Como as aeronaves são separadas em grandes altitudes?

Primeiro de tudo, não existe uma barraca velocidade, mas esse é um tópico próprio.

O sistema ATC possui inúmeras maneiras de lidar com a manutenção de aeronaves separadas, mesmo em níveis elevados. Deixe-me tentar resumir alguns dos mais importantes, começando com o planejamento que acontece quando os aviões ainda estão no solo no aeroporto de partida, trabalhando nosso caminho para o que acontece quando eles se aproximam (também).

As aeronaves que voam em rota seguirão rotas predefinidas (conhecidas como vias aéreas ou rotas RNAV). As vias aéreas são como estradas no céu e garantem que o tráfego aéreo voe em padrões previsíveis. Isso torna uma tarefa relativamente simples de prever conflitos em potencial (um conflito que denota uma situação em que duas ou mais aeronaves se aproximam dos mínimos de separação prescritos), porque todo voo envia um plano de voo com antecedência, detalhando a rota do planejador, o nível e velocidade para voar.

Além de especificar apenas caminhos laterais, as vias aéreas também têm restrições verticais. Isso significa que, ao seguir certas vias aéreas, você deve estar voando em uma certa faixa de níveis verticais. É bastante comum que as vias aéreas limitem o tráfego para voar nos níveis "par" ou "ímpar". Nesse caso, um nível par pode ser pés 34,000, pés 36,000, pés 38,000 e assim por diante, enquanto um nível ímpar pode ser pés 33,000, pés 35,000 etc. A regra geral na maioria das partes do mundo é que as vias aéreas que vão para o leste forçam o tráfego voar em níveis ímpares, enquanto as vias aéreas que vão para o oeste forçarão o tráfego a voar em níveis pares. Isso funciona como um procedimento de recuo, o que, em princípio, significa que duas aeronaves que voam em direções opostas (uma rumo a oeste e outra a leste) nunca voarão no mesmo nível. Obviamente, é fácil perceber que essa regra não pode cobrir todos os conflitos em potencial.

Agora analisamos algumas das infraestruturas permanentes no céu, mas vamos ampliar ainda mais e examinar o aspecto tático do planejamento de voos, especificamente o controle de tráfego aéreo.

Os controladores de tráfego aéreo, cujo trabalho é “manter um fluxo seguro e expedito de tráfego aéreo”, usam vários meios de tecnologia para manter as aeronaves no céu separadas. Em muitas partes do mundo, seu trabalho é alcançado através do processamento de grandes quantidades de informações recebidas em tempo real sobre o tráfego aéreo usando a tecnologia de radar e a comunicação com aviões usando o rádio. Em locais onde não existe cobertura de radar, como em grandes oceanos, apenas o rádio é usado. Se nenhum radar estiver disponível, os pilotos deverão chamar periodicamente o rádio e fazer um relatório de posição detalhado, informando a localização, nível, velocidade e rota planejada da aeronave.

Usando relatórios de posição de radar ou piloto, os controladores de tráfego aéreo preverão possíveis conflitos e tentarão resolvê-los. (É aqui que a essência da sua pergunta será respondida).

Existem algumas separações diferentes mínimos. Para simplificar um pouco a resposta, vamos supor que estamos trabalhando com apenas três:

• separação vertical (o espaço vertical necessário entre duas aeronaves que passam uma na outra (quase) na mesma posição

• separação horizontal (a distância horizontal necessária entre duas aeronaves passando uma na outra ao mesmo nível ou próximo ao mesmo nível)

• separação com base no tempo (o tempo mínimo necessário entre aeronaves que seguem a mesma rota, no mesmo nível)

Os mínimos de separação vertical são geralmente pés 2,000, no entanto, como os altímetros e radares das aeronaves se tornam mais precisos, isso foi reduzido para pés 1,000 em muitas áreas do mundo (chamado espaço aéreo RVSM). Considerando que a maioria das aeronaves comerciais cruza em uma faixa de nível entre os pés 30,000 e os pés 40,000, isso oferece a você níveis diferentes de trabalho com o 10 (30,000, 31,000, 32,000 e assim por diante). Na verdade, isso significa que, usando a separação vertical sozinha, é possível ter aeronaves 10 diferentes na mesma posição, ao mesmo tempo, enquanto elas ainda estão separadas.

Obviamente, forçar uma aeronave a voar em um nível não ideal não é a solução perfeita em termos de eficiência de combustível, mas muitas vezes pode ser o mal menor (em vez de forçar mudanças de velocidade etc.)

A separação horizontal é alcançada alterando (temporariamente) as rotas da aeronave. Isso pode parecer um grande problema, mas, na verdade, conflitos em potencial geralmente são detectados com antecedência suficiente para que apenas pequenos ajustes sejam necessários. Para duas aeronaves em faixas que se cruzam, se você detectar o conflito entre eles 10-15 com antecedência, geralmente será suficiente instruir qualquer uma das aeronaves a ajustar seu rumo em graus tão baixos quanto 5 para evitar o conflito. Depois de aprovados, basta instruí-los a retornar às rotas planejadas. Isso resultará apenas em rotas de voo marginalmente mais longas e, portanto, causará apenas um pequeno impacto no consumo de combustível.

A separação baseada no tempo usando o controle de velocidade é provavelmente o último recurso na maioria dos casos. A instrução de uma aeronave para alterar sua velocidade por um longo período pode ter um sério impacto na eficiência de combustível. No entanto, não há necessidade de se preocupar com a aeronave sendo forçada a desacelerar o suficiente para arriscar uma estol (ou acelerar o suficiente para arriscar danos à aeronave). Para iniciantes, o piloto nunca aceitaria tais instruções do controle de tráfego aéreo, e o ATC teria que propor outro plano. Além disso, os controladores de tráfego aéreo foram treinados minuciosamente e estão bem cientes das limitações de desempenho de diferentes aeronaves.

No entanto, como nos ajustes de rumo, pode surpreender-se o pouco necessário para garantir a separação usando o controle de velocidade. Isso ocorre porque a maioria dos aviões modernos voa em velocidades muito semelhantes (geralmente entre 75% e 85% da velocidade do som). Alterar a velocidade de uma aeronave em apenas 1% terá um enorme impacto a longa distância, como um voo através do Oceano Atlântico Norte. E assim, como nos níveis, onde, em princípio, você possui cerca de níveis utilizáveis ​​do 10, considerando a separação vertical mínima dos pés 1,000, você também pode ter velocidades diferentes com o 10 para trabalhar.

No geral, o controle de velocidade é uma maneira muito eficiente de manter a separação que já existe (por exemplo, duas aeronaves seguindo uma a outra na mesma rota, no mesmo nível), porque instruí-las a voar na mesma velocidade garantirá que a última aeronave nunca pegue a aeronave. com o primeiro. A separação horizontal e vertical pode ser aplicada quando a separação precisar ser estabelecida, por exemplo, entre aeronaves em rotas cruzadas ou opostas.

Por fim, vamos discutir brevemente o que acontece se o sistema falhar. Ou seja, se o controle de tráfego aéreo, por um motivo ou outro, não fornecer a separação necessária entre duas aeronaves.

Todas as aeronaves comerciais modernas são equipadas com sistemas de prevenção de colisões no ar (ACAS), sendo a forma mais comum o TCAS. O equipamento TCAS de duas aeronaves diferentes, próximas umas das outras, se comunica diretamente para determinar a) se haverá um conflito eb) como melhor resolvê-lo. Não vou entrar em detalhes aqui, mas basicamente, se duas aeronaves chegarem muito perto, os sistemas TCAS descobrirão como resolver o conflito, normalmente instruindo uma tripulação aérea a descer e instruindo a outra a subir. O fato de os sistemas TCAS se comunicarem garante que a mesma instrução não seja um problema para as duas tripulações diferentes (imagine os aviões voando um contra o outro no mesmo nível, sendo instruídos a subir ...). Se o TCAS disparar, todas as instruções recebidas do sistema TCAS terão precedência sobre as instruções de controle de tráfego aéreo (assim como as instruções de controle de tráfego aéreo têm precedência sobre as regras gerais das vias aéreas que abordamos anteriormente).

Então, para resumir tudo, a separação das aeronaves se resume ao planejamento. Se for previsto, com base nos planos de vôo recebidos de centenas de aeronaves diferentes, que uma determinada rota ou nível ficará muito ocupada por um determinado período de tempo, o sistema simplesmente não permitirá que mais aeronaves voem dessa maneira. Eles serão redirecionados ou seu nível planejado alterado, mesmo antes de deixarem o portão (permitindo que tragam combustível extra, se necessário, para percorrer uma rota um pouco mais longa ou em um nível não ideal). Uma vez no ar, o controle de tráfego aéreo fará uso da separação vertical, horizontal e baseada no tempo e, se tudo mais falhar, os sistemas de computador de bordo garantirão que nenhuma colisão realmente ocorra.

Edit:

Algumas referências para leitura adicional:

Colisão no ar - Sobre as consequências das perdas de separação e como evitá-las

Detecção de Conflitos - Na detecção de potenciais conflitos no sistema ATC

Gestão do Setor ATM - Previsão de capacidade e resposta à demanda na infraestrutura ATC

Preenchimento do plano de voo - Nos planos de voo ATC e seu conteúdo

Diretrizes para fornecer separação de radar - Alguns exemplos de cálculos

Sistema de prevenção de colisões no ar (ACAS) - No ACAS, o último recurso, quando tudo mais falhar

Mínimos de separação vertical reduzidos (RVSM) - Nas partes do espaço aéreo em que a separação vertical mínima é reduzida de pés 2,000 para pés 1,000

A maneira usual é mudar de altitude. Indo acima ou abaixo do outro avião. O sistema TCAS / ACAS (o último aviso automatizado para evitar colisões) dará um comando de subir ou descer aos pilotos. A separação vertical mínima entre esse plano de passagem deve ser 1000 pés. Normalmente, é 2000 pés, porque as altitudes são alocadas por direção (as ímpares vão de um lado até o outro).

Também não há apenas uma aeronave de altitude a voar. Se os planos 2 tiverem que seguir o mesmo caminho, serão atribuídas altitudes diferentes. Também é possível que os aviões sejam deslocados lateralmente por uma dúzia de milhas. O ATC em geral Nunca coloque os aviões 2 perto o suficiente para que possam cair. Se o fizeram, algo está terrivelmente errado e deve ser investigado. As regras sobre o quão perto os aviões são permitidos são as respostas em detalhes aqui.

Sem mencionar quando a escolha é entre um acidente potencial ou um custo mais alto do combustível, a resposta é sempre mais combustível. Não há como alguém justificar a economia de combustível com o risco de colisões.