Quais são as dimensões do espaço protegido fornecido por um padrão de retenção?

A resposta exata para sua pergunta é encontrada em um documento de 500 páginas intitulado "Norma dos Estados Unidos para Procedimentos de Instrumento Terminal (TERPS)" que foi revisado e emitido como Pedido 8260.3C em 14/03/2016. Essa é a resposta para a parte da sua pergunta sobre "onde a FAA define isso".

Como mencionado, o FAA usa modelos. Costumava haver 31 modelos de vários tamanhos que são identificados pelos números de padrão 1 a 31. No entanto, os Padrões 1-3 não estão mais em uso. Então agora há apenas 28 em uso. Originalmente, esses modelos eram literalmente modelos transparentes de plástico. Agora, a maioria dos padrões de retenção é construída usando automação (ou seja, computadores). A figura a seguir mostra as proporções e a geometria exatas de cada um dos 28 padrões de retenção em uso atualmente.

O ponto "L" (pequeno círculo laranja) é a correção de retenção. Este é um padrão padrão de posse da mão direita (os padrões de apoio da mão esquerda foram desenhados com o padrão de plástico voltado para cima para um padrão simétrico à esquerda). A linha preta sólida que passa pelo ponto "L" é o percurso de espera. Todos os segmentos de linha reta são definidos pela definição do respectivo Número de Padrão, conforme fornecido no gráfico a seguir.

Veja as dimensões do Número de Padrão 4 no gráfico acima. O padrão 4 é o menor padrão de uso atualmente em uso. Especificamente, veja que a coluna M-E indica 5,3 milhas náuticas e que a coluna L-I / M-H indica 3,5 milhas náuticas. Agora olhe para o modelo na figura acima e encontre a linha M-E. Esta é a distância protegida do percurso de espera no lado de apoio do padrão. Agora, encontre as linhas L-I e M-H. Estes representam a distância protegida do curso de retenção no lado sem retenção do padrão. Essa é a resposta para a parte de sua pergunta sobre "quais são as dimensões dos padrões de manutenção e como a FAA define isso".

RANT:

Agora meu discurso. Frequentemente ouço pilotos e até mesmo instrutores de voo falarem sobre o "Lado Protegido" e o "Lado Não Protegido" do padrão de espera. Isso é impreciso. A FAA não descreve os padrões de retenção dessa maneira. Existe um lado de retenção ou um lado sem retenção. Ambos os lados estão protegidos! O padrão nº 4, o menor padrão em uso nos EUA, tem 3,5 milhas náuticas de proteção no lado sem retenção. Eu pluguei todos os valores no gráfico acima no Excel e calculei a razão entre a área protegida do lado não-explorador e a área protegida do lado da retenção, e todos os padrões tinham uma área protegida no lado sem retenção igual a aproximadamente 2 / 3 ou 67% do lado de retenção.

Na próxima vez que alguém disser "Lado não protegido do padrão de espera", reserve um tempo para explicar que os dois lados estão protegidos. A proteção no lado sem retenção é necessária para proteger a aeronave que entra em um padrão de espera usando uma entrada paralela com um vento cruzado que está empurrando-a para longe do curso de retenção para o lado sem retenção durante esse primeiro minuto inicial.

Fim de RANT

Não há uma resposta simples e simples para isso. Como o Critérios de Padrão de Posse da FAA explica, eles realmente têm 31 conjuntos pré-definidos de dimensões para diferentes altitudes:

2-9. SIZE AND NUMBERING. There are 31 holding airspace sizes. Each is related to one or more even-numbered altitudes/flight levels and is identified by a template number for easy reference.

2-10. TEMPLATES-SCALING AND TRACING. Templates numbered to correspond with pattern numbers were developed in sectional chart scale (1:500,000) and should be used to determine protected holding airspace.

Parece que muitas variáveis foram levadas em conta, como mencionado em este comentário da FAA :

31 holding pattern templates were developed to fit over 100 different combinations of indicated airspeed (IAS), altitude, and distance from facility in the case of ground-based navaids. Averaged seasonal winds aloft were part of this extensive 1964 evaluation

O Capítulo 2, Seção 1 da Ordem fornece mais detalhes sobre esses fatores. A ordem também contém instruções para criar um modelo manualmente e lista todas as dimensões necessárias para definir o espaço aéreo protegido (consulte a página 2-16, tabela 3). É muita informação para mostrar aqui (e a marcação SE não suporta tabelas), mas há um intervalo muito grande de valores, por exemplo:

• O modelo 1 tem um comprimento total de 11,6 nm e largura de 6,7 nm
• O modelo 4 tem 14,4 nm e 8,8 nm (conforme mostrado esta resposta para outra pergunta)
• O modelo 16 tem 34,7 nm e 21,0 nm
• O modelo 31 tem 84,9 nm e 57 nm

Os maiores padrões de retenção são adequados para uso onde é necessário manter em velocidades mais altas do que as normais; até 280 kts.