TORA e le sue sorelle (TODA, ASDA e LDA)

CTA Marcello SERANI

 

La poesia non è meno misteriosa degli altri elementi dell'Universo. Questo o quel verso fortunato non può insuperbirci, perchè è dono del Caso e dello Spirito: solo gli errori sono nostri.

G.L. Borges, prologo a "Elogio de la Sombra"

 

Nel nutrito compendio di dati/informazioni di natura aeronautica relativi ad un aerodromo, le distanze dichiarate compaiono stigmatizzate nelle locuzioni standard [1] a tutti note, accompagnate dalla raccomandazione che il dato (distanza) deve essere arrotondato al metro lineare o piede (foot) più vicino.

  • TAKE-OFF RUN AVAILABLE (TORA)

  • TAKE-OFF DISTANCE AVAILABLE (TODA)

  • ACCELERATE-STOP DISTANCE AVAILABLE (ASDA)

  • LANDING DISTANCE AVAILABLE (LDA)

Poco più che mere distanze legate alla cinematica routine del volo! Troppo poco per ricamarci sopra...

Però, a leggere meglio quella prosetta arida arida, c'è quel richiamo continuo alla disponibilità (available), che getta la sua ombra incredula sul taglio generoso del rettangolo di pista; il tutto suona un po' come quei famigerati tamburini: "bilocale su due livelli mansardato..." in barba ai canoni sacrosanti delle volumetrie, dissotterrati ed affrancati in tempi d'epidemici condoni dalla nemesi dei piani regolatori per l'edilizia abitativa urbana...

Per vederci più chiaro, ecco un po' di sane ed inconfutabili definizioni:

  • TAKE-OFF RUN AVAILABLE: the length of runway declared available and suitable for the ground run of an aeroplane taking off;

  • TAKE-OFF DISTANCE AVAILABLE: the length of the take-off run available plus the length of the clearway, if provided;

  • ACCELERATE-STOP DISTANCE AVAILABLE: the length of the take-off run available plus the length of the stopway, if provided;

  • LANDING DISTANCE AVAILABLE: the length of runway which is declared available and suitable for the ground run of an aeroplane landing.

 

 

Chiamate agli onori della scena, a guisa di cimose appiccicate per arricchire un facile capo da pret-a-porter, ecco CLEARWAY e STOPWAY. Se mi passate il taglio ammiccante la vanità blasonata, clearway e stopway stanno alla pista come le damigelle alla regina. Il rango è inversamente proporzionale all'umiltà, ma questa è un'altra storia.

Ancora, invece, un po' di chiarezza con le definizioni:

  • CLEARWAY: a defined rectangular area on the ground or water under the control of the appropriate authority, selected or prepared as a suitable area over which an aeroplane may make a portion of its initial climb to a specified height;

  • STOPWAY: a defined rectangular area on the ground at the end of take-off run available prepared as a suitable area in which an aircraft can be stopped in the case of an abandoned take-off.

Appiattita sulle voci celestine di questa ensemble aeroportuale, la THRESHOLD rappresenta la sordina delle potenziali sonorità della pista. Meglio definita come:

  • THRESHOLD: the beginning of that portion of the runway usable for landing.

Il sipario è aperto. Attori, comparse, semplici accoliti, tutto testimonia l'attesa di un protagonista, una prima donna. Definizione:

  • RUNWAY: a defined rectangular area on a land aerodrome prepared for the landing and take-off of aircraft.

Dopo aver irrimediabilmente disalberato tozzi vascelli e perseguitato i naufraghi fino alla follia nella plaghe della Terra alla fine della Terra, e fatto volare la penna dei poeti all'acme dell'epica canzone, il vento, aggredito dalla prosa azzimata delle statistiche, torna a far parlare di sè.

Il fattore d'usabilità di una pista è per massima parte determinato dalla distribuzione dei venti prevalenti nel luogo eletto a sito aeroportuale. I dati statistici s'intendono affidabili se i sopralluoghi e le osservazioni si sono protratte per non meno di cinque anni e forniscono un quadro completo della situazione (comprensiva oltre che dei venti medi, anche delle eventuali raffiche) nell'arco delle ventiquattro ore.

Non meno importante ai fini dello studio progettuale della pista è la dislocazione degli ostacoli e quindi l'assetto geomorfologico del luogo prescelto; attori, questi, che hanno un impatto determinante sulla proiezione dei profili d'avvicinamento e di salita iniziale che concernono ciascuna pista.

Già riassunta nella metafora musicale della sordina, la threshold è generalmente posta all'estremità di una pista. Ma proprio come un cursore essa può assumere altra posizione, stabilendo l'origine della porzione di pista utilizzabile per l'atterraggio.

Le ragioni che sottendono una diversa dislocazione della threshold possono essere di natura temporanea o permanente; la contingente inagibilità di una porzione di pista per il deterioramento della pavimentazione, oppure l'utilizzo della pavimentazione, oppure l'utilizzo della stessa per un temporaneo accumulo di precipitazioni nevose, di fatto causano un avanzamento della threshold e quindi una conseguente riduzione della LDA.

 

 

Ma all'origine di una displaced threshold, quindi di una condizione permanente c'è, generalmente, la presenza di uno o più oggetti che si elevano al di sopra della superficie d'avvicinamento.

Assunta la natura irremovibile dell'oggetto/ostacolo (il significato di questo vocabolo si estende anche al traffico veicolare su un'arteria di comunicazione stradale, o convogli su una linea ferroviaria...), la decisione di spostare la threshold deve essere accuratamente ponderata in ragione della misura con cui la pista viene ad essere penalizzata.

I parametri che vengono considerati tengono conto delle limitazioni alle prestazioni degli aeroplani che si prevede utilizzeranno la pista, le condizioni di visibilità e base delle nubi, quindi la determinazione dell'obstacle clearance limit in caso la pista venga qualificata per avvicinamenti di precisione.

L'alternativa ad una diversa dislocazione della threshold è rappresentata dall'incremento della ripidità (rateo) della superficie d'avvicinamento; in ogni caso l'I.C.A.O. raccomanda un gradiente massimo 3.3% per piste classificate con codice 4 e massimo 5% per quelle classificate con codice 3.

Se è vero che la lunghezza di pista deve avere un diretto riscontro con la distanza di atterraggio richiesta dal tipo di aeroplano che si prevede utilizzerà la pista e, pertanto, in fase di progetto bisognerà tenere conto di tale prerequisito, più complesse e articolate sono le argomentazioni relative alla valutazione delle limitazioni alle caratteristiche di prestazioni degli aeroplani in decollo.

A tale proposito, posta la massima attenzione alle caratteristiche fisiche dell'area oltre l'estremità della pista, una valida alternativa all'incremento della lunghezza della pista è costituita dalla stopway e/o clearway.

Ragionando per astrazione dalle circostanze strettamente reali, ovvero tralasciando il tema della distanza di atterraggio e focalizzando l'attenzione sulle limitazioni alle prestazioni degli aeroplani in decollo, si può congetturare che la lunghezza di pista deve essere tale da permettere ad un aeroplano, che abbia iniziato il decollo, d'interromperlo bruscamente e fermarsi in sicurezza, o di portarlo a buon fine con altrettanto margine di sicurezza.

 

 

Pertanto, se volessimo calcolare in ragione di ciò le lunghezze di pista, la stopway e la clearway, dovremo unicamente tener conto del massimo valore di distanza di decollo e di accelerazione-arresto dell'aeroplano per cui s'intende costruire la pista, facendo attenta valutazione della sua massa al decollo, delle caratteristiche della pista e delle condizioni atmosferiche/ambientali.

In codeste circostanze, per ciascun decollo avremo un valore di velocità tipica detta di "decisione"; questa velocità è tale che la procedura di decollo deve essere interrotta se un'avaria al motore si presenta prima del suo raggiungimento, ovvero, il decollo deve essere completato se l'avaria accade dopo.

Analizziamo nei dettagli la manovra del decollo, che può essere suddivisa nelle seguenti fasi [2]:

 

 

  1. fase di rullaggio (0 - A), nella quale l'aereo, partendo da fermo, accelera raggiungendo la velocità di decollo;

  2. fase di manovra (A - B), durante la quale l'aereo viene posto dall'assetto di rullaggio a quello di Clmax [3] e si distacca dal suolo;

  3. fase d'involo (B - C), durante la quale il velivolo raggiunge una quota prestabilita (15 metri o 35 feet).

Durante la varie fasi vengono raggiunte diverse velocità caratteristiche, delle quali le principali sono:

  1. Velocità minima di controllo Vnc; è la massima velocità alla quale, col motore critico in avaria, si può controllare l'aeromobile con i soli comandi aerodinamici,

  2. Velocità di decisione Vd; è la velocità al di sotto della quale, se pianta il motore critico, il velivolo può essere fermato facendo uso dei freni e, al di sopra della quale, sempre se pianta il motore critico, il pilota può proseguire il decollo con gli altri motori. Le norme impongono Vd > Vnc,

  3. Velocità di rotazione Vr; è la velocità alla quale il pilota inizia la manovra per staccare l'aereo dalla pista.
    Essa deve essere tale che: Vr > 1.05 Vnc

  4. Velocità di decollo V2; è la velocità che deve essere raggiunta al superamento della quota prevista al termine del decollo (15 mt o 35 ft), e deve essere:
    V2 = 1.2 Vs ove Vs è la velocità di stallo a 1 g
    Vs = 1.1 Vnc

Sottolineiamo il fatto che nel caso l'avaria al motore sopraggiungesse prima della decision speed, la corsa/distanza di decollo che risulterebbero necessarie per completare il decollo in ragione di una ridotta potenza sarebbero eccessivamente lunghe.

Nessuna difficoltà, invece, si avrebbe nel frenare la corsa fino all'arresto percorrendo la distanza disponibile per l'accelerazione-arresto (ASDA) in ragione di un'immediata azione intrapresa in tal senso. La procedura corretta, quindi, in questa circostanza, è quella di abortire il decollo; diversamente, se l'avaria al motore dovesse accadere dopo il raggiungimento della decision speed, l'aeroplano avrebbe la velocità/potenza sufficiente per continuare e completare il decollo in sicurezza, piuttosto che affrontare una frenata/arresto difficoltosa, in quanto viziata da un'elevata velocità, lungo ciò che rimane della disponibilità di accelerazione-arresto.

La velocità di decisione non è un dato fisso per ciascun aeroplano, ma varia in funzione della massa al decollo, delle caratteristiche di pista e delle condizioni atmosferiche/ambientali e si relaziona direttamente con la distanza di decollo... (TODA) e quella di accelerazione-arresto... (ASDA).

Tutti questi parametri costituiscono un cocktail ben assortito dal quale il pilota è in grado di estrapolare in ogni circostanza la distanza necessaria alla corsa di decollo: take-off run.

Come già accennato in questa rubrica, allorquando si è affrontato il tema dell'Aerodrome Reference Code (vedi: Aerodrome Reference Code), esiste una circostanza molto familiar, ricorrente, in cui la velocità di decisione è tale che TODA ed ASDA si equivalgono. Questo valore è noto come lunghezza di campo bilanciata. In assenza di stopway e clearway tale distanza è uguale alla lunghezza di pista.

Se, perseverando nel nostro giuoco di astrazione dalle circostanze reali, tralasciamo una volta ancora il tema della distanza di atterraggio, la lunghezza di campo bilanciata non necessita dell'intera lunghezza fisica di pista, poiché la corsa di decollo è sempre naturalmente inferiore alla lunghezza di campo bilanciata.

Di conseguenza, invece di realizzare una lunghezza di campo bilanciata costituita interamente da lunghezza fisica di pista, è più realistico pensare ad un supplemento di pista di uguale lunghezza di stopway e clearway.

Questo s'intende per ciascuna delle estremità se la pista è utilizzata per il decollo in entrambe le direzioni: laddove motivi di risparmio di spesa dovessero precludere la realizzazione della stopway, con il risultato di avere pista più clearway, la lunghezza di pista (prescindendo reiteratamente dai requisiti d'atterrabilità) dovrebbe essere uguale alla distanza di accelerazione-arresto richiesta, o alla corsa di decollo necessaria. La maggiore delle due.

Naturalmente la distanza di decollo disponibile si calcolerebbe sempre come pista più clearway.

 

 

All'uopo, in riferimento ai dati forniti dal manuale di volo dell'aeroplano considerato critico ai fini dei requisiti per il decollo, si può determinare la minima lunghezza di pista e la massima lunghezza di stopway e clearway:

1) dal momento che è economicamente possibile realizzare una stopway, le lunghezze in questione sono quella della lunghezza di campo bilanciata. La lunghezza fisica di pista è uguale alla corsa di decollo necessaria, o alla distanza d'atterraggio richiesta: la maggiore delle due. Se la distanza di accelerazione-arresto richiesta è maggiore della lunghezza di pista così determinata, il surplus può essere realizzato in forma di stopway per ciascuna estremità di pista. In aggiunta può essere realizzata una clearway di uguale misura della stopway;

2) se non è possibile realizzare una stopway, la lunghezza fisica di pista equivale alla distanza d'atterraggio richiesta o, se fosse maggiore, alla distanza di accelerazione-arresto richiesta, che corrisponde al più basso valore di velocità di decisione. Per fronteggiare, invece, il surplus della distanza di decollo richiesta si fa ricorso all'utilizzo di clearway, generalmente per entrambe l'estremità di pista.

Non ultima la circostanza per cui la realizzazione di una clearway è prevista per far fronte ad una situazione in cui la distanza di decollo richiesta con tutti i motori operativi eccede quella richiesta in caso di avaria al motore.

Pur ponendosi nel ruolo di salvagente in un'ipotetica istruttoria di spesa, la stopway (che non potrà mai essere di una lunghezza superiore alla metà della lunghezza di pista) deve essere realizzata secondo canoni strutturali precisi, al fine di prevenire danni all'aerodromo che se ne deve servire.

Inoltre la sua caratteristica di economicità andrebbe perduta se, ogni volta che dovesse essere usata, avesse bisogno d'interventi per il ripristino della consistenza; per ora è tutto, alle prossime...

 

 

 


[1] Annex 14 "Aerodromes" Chap. II - para 8

[2] Le considerazioni tecniche qui riportate sono tratte dalla dispensa di Aerotecnica del Prof. Luminoso, docente di Aerotecnica presso i Corsi dell'Accademia Aeronautica di Pozzuoli

[3] Coefficiente di Portanza massimo