Come si fermano gli aerei?

Un aereo commerciale è in avvicinamento per l’atterraggio. Sta volando a circa 145 miglia all’ora. Il pilota volante tira indietro delicatamente sulla colonna di controllo per rallentare il tasso di affondamento e flare per l’atterraggio. Le ruote toccano in una nuvola di gomma bruciata. Il carrello di atterraggio e le ruote assorbono l’impatto del massiccio velivolo.

E poi, come si ferma esattamente? E quanta parte di quell’azione frenante viene eseguita dai piloti, rispetto a un sistema automatizzato integrato nell’aereo?

Ho controllato con Chris Brady, un Boeing 737 di lunga data e Airbus A320 pilota in Europa, che gestisce il sito tecnico Boeing 737 e pagina Facebook.

Ha spiegato che la frenata proviene da tre fonti: spoiler a terra, freni a disco delle ruote e propulsori inversi.

Spoiler a terra

In generale, quando le ruote toccano il suolo, una serie di spoiler si alza rapidamente, il che uccide l’ascensore fornito dalle ali. (Ci sono due set visti nell’immagine qui sotto: spoiler a terra che si distribuiscono solo all’atterraggio e spoiler che vengono utilizzati in volo come freni di velocità e all’atterraggio.) Mentre gli spoiler forniscono un po ‘ di resistenza, il loro scopo principale è quello di fermare l’aereo dal volare effettivamente, mettendo tutto il peso sul carrello di atterraggio e, a sua volta, rendendo i freni molto più efficaci.

Prima di atterrare, quando il carrello di atterraggio è abbassato, i piloti armano gli spoiler a terra per distribuire automaticamente in touchdown.

“Potremmo farlo manualmente, ma comporterebbe lo spostamento rapido delle mani durante il tiro di atterraggio, che non è mai una buona idea in quanto si potrebbe spostare accidentalmente la leva sbagliata”, ha detto Brady. “Tornando indietro a lungo ci sono stati incidenti in cui i piloti hanno ritirato accidentalmente il carrello di atterraggio dopo l’atterraggio, quindi gli spoiler di terra sono stati fatti per auto-distribuire per evitare questo scenario imbarazzante. Inoltre, se gli spoiler sono armati per la distribuzione automatica, verranno distribuiti più velocemente e non verranno dimenticati.”

Ha colpito i freni

Gli aerei altamente-hanno costruito, freni a disco multipli fatti di un materiale del carbonio-acciaio. I produttori includono Honeywell e Goodrich, parte di Collins Aerospace. In generale, i freni sono composti da dischi che ruotano con la ruota e dischi separati che sono fissi. Quando viene applicata la pressione-e sotto si vede la pressione applicata dal disco fisso destro su tutti i dischi-l’intero gruppo si comprime per creare l’azione di frenata. I freni in carbonio sono standard oggi; si raffreddano più velocemente dei freni in acciaio (il loro predecessore) e possono pesare fino a 700 libbre in meno. Ciò rappresenta un significativo risparmio di peso per le compagnie aeree.

Autobrakes

I freni delle ruote sono solitamente selezionati per attivarsi automaticamente dopo l’atterraggio, ha spiegato Brady. Questi sono chiamati “autobrake”. Brady dice che tutti gli aerei di linea hanno diversi livelli di autobrake “severità”. L’equipaggio deciderà quale è il più appropriato da utilizzare per ogni atterraggio a seconda di fattori come la lunghezza della pista, se è bagnata o asciutta, o se i piloti vogliono uscire dalla pista in un punto particolare. “Per una breve pista bagnata è possibile selezionare autobrake 3, o MED sull’Airbus. Per una pista asciutta lunga potreste selezionare il autobrake 1 o BASSO sull’Airbus, ” Brady dice.

“Per la parte iniziale della frenata, diciamo fino a circa 70 nodi, abbiamo lasciato il autobrakes fare il lavoro, ma dopo che abbiamo per andare in punta freni a sganciare l’autobrake,” Brady dice. Di conseguenza, all’inizio, il pilota che vola non calpesta la parte superiore dei pedali del timone, che vengono utilizzati per azionare il timone dell’aereo o, se premuto con le dita dei piedi, i freni della ruota.

“Questa transizione dall’autobrake ai freni manuali può essere abbastanza difficile da eseguire senza intoppi, specialmente in caso di vento trasversale, poiché sterzerai l’aereo con i pedali del timone e poi dovrai premere uniformemente sulle cime dei pedali del timone per disattivare gli autobrake e avviare la frenata manuale”, ha detto Brady.

Come passeggero, a volte si può sentire una scossa come questo accade, se il pilota non è stato in grado di farlo senza problemi.

Spinta inversa in azione

L’elemento finale dell’azione frenante sono gli inversori di spinta. In un moderno motore turbofan ad alto bypass, un pieno 90 percento dell’aria che passa attraverso il motore viene semplicemente aspirato, accelerato e spinto fuori dal motore senza mescolarsi con il carburante. In questi motori, i condotti sul lato del motore si aprono e dirigono l’aria verso l’esterno e quasi in avanti, di fronte alla direzione di marcia. Questa è chiamata spinta inversa a flusso freddo e fa parte del design del motore della maggior parte dei motori moderni. (Potresti aver visto anche i propulsori inversi in stile clam-shell su velivoli più vecchi, che coprono la parte posteriore del motore.)

“La spinta inversa viene sempre selezionata manualmente”, afferma Brady. “Tiriamo indietro le leve di spinta e quindi solleviamo il selettore di spinta inversa. Possiamo quindi controllare la quantità di spinta inversa che applichiamo in modo appropriato alle condizioni di atterraggio.”

Ha spiegato che al giorno d’oggi, dove possibile, i piloti cercano di portare la spinta inversa al minimo, che è meno rumorosa, più silenziosa in cabina — che aiuta a evitare il nervosismo in alcuni passeggeri — e utilizza meno carburante ed è quindi ecologico. Tuttavia, se necessario, il pilota può riavvolgere il motore per offrire una spinta inversa completa – vale a dire, far sì che il motore generi più potenza e la ventola giri più velocemente, ma con l’effetto di dirigere quella forza in avanti per arrestare il rotolo. (Abbastanza contro-intuitivo, calpestando il gas per rallentare.)

Il bagliore arancione di un rotolo di decollo interrotto

I produttori di aeromobili testano l’azione frenante come parte del processo di certificazione. Ad esempio, ecco il filmato di Boeing che prova i freni su un Boeing 747-8 completamente alimentato al suo massimo peso al decollo. I piloti strozzato fino a piena potenza e ha proceduto a rotolare giù per la pista, ma poi interrotto il decollo. I freni in carbonio da soli fermano il rotolo, senza propulsori inversi dispiegati. L’azione frenante riscalda le pastiglie dei freni fino a 1.400 gradi Celsius, o 2.550 Fahrenheit, che è abbastanza tostato. Puoi vedere i freni riscaldati in arancione brillante nella gif qui sotto. Le gomme sono state sciolte, i freni sono stati distrutti, ma l’aereo si è fermato completamente, proprio come previsto.

Mike Arnot è il fondatore di Boarding Pass NYC, un marchio di viaggi con sede a New York, e un pilota privato.

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