Hoe weet een piloot wanneer het vliegtuig moet dalen?
Bij een daling is een goede timing belangrijk. Te vroeg dalen zorgt ervoor dat je te lang laag vliegt, waardoor er meer geluidsoverlast ontstaat en je meer brandstof verbruikt. Dat laatste gebeurt omdat een laagvliegend vliegtuig te maken krijgt met meer luchtweerstand. Bovendien is de kans op een ongeval groter bij laag vliegen.
Te laat dalen is natuurlijk ook weer niet de bedoeling. Je krijgt dan een oncomfortabele landing met onnodige bochten en hoge snelheden. Voor een piloot is het dus belangrijk om te weten wanneer je het beste kunt beginnen met dalen.
The rule of 3
In de luchtvaart is ‘the rule of 3’ leidend bij een daling. Deze vuistregel geeft aan dat een vliegtuig het beste kan dalen onder een hoek van 3 graden. Hierdoor start de daling niet te vroeg en niet te laat, zodat alles zo efficiënt mogelijk verloopt. Om ervoor te zorgen dat het vliegtuig daalt onder deze hoek van 3 graden, moet de piloot dus op het juiste moment de daling inzetten. Dit wordt ook wel de ‘top of descent’ genoemd en is een belangrijk punt. Als de piloot te vroeg is, dan wordt de hellingshoek kleiner dan 3 graden en vlieg je te lang laag. Mist de piloot de ‘top of descent’, dan wordt de hellingshoek groter dan 3 graden en wordt er te laat gestart met dalen.
De figuur is niet op schaal. Een hoek van 3 graden is veel minder steil, de afstanden zijn daardoor veel groter.
Tangens
Het beginpunt van de daling kan worden berekend met behulp van de tangens! Stel dat het vliegtuig op 30.000 voet vliegt (ongeveer 9 kilometer hoog). Hieronder zie je de situatie in een schets weergeven. Zoals je ziet is dit een rechthoekige driehoek en moet het vliegtuig over de schuine zijde gaan dalen onder een hellingshoek van 3 graden. De piloot moet daarom de aanliggende zijde weten om precies op het juiste moment de daling vanaf 30.000 voet in te zetten.
We hebben te maken met de overstaande en aanliggende zijde (TOA), dus we hebben hier de tangens voor nodig. Hieronder zie je de berekening. De piloot moet de daling dus inzetten op 572.434 voet, ofwel ongeveer 175 km vanaf het vliegveld. Vandaar dat je boven België al begint met dalen als je vanuit Portugal naar Schiphol vliegt!
Hoe blijft het vliegtuig op het 3 graden pad?
Als de piloot weet wanneer de daling moet worden ingezet, moet de piloot ervoor zorgen dat het vliegtuig op die 3 graden blijft vliegen. In de lucht ziet de piloot natuurlijk geen lijn met een hellingshoek van 3 graden lopen. Hoe weet de piloot dan of het vliegtuig op de goede koers zit? Dit wordt gedaan met de zogeheten ‘Rate of Descent’. Dit geeft aan hoe snel je per minuut moet dalen. Deze snelheid kan je weer met de tangens berekenen.
Stel dat de piloot met een horizontale snelheid van 100 knopen vliegt (ongeveer 185 km/uur). Met de tangens kun je berekenen dat de piloot moet dalen met 5,2 knopen, wat overeenkomt met een kleine 10 km/uur of 531 voet per minuut. Iedere minuut moet het vliegtuig dus 531 voet zijn gedaald.
Zijn piloten dan de hele tijd aan het rekenen?
In de praktijk wordt er meestal gewerkt met vuistregels.
Veel piloten houden de volgende vuistregel aan: streep drie nullen van de hoogte weg en vermenigvuldig met drie om de top of descent in zeemijlen te berekenen. Stel we vliegen op een hoogte van 30.000 voet, dan krijgen we na het wegstrepen van drie nullen (delen door 1000) en vermenigvuldigen van 3 een top of descent van 90 zeemijlen.
Laten we even checken met de tangens of deze vuistregel klopt. Hierboven hadden we berekend dat de top of descent bij een hoogte van 30.000 voet de top of descent 572.434 voet moet zijn (185 km). Om dit naar zeemijlen om te zetten moeten we nog delen door 6076 (1 zeemijl is ongeveer 6076 voet) en dan kom je uit op ongeveer 94 zeemijl. Dat is grofweg 90 zeemijl en dus klopt de vuistregel redelijk.
Hieronder hebben we deze berekening uitgeschreven
De vuistregel was: drie nullen wegstrepen (delen door 1000) en vermenigvuldigen met 3. Dat komt neer op vermenigvuldigen met een factor 0,003. De berekening hierboven kan je omschrijven om te zien waar de vuistregel wiskundig vandaan komt.
Misschien denk je nu: en de boordcomputer in het vliegtuig dan? De boordcomputer kan natuurlijk alles voor de piloten berekenen, maar nu weet je wel precies hoe dit wordt berekend: met de tangens! Toch zijn er veel piloten die het ook zelf checken, sommigen met de vuistregel en anderen zelfs met hand. Het is als piloot ook fijn om niet 100% afhankelijk te zijn van de computer en het kan nooit kwaad om de boordcomputer zo af en toe te checken!
Snelheid en wind
We hebben hierboven gezien dat de tangens een belangrijke rol speelt bij het landen van een vliegtuig en het berekenen van de ‘top of descent’: het punt waar de daling moet worden ingestart. Bij een hoogte van 30.000 voet kwamen we uit op 572.434 voet, ofwel 94 zeemijl. In werkelijkheid moet er ook nog gecorrigeerd worden voor heel wat factoren zoals de wind, de snelheid, het gewicht, de luchtdruk en de temperatuur.
Laten we eens kijken naar de snelheid. Tijdens de daling moet het vliegtuig, naast dalen, ook minderen in snelheid. Remmen met een vliegtuig in de lucht werkt uiteraard anders dan bijvoorbeeld remmen met een auto waarbij de wielen stoppen met draaien. Je kan normaal gesproken snelheid minderen door gas te minderen, maar de motoren zijn tijdens de daling al uitgeschakeld.
Hoe rem je dan af? Door het vliegtuig wat omhoog te sturen. Dit heeft wel gevolgen voor het uitgestippelde pad van 3 graden. Als het vliegtuig iets omhoog uitwijkt, moet er extra afstand ingecalculeerd worden om uiteindelijk weer op het pad van 3 graden uit te komen. Hieronder is dat schematisch weergeven.
Ook hier zijn weer handige vuistregels voor. Voor iedere 10 knopen snelheidsvermindering komt er één zeemijl horizontale afstand bij. Stel dat het vliegtuig eerst met een snelheid van 250 knopen vliegt en moet landen met een snelheid van 200 knopen. Er moet dan nog 50 knopen aan snelheid worden verminderd en is er dus 5 zeemijl extra nodig. In het voorbeeld van een hoogte van 30.000 voet wordt de nieuwe top of descent dan 94 + 5 = 99 zeemijl.
Voor de wind is de vuistregel hetzelfde. Bij een windje mee van 10 knopen komt er 1 zeemijl extra en bij een tegenwind van 10 knopen gaat er 1 zeemijl af.
-
K.Haroon, Managing a descent profile.
Interview met piloten.