjerer ble skadet, en alvorlig. På grunn av G-styrkene som ble opplevd, ble flyet skadet uten reparasjon og ble følgelig avskrevet.
- 14. juni 2018-Kl. 23.29 pådro Qantas- passasjerfly QF94 seg på vei fra Los Angeles til Melbourne plutselig et fritt fall over havet etter avstigning som følge av en intens våkenvirvel. Arrangementet varte i omtrent ti sekunder, ifølge passasjerene. Turbulensen ble forårsaket av kjølvannet av den forrige Qantas -flyvningen QF12, som bare hadde gått to minutter før flyvningen QF94.
Mål
Våken turbulens kan måles ved hjelp av flere teknikker. For tiden gjenkjenner ICAO to målemetoder, lydtomografi, og en høyoppløselig teknikk er Doppler lidar , en løsning som nå er kommersielt tilgjengelig. Teknikker som bruker optikk kan bruke effekten av turbulens på brytningsindeks ( optisk turbulens ) for å måle forvrengningen av lys som passerer gjennom det turbulente området og indikere styrken til den turbulensen.
Hørbarhet
Vekket turbulens kan av og til, under de riktige forholdene, bli hørt av bakkeobservatører. På en stille dag kan våkenturbulensen fra tunge jetfly ved landing nærme seg høres som et kjedelig brøl eller fløyte. Dette er virvelens sterke kjerne. Hvis flyet produserer en svakere virvel, vil oppbruddet høres ut som å rive et stykke papir. Ofte blir det først lagt merke til noen sekunder etter at den direkte støyen fra flyet som passerer har blitt mindre. Lyden blir da sterkere. Likevel blir våken turbulenslyd lett oppfattet som å ha en betydelig avstand bak flyet, og den er tydelig retningsbestemt, og dens tilsynelatende kilde beveger seg over himmelen akkurat som flyet gjorde. Den kan vedvare i 30 sekunder eller mer, kontinuerlig skiftende klang, noen ganger med svingende og sprekkende notater, til den til slutt dør bort.
I populærkulturen
I filmen Top Gun fra 1986 lider løytnant Pete "Maverick" Mitchell, spilt av Tom Cruise , to flamme forårsaket av å passere gjennom jetwash av et annet fly, pilotert av medflyger Tom "Ice Man" Kazansky (spilt av Val Kilmer ). Som et resultat blir han satt i et uopprettelig snurr og blir tvunget til å kaste ut og drepe sin RIO Nick "Goose" Bradshaw. I en påfølgende hendelse blir han fanget i en fiendens jagerfly, men klarer å komme seg trygt.
I filmen Pushing Tin står flygeledere rett utenfor terskelen til en rullebane mens et fly lander for å oppleve vekketurbulens på egenhånd. Filmen overdriver imidlertid dramatisk effekten av turbulens på personer som står på bakken, og viser hovedpersonene bli blåst om av flyet som passerer. I virkeligheten er turbulensen bak og under et landingsfly for mild til å velte en person som står på bakken. (I kontrast kan jetblåsing fra et fly som tar av være ekstremt farlig for folk som står bak flyet.)
Se også
- Batchelor virvel
- Eddy (væskedynamikk)
- Wake (av båter)
- Wingtip -enhet