CIV 411 - AEROPORTOS

DETERMINAÇÃO DO

COMPRIMENTO DE PISTA DE

AEROPORTOS

Prof. Dario Cardoso de Lima

1

TERMINOLOGIA

2

• TORA: é o comprimento de pista disponível para a

corrida no solo de uma aeronave que decola

(Take-Off Run Available).

• TODA: é o comprimento TORA acrescido do

comprimento da Zona Livre de Obstáculos

(Clearway), se existente (Take-Off Distance

Available).

3

Fonte: SÓRIA, M. H. A. Comprimento de pista. EESC-USP, Departamento de Transportes, São Carlos, 21 p., 2006.

4

• “Clearway”, Zona Desimpedida: área retangular, sob o controle

da administração do aeródromo e preparada de forma a permitir

o sobrevôo das aeronaves na fase inicial de subida, durante a

decolagem.

• “Stopway”, Zona de Parada: área retangular definida sobre o

solo, com o início na extremidade da pista e se estendendo na

direção da decolagem, preparada adequadamente para permitir

a passagem eventual da aeronave.

• ASDA (ou ASD): é o comprimento TORA acrescido

do comprimento da Zona de Parada (Stopway), se

existente (Accelerate-Stop Distance Available)

• LDA: comprimento de pista disponível para a

corrida no solo de uma aeronave que pousa

(Landing Distance Available)

5

Fonte: SÓRIA, M. H. A. Comprimento de pista. EESC-USP, Departamento de Transportes, São Carlos, 21 p., 2006.

• Velocidade de decisão (V1): velocidade na qual se admite

que é possível frear a aeronave ou continuar a decolagem

sem o motor crítico, quando o piloto nota a ocorrência de

uma perda súbita e total de potência de uma unidade

motopropulsora.

• Velocidade de rotação (Vr): velocidade em que o piloto

inicia a rotação da aeronave, levantando o seu nariz para

tirar do chão as suas rodas.

6

Fonte: SÓRIA, M. H. A. Comprimento de pista. EESC-USP, Departamento de Transportes, São Carlos, 21 p., 2006.

7

Sanderson Machado Copiloto

de airbus A330

Abortar ou decolar? O tempo para tomar a decisão de rejeitar ou não uma decolagem

é mínimo e, nessa hora, boa orientação e treinamento são

decisivos Da redação em 14 de Outubro de 2011 às 08:33

Autoridades aeronáuticas e entidades voltadas para a manutenção da segurança de voo têm

discutido sobre a velha definição da “V1”. Até recentemente, V1 era o limite para a velocidade de

decisão, em que a tripulação técnica decidia pelo abortamento (RTO) ou pelo prosseguimento da

decolagem. Por isso, começou a se estabelecer que o piloto que não estivesse voando (Pilot Not

Flying) “cantaria” ao piloto em comando (Pilot Flying) a V1 cinco nós antes de o jato atingi-la de

fato.

Ultimamente, a definição do que era a chamada velocidade de decisão mudou para a velocidade

na qual o piloto em comando toma a primeira ação para iniciar uma RTO, reduzindo a potência,

aplicando reverso e deixando trabalhar o sistema de frenagem e os speed brakes. Tudo isso para

que a aeronave possa realmente parar com segurança dentro da distância requerida pelos

cálculos de performance para aceleração e rejeição de decolagem. Ao mesmo tempo, se o piloto

optar pela decolagem ao cruzar a V1, mesmo tendo uma falha de motor, ele terá a garantia de que

irá cruzar a cabeceira oposta com total segurança a pelo menos 35 pés de altura em pista seca ou

15 pés com pista molhada.

Infelizmente, ainda temos visto casos de companhias aéreas que adotam o velho conceito da V1

em sua rotina operacional e, por isso, alguns acidentes de rejeições de decolagem executadas

tardiamente continuam acontecendo. O pior é que muitos pilotos novos têm entrado em

companhias aéreas trazendo “no sangue” o velho conceito, o que dificulta o trabalho de

conscientização entre os aviadores de qual é o verdadeiro conceito da V1. Tomando a decisão

depois, mesmo que por frações de segundo, pode ser tarde, como se vê no caso que relato a

seguir, divulgado no último mês de julho pela Flight Safety Foundation.

Original: http://aeromagazine.uol.com.br/artigo/abortar-ou-decolar_62.html#ixzz3HFta9WZO

• Velocidade de decolagem (Vlof): velocidade na qual se tira o

avião da pista, isto é, se inicia o vôo propriamente dito,

sustentando-se a aeronave no ar (lift-off speed).

• Velocidade de subida (V2): velocidade mínima em que o

piloto dá início à subida após ter passado a 10,70 m de altura

sobre a superfície da pista durante uma decolagem com um

motor inoperante. Esta deve ser mantida até que o avião

chegue a uma altura de 122 m (400 pés).

• Num diagrama típico de velocidades na decolagem de uma

aeronave, entra-se com a altitude, temperatura e peso bruto

de decolagem e tira-se o conjunto de valores Vr, V2 e V1/Vr.

8

Fonte: SÓRIA, M. H. A. Comprimento de pista. EESC-USP, Departamento de Transportes, São Carlos, 21 p., 2006.

CONSIDERAÇÕES SOBRE OS

COMPRIMENTOS DE PISTA DE

DECOLAGEM E DE ATERRISSAGEM

DE UMA AERONAVE

9

Comprimento de pista para as

situações consideradas na decolagem

da aeronave

• O comprimento de pista deve ser tal que:

– iniciada a decolagem, se necessário, o piloto possa

ter condições de abortar e parar a aeronave com

segurança; e

– permita ao piloto completar a decolagem e iniciar a

subida com segurança.

• Sejam as Figuras 1 e 2.

10 Fonte: SÓRIA, M. H. A. Comprimento de pista. EESC-USP, Departamento de Transportes, São Carlos, 21 p., 2006.

11

• Estando o avião parado na cabeceira da pista

(Ponto A), o piloto imprime toda a potência

aos motores e o avião inicia a sua corrida de

decolagem.

12

• Se o piloto identificar falha de um motor com perda súbita e

total de potência exatamente ao se atingir a velocidade de

decisão V1, ele deve escolher uma das alternativas:

• frear e interromper a decolagem, parando o avião no ponto Y. A

distância AY é chamada de “distância de aceleração e parada

(ASDA)”;

• continuar a decolagem com um motor inoperante, com o avião

acelerando até atingir a velocidade de rotação (Vr ) no ponto C,

com a qual é possível erguer o nariz da aeronave e ,

consequentemente, aumentar o seu ângulo de ataque. Ao

alcançar a velocidade de decolagem (Vlof), inicia-se o vôo (ponto

D), passando a aeronave sobre o ponto Z com uma altura de

10,70m e velocidade igual ou maior que V2. A distância AZ é

chamada “distância de decolagem”.

13

• Se a falha de um motor ocorrer antes de se atingir a velocidade V1, o piloto

interrompe a decolagem aplicando os dispositivos de frenagem, vindo a

parar antes do ponto Y. Neste caso, a decolagem deve ser abortada porque

a velocidade é insuficiente e não há condições de se alcançar a aceleração

necessária para a decolagem com a potência reduzida.

• Se a falha ocorrer depois de se atingir a velocidade V1, a decolagem deve

prosseguir, pois o avião adquiriu velocidade suficiente, sendo difícil ou até

impossível parar na distância disponível.

• Se, como se dá normalmente, não ocorrer falha de motor, o avião corre até

atingir Vr, Vlof e V2, decolando. Quando não há falha de motor, as distâncias

para se alcançar Vr, Vlof e V2 são menores do que no caso de falha de um

motor.

14

• Distância de decolagem (TODA): é a distância

definida analisando-se a operação de

decolagem com e sem falha de motor:

– No caso de falha de motor, é a distância percorrida

pela aeronave, partindo da imobilidade, para se

atingir a altura de 10,7 m.

– No caso de operação sem falha, é a distância para se

atingir a altura de 10,7 m, aplicando-se à mesma um

fator de acréscimo de 15%.

– A maior distância, considerando-se as situações de

decolagem com falha e sem falha é a distância de

decolagem.

TODA: é o comprimento TORA acrescido do comprimento da Zona

Livre de Obstáculos (Clearway), se existente (Take-Off Distance

Available).

15

• Comprimento de pista de aterrissagem

(LDA)

– É a distância necessária para a aeronave,

tendo sobrevoado a cabeceira da pista a 15

m (50’) de altura, desacelerar até a

imobilidade, aplicando neste caso um fator

de acréscimo de 67% (do que resulta 0,402 L

para a segunda parcela).

15 Figura 3. Comprimento de pista de aterrissagem (LDA).

ÁBACOS DE PERFORMANCE

16

17 17

ÁBACOS DE PERFORMANCE

• A determinação do comprimento de pista (ou

comprimento básico de pista) necessário para a

operação de decolagem ou de aterrissagem de uma

aeronave é efetuada através do uso de ábacos de

performance das aeronaves.

• Em geral, os ábacos de performance fornecem o

comprimento básico de pista de um aeródromo para

condições padrão, isto é:

– nível do mar;

– declividade zero;

– atmosfera padrão e temperatura de 15º C (graus

Celsius);

– vento nulo;

– aeronave com o peso máximo de decolagem; e

– flaps na posição ótima.

18

Figura 4. Dados do Lockheed L-1011-500.

• Exemplificando, as Figuras 4 e

5 apresentam dados do

Lockheed L-1011-500 editados

pela companhia construtora da

aeronave.

EXEMPLO DE ÁBACO DE PERFORMANCE

• Figura 5. Ábaco

de performance

do Lockheed L-

1011-500

Dados de entrada

necessários:

peso de decolagem

da aeronave;

características

específicas da

aeronave (tipo de

turbina,

características

aerodinâmicas, etc.);

e condicionantes do

local da pista (por

exemplo, altitude e,

em alguns casos,

temperatura).

19

20

DETERMINAÇÃO DO

COMPRIMENTO DE PISTA DE

DECOLAGEM

21

• Parâmetros de interesse do

aeródromo/aeroporto:

– altitude;

– temperatura de referência;

– declividade da pista; e

– direção e velocidade do vento.

• Parâmetros de interesse das

aeronaves:

– peso de decolagem e de aterrissagem;

– características dinâmicas; e

– características dos motores.

• O comprimento de pista de decolagem é o comprimento

básico de pista corrigido para as condições específicas

do aeroporto em questão, considerando-se as seguintes

correções, segundo o Anexo 14 da OACI:

1. Altitude (fa): fator de acréscimo no comprimento básico de pista

de decolagem de 7% para cada 300 m de elevação.

2. Temperatura (ft): fator de acréscimo no comprimento básico de

pista de decolagem de 1% para cada grau Celsius que a

temperatura de referência do local do aeroporto exceder a

temperatura padrão deste mesmo local. Tem-se:

• Temperatura de Referência (TR): é a média mensal das

máximas diárias para o mês mais quente do ano (aquele que

apresentar a maior média das médias diárias);

• Temperatura Padrão (TP) na altitude do aeródromo (H), obtida

em graus Celsius, segundo a equação abaixo ou na Tabela 1:

– TP = 15 – 0,002 x (H/0,3048) = 15 – 0,0066 H

» H em m. 22

ALTITUDE GEOMÉTRICA (H) versus TEMPERATURA PADRÃO (TP)

H (metros) T P (º C )

0 15

500 11,75

1000 8,50

1500 5,25

2000 2

2500 - 1,25

3000 - 4,49

5000 - 17,47

10000 - 49,90

11.019 -56,50

20.000 -56,50

32.162 - 44,50

23

Tabela 1. Relação entre altitude e temperatura padrão

24 24

Figura 6. Gráfico para determinação da temperatura padrão em função da

altitude do aeródromo.

OBS: ISA (International Standard Atmosphere) – Refere-se à atmosfera padrão definida

pelo ICAO, onde a pressão é de 1.013,25 hPa (1 hectopascal ou hPa = 1 milibar ou mb), a

densidade de 1,225 kg/m³ e a temperatura de 15 ºC.

25

3. Declividade (fd): fator de acréscimo no comprimento

de pista de decolagem de 10% para cada 1% da

declividade longitudinal da pista, obtida pela

diferença entre as suas cotas máxima e mínima.

4. Correção Global (FG): fator global de correção

devido aos condicionantes específicos de altitude,

temperatura e declividade de um aeroporto:

• FG = (1 + fa) x (1 + ft) x (1 + fd);

• segundo o Anexo 14 da OACI, quando as

correções de altitude e temperatura [(1 + fa) x (1

+ ft)] resultarem em um acréscimo no

comprimento da pista de decolagem superior a

35%, deve-se calcular as correções necessárias

através de estudo especial (via ábacos de

performance específicos, por exemplo).

26

• Ábacos de performance, em geral, retratam pesos de

decolagem para altitudes específicas, de modo a se obter o

comprimento básico de pista (Figura 7.a).

• Há, também, aqueles que levam em conta a altitude e a

temperatura de referência do local do aeroporto (Figura 7.b).

• Neste caso, há necessidade de se aplicar apenas o fator de

correção de declividade (fd) ao valor do comprimento básico de

pista, para se obter o comprimento de pista de decolagem do

aeroporto.

Figura 7. Ábacos de Performance para o L-1011-500 e DC-10-30.

(7.a) (7.b)

27

DETERMINAÇÃO DO

COMPRIMENTO DE PISTA DE

ATERRISSAGEM

– Ábacos de performance de

aeronaves fornecem, muitas vezes, o

LDA para situações de pistas seca e

molhada.

– Apesar da influência evidente da

declividade da pista no LDA, via de

regra não se adotam fatores de

correção.

– A Figura 8 retrata um tipo de ábaco

de performance disponível para esta

determinação.

28

29

Figura 8. LDA do Airbus A-300.

30

• Comentário Final

– Em aeroporto que funcione como

terminal principal ou em aeroporto

do interior do país que seja

considerado o terminal aéreo mais

importante de um local, recomenda-

se que o comprimento mínimo de

pista seja de 1.500 m, devendo-se

prever condições para a sua

expansão futura para, pelo menos,

3.000 m.

31

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS

SOBRE DETERMINAÇÃO DO

COMPRIMENTO DE PISTA DE

AEROPORTOS

Alves, C. J. P.; Fortes, C. N. B. Apostila de AEP-34. ITA.

32

I. Seja a aeronave EMB 145, que vai atuar em um

aeroporto a uma altitude de 730 m, com

temperatura de referência de 30º C, declividade

longitudinal da pista de 1% e peso máximo de

decolagem de 19.000 kg.

1. Calcular o comprimento de pista de decolagem,

considerando que o comprimento básico de pista da

aeronave é de 1.530 m em condições padrão.

a) Pede-se calcular o comprimento de pista de decolagem

com as correções recomendadas pela OACI, sem usar os

ábacos de performance da aeronave, como segue:

C1 = 1 + fa ; C2 = 1 + ft; C3 = 1 + fd

C = C1 x C2 x C3

b) Pede-se determinar o comprimento de pista de

decolagem, considerando-se os ábacos de performance

da aeronave (Figura 9).

c) Pede-se comparar os resultados obtidos nos itens (a) e

(b) e justificar a escolha daquele mais apropriado para a

situação apresentada.

32 • Fonte: Fortes, R. M. Dimensionamento do comprimento de pista de aeroportos. São Paulo, Universidade Mackenzie. Site:

http://meusite.mackenzie.com.br/rmfortes/aeroportos/Dimensionamento%20do%20Comprimento%20da%20Pista.pdf.

Consulta em: 27/01/2013.

33

2. Determinar o comprimento básico de pista de

aterrissagem (Figura 10), para um peso máximo

estrutural de aterrissagem (PMEA) de 18.000 kg.

3. Determinar a cota mínima da pista, utilizando o

comprimento de pista obtido no item (1.b).

Dados: Figura 9 - Ábacos de performance para os

comprimentos de pista de decolagem e de

aterrissagem do EMB 145.

34 34

1.Altitude: 7% para cada 300 m de

elevação.

2.Temperatura: 1% para cada grau

que a TR exceder a TP (TP = 15 -

0,0066H).

3.Declividade: 10% para cada 1% da

declividade longitudinal.

4.C = (1 + fa) x (1 + ft) x (1 + fd).

35 35 35 35 35 35 Figura 9. Ábacos de performance para os comprimentos de pista do EMB 145.

36 36 Figura 10. Ábaco de performance para o comprimento de pista de decolagem do EMB 145.

Obs: Notar que na decolagem o ábaco

da Figura 10 leva em conta, também, a

temperatura (ISA + 15 graus = 30º C).

37

c) Comparação dos resultados obtidos nos itens a) e b)

• As correções para temperatura e altitude resultaram

em 40%, portanto em um valor maior do que o

máximo recomendado pela OACI (Anexo XIV), que é

de 35%.

• Neste caso, deve-se empregar outro modo de

análise, presentemente, com o emprego do ábaco de

desempenho da aeronave, do que resultou o

comprimento de pista de decolagem de 1.870 m.

• Lembra-se que houve, apenas, a correção para a

declividade, haja vista que o ábaco de performance

leva em conta as correções de temperatura e

altitude para a aeronave em análise.

37

38 38

Comprimento de pista de

aterrissagem: pista seca

Figura 11. Ábaco de performance para o comprimento de pista de aterrisagem do EMB 145.

39 39 Elevação do Aeródromo: Altitude do ponto mais elevado na área de pouso.

II. Pede-se determinar os comprimentos das pistas

de decolagem e de pouso para a aeronave Boeing

B-727-200, equipada com turbinas JT8D-17, com o

emprego de ábacos de performance e para um local

situado a 661 m de altitude (Viracopos), com

temperatura de referência de 32º C e declividade

longitudinal de 0,2%, de modo a se operar com o

máximo de carga paga e maior etapa possível.

Admitir ajuste de Flaps em 5º.

– Dados:

• Tabela 2: valores limitantes superiores dos pesos de

decolagem e de aterrissagem do Boeing B-727-200;

• Figura 12: Ábaco de performance para a determinação

do peso de decolagem do Boeing B-727-200, devido às

condições de sustentação do local do aeroporto.

• Figuras 13 e 14. Ábacos de performance para a

determinação dos comprimentos de pista de decolagem

e de aterrissagem do Boeing B-727-200.

40 Fonte: Alves, C. J. P.; Fortes, C. N. B. Apostila de AEP-34. ITA.

41

Tabela 2. Características técnicas do Boeing B-727-200.

•Conclusão 1:

Por razões

estruturais, tem-se:

•Pmax decolagem

= 94.200 kg

•Pmáx

aterrissagem

= 72.600 kg

42 Figura 12. Ábaco de performance para a determinação do peso de decolagem do

Boeing B-727-200, por razões funcionais.

•Conclusão 2:

Mas, por razões de sustentação do

local do aeroporto, tem-se:

•Pmax decolagem = 91.600 kg,

para flaps ajustados em 5º

(recomendado durante

esta operação).

•Pmáx aterrissagem

= 72.600 kg (razões estruturais)

Conclusão 3:

Como a aeronave deve cumprir a

maior etapa possível com o máximo

de carga paga, deve-se adotar:

Peso de decolagem = 91.600 kg

Peso de aterrissagem = 72.600 kg

43 Figura 13. Ábaco de performance para a determinação do comprimento de pista de

decolagem do Boeing B-727-200.

•Conclusão 4:

Para um peso de decolagem de 91.600 kg

(condicionante de sustentação), temperatura de

referência do local de 32º C e altitude de 661 m

(Viracopos), tem-se:

• Comprimento de decolagem = 3.690 m.

•Como o ábaco engloba as correções de temperatura

e de altitude, deve-se fazer a correção da declividade

longitudinal (10% para cada 1% de declividade

longitudinal).

Assim, para declividade longitudinal de 0,2%, tem-se:

•Comprimento de decolagem final:

l dec = 3.690 (1+(0,1 x 0,2)) = 3.764 m

44 Figura 14. Ábaco de performance para a determinação do comprimento de pista de

aterrisagem do Boeing B-727-200, para pistas seca e molhada.

•Conclusão 5:

Para um peso de aterissagem de 72.600 kg,

altitude de 661 m e condições de pistas

seca e molhada, tem-se:

•Comp. de pista ater. (seca) = 1.530 m

•Comp. pista de ater. (molhada) = 1.900 m

45

III. Seja uma cidade localizada em uma região de

planalto, com altitude de 800 m, onde o prefeito

busca implantar uma escala na rota de uma

empresa aérea que opera aviões EMB 120

Brasília. Para este fim, ele conta com verba

governamental para pavimentar a pista do

aeroclube, com extensão de 1.600 m, com

declividade longitudinal de 0,8%. Sabendo-se

que a cota mais elevada do aeródromo é 812 m,

bem como que a sua temperatura de referência

é 35º C, pergunta-se:

1. em que condição de peso a referida aeronave

pode operar neste aeroporto?

2. qual a cota mínima da pista de decolagem e

pouso do aeroporto?

Dados: Figura 13 - Ábaco de performance do EMB 120

Brasília (EMBRAER).

• Fonte: Fortes, R. M. Dimensionamento do comprimento de pista de aeroportos. São Paulo, Universidade Mackenzie. Site:

http://meusite.mackenzie.com.br/rmfortes/aeroportos/Dimensionamento%20do%20Comprimento%20da%20Pista.pdf.

Consulta em: 27/01/2013.

46

Emb 120 Brasília Emb 120 Brasília

Tipo Avião comercial Turboélice

Fabricante Embraer

Primeiro voo julho de 1983

Custo unitário ND

Comprimento 20,00 metros

Envergadura 19,78 metros

Altura 6,35 metros

Velocidade máxima 584 km/h

Peso máx. decolagem

10.900 (vazio) kg

Capacidade 30 passageiros

O Embraer EMB-120 Brasília é um avião turboélice bimotor pressurizado de alta-performance,

desenvolvido pela fabricante brasileira Embraer. Com capacidade para trinta passageiros, foi um

avião largamente adotado por companhias aéreas regionais norte-americanas e européias, que

adquiriram dezenas de unidades do modelo, principalmente nas décadas de 80 e 90. O Brasília é

equipado com motores Pratt & Whitney dotados de hélices quadripás da marca Hamilton, com

velocidade máxima de cruzeiro de 583 km/h e alcance de 1.482 km.

Fonte: Site http://pt.wikipedia.org/wiki/Embraer_EMB-120_Bras%C3%ADlia . Consulta em: 18/08/2011.

47

SOLUÇÃO: o gráfico abaixo já leva em conta as correções para

temperatura ambiente e altitude.

48 48 48 48 Figura 13. Ábacos de performance para os comprimentos de pista do EMB 120.

49

FIM