Accelerate-Stop Distance

Mesmo entre os pilotos mais experientes, é comum a crença de que a Distância de Aceleração e Parada (Accelerate-Stop Distance — ASD) não inclui margens de segurança, sendo o valor exato demonstrado nos ensaios de certificação.

O objetivo deste artigo é detalhar a Accelerate-Stop Distance e apresentar quais são as margens disponíveis para os pilotos.

Mas o que é a distância de aceleração e parada?

O que diz o requisito de Accelerate-Stop Distance?

Segundo o FAR 25.109 Accelerate-stop distance, a FAA define que a distância para acelerar e parar a aeronave em uma rejeição de decolagem em pista seca deve ser sempre a maior obtida em dois cenários, sendo eles:

Cenário 1: Considera a falha do motor crítico (Vef).

1. Aceleração com todos os motores operando do ponto de início da corrida até a velocidade da falha do motor crítico (Vef),
2. Aceleração da Vef até a velocidade máxima atingida na rejeição, considerando que o motor crítico falhou na Vef e que a primeira ação do piloto para abortar ocorreu na V1,
3. Desceleração do ponto de velocidade máxima (V1) até a parada completa da aeronave,
4. Margem Adicional: Uma distância equivalente a 2 segundos na velocidade V1.

Cenário 2: Considera uma rejeição de decolagem não motivada por falha de motor.

1. Aceleração até a V1 com todos os motores operando normalmente,
2. Desceleração da V1 até a parada completa da aeronave com os motores operando em idle (marcha lenta),
3. Margem Adicional: Distância equivalente a 2 segundos na velocidade V1.

E para pistas molhadas?

Já para pistas molhadas, a Accelerate-stop distance é a maior dentre as seguintes distâncias:

• A maior distância obtida entre os cenários 1 e 2 definidos acima,

A força de parada proveniente dos freios das rodas nunca poderá exceder:

• A força de parada dos freios das rodas determinada para atender aos requisitos do § 25.101(i) e do parágrafo (a) desta seção; e
• A força resultante do coeficiente de atrito de frenagem em pista molhada determinado de acordo com os parágrafos (c) ou (d) desta seção, conforme aplicável, levando em consideração a distribuição da carga normal entre as rodas com e sem freio na posição de centro de gravidade mais desfavorável aprovada para a decolagem.

O coeficiente de atrito de frenagem em pista molhada para uma pista molhada lisa (smooth wet runway) é definido como uma curva do coeficiente de atrito em função da velocidade em relação ao solo (ground speed) e deve ser calculado como segue:

A critério do requerente, um coeficiente de atrito de frenagem em pista molhada mais elevado pode ser utilizado para superfícies de pista que tenham sido ranhuradas (grooved) ou tratadas com camada de atrito poroso (porous friction course). Para pistas ranhuradas e com camada de atrito poroso, o coeficiente de atrito de frenagem em pista molhada é definido como:

1. 70 por cento do coeficiente de atrito de frenagem em pista seca utilizado para determinar a distância de aceleração e parada em pista seca; ou
2. O coeficiente de atrito em pista molhada definido no parágrafo (c) desta seção, com a exceção de que uma eficiência específica do sistema anti-skid, se determinada, seja adequada para uma pista molhada ranhurada ou com camada de atrito poroso, e o coeficiente de atrito de frenagem máximo pneu-solo em pista molhada é definido como:

Exceto conforme previsto no parágrafo (f)(1) desta seção, meios distintos dos freios das rodas podem ser utilizados para determinar a distância de aceleração e parada se tais meios:

1. Forem seguros e confiáveis;
2. Forem utilizados de modo que resultados consistentes possam ser esperados sob condições normais de operação; e
3. Forem de forma que não seja exigida habilidade excepcional para controlar o avião.

Os efeitos do empuxo reverso disponível:

• Não devem ser incluídos como meio adicional de desaceleração ao determinar a distância de aceleração e parada em pista seca; e
• Podem ser incluídos como meio adicional de desaceleração, utilizando os procedimentos recomendados de empuxo reverso, ao determinar a distância de aceleração e parada em pista molhada, desde que os requisitos do parágrafo (e) desta seção sejam atendidos.

O trem de pouso deve permanecer estendido durante toda a distância de aceleração e parada.

Se a distância de aceleração e parada incluir uma zona de parada (stopway) com características de superfície substancialmente diferentes das da pista, os dados de decolagem devem incluir fatores de correção operacional para a distância de aceleração e parada. Os fatores de correção devem levar em conta as características específicas da superfície da stopway e as variações nessas características com as condições meteorológicas sazonais (tais como temperatura, chuva, neve e gelo) dentro dos limites operacionais estabelecidos.

Uma demonstração por ensaio em voo da distância de aceleração e parada com a energia cinética máxima dos freios deve ser conduzida com não mais do que 10 por cento da faixa de desgaste de freio permissível remanescente em cada um dos freios das rodas do avião.

O fator humano e o reflexo na certificação da aeronave

Um dos racionais por trás da aplicação de margens de segurança está na diferença de condições e premissas entre o ensaio e um evento real. Durante os ensaios, os pilotos já sabem, por exemplo, que irão rejeitar a decolagem quando chegar o momento previsto, conforme a referência normativa aplicável a esse procedimento. Nesse caso, não existe, portanto, o elemento surpresa. Além disso, o nível de destreza e capacidade desses pilotos não refletem a média do universo de pilotos que irão operar a frota de determinada aeronave ao longo do seu ciclo de vida.

Outro aspecto a ser considerado, está ligado ao tempo de reação do ser humano diante de uma condição não prevista, o qual varia de uma pessoa para outra. Isso ocorre devido a diferenças na velocidade com que o cérebro processa informações, combinadas com a idade, o nível de cansaço e estresse e o estilo de vida.

Conforme descrito a seguir, os critérios de ensaio definidos pelos regulamentos aeronáuticos aplicáveis, levam em consideração os aspectos mencionados acima.

Para um melhor entendimento de como esses critérios são aplicados e necessário compreender como a distância de aceleração e parada é obtida a partir dos ensaios. Nesse contexto, faz-se necessário definir as seguintes velocidades:

• VEF: Velocidade na qual o motor crítico se torna inoperante.
• V1: Velocidade na qual o piloto reconhece e reage à falha de motor, tomando a primeira ação para parar a aeronave.

De acordo com o CFR (Code of Federal Regulations), Parte 25, requisito 25.109 e a AC (Advisory Circular) 25-7D, Seção 25.107, a ASD é definida como sendo a maior entre as duas distâncias a seguir:

1) ASD com um motor inoperante.
Essa distância é o resultado da soma das seguintes parcelas:

• Distância necessária para acelerar a aeronave de um ponto em repouso até a VEF numa pista seca;
• Distância que permita a aeronave continuar acelerando após a VEF por, no mínimo, um segundo, com um motor inoperante, até que a V1 seja atingida;
• Distância equivalente a dois segundos em velocidade constante na V1, para decolagem em pista seca; e
• Distância necessária para a parada total da aeronave em uma pista seca, a partir da velocidade atingida no item anterior.

2) ASD com todos os motores operantes.
Essa distância é o resultado da soma das seguintes parcelas:

• Distância necessária para acelerar a aeronave de um ponto em repouso até a V1;
• Distância equivalente a dois segundos na V1 para decolagem em pista seca;
• Distância necessária para parar a aeronave em uma pista seca, a partir da velocidade atingida no item anterior, com todos os motores operando.

Sobre as referências normativas mencionadas, o CFR Parte 25 contém os requisitos para a certificação de aeronaves civis, categoria transporte, ao passo que a AC25-7D estabelece um guia com os meios aceitáveis pela autoridade para a realização dos testes de certificação.

Considerando o caso de falha de motor (engine failure), a figura abaixo se propõe a representar visualmente a diferença entre a ASD demonstrada no teste para certificação e a ASD calculada de acordo com o conceito acima.

Na representação superior, logo após a VEF (engine failure), o piloto inicia as ações para parar a aeronave, conforme instruído a fazer durante o teste.
Já na representação inferior, após a VEF, a aeronave continua acelerando por pelo menos um segundo, permanece dois segundos em velocidade constante (V1) e, só então, começa a desacelerar visando a parada total.

É importante ressaltar que o tempo decorrido entre a falha do motor e o atingimento da V1 (primeiro segmento na imagem), será sempre maior ou igual a um segundo, mesmo que nos testes tenha sido possível demonstrar um tempo inferior a um segundo (tempo de reação do piloto). Essa possível diferença que, assim como os dois segundos em velocidade constante após a V1, também decorre tempo de reação humana, é visualmente representada na imagem, quando se compara o tamanho do primeiro segmento entre os dois casos (Teste x AFM).

Outro ponto a ser destacado é que, mesmo os ensaios sendo realizados em condições mais controladas que as da operação do dia a dia, entre os resultados observa-se uma variância nas amostras coletadas, particularmente na velocidade de rejeição e na distância de parada. Isso é natural já que, entre dois testes seguidos, não é possível assegurar que 100% das condições sejam exatamente iguais, mesmo sendo realizados pelo mesmo piloto.
Além disso, considerando testes feitos por diferentes pilotos de ensaio, os aspectos relacionados à destreza e capacidade psicomotora, comentados anteriormente, também se aplicam a eles próprios e, consequentemente, irão influenciar no desempenho da aeronave em caso de rejeição de decolagem. Isso também contribui para a dispersão nos resultados obtidos.

Quando, após a realização dos testes e tratamento dos resultados, a dispersão descrita acima se torna evidente, a AC25-7 recomenda que, após o tratamento dos resultados, sejam aplicados fatores ou incrementos para ajustar as distâncias e velocidades que irão ser apresentadas no AFM. Esse efeito se manifesta nos dois últimos segmentos representados acima. Na pista inferior eles contemplam um acréscimo sobre os valores da pista superior, referente à essa dispersão.

Por fim, vale frisar que a análise em torno dessa dispersão de valores é realizada separadamente para diferentes configurações da aeronave, incluindo peso, tração de decolagem etc. Isso faz com que as margens adicionais para contemplar os efeitos em cada caso em particular sejam mais coerentes com o que se verifica em nos testes para cada um deles.

As condições da pista

A pista utilizada durante os ensaios possui uma condição em termos de superfície do pavimento e sua textura que não serão os mesmos nas pistas dos aeroportos onde aeronave irá operar, quando em serviço.

No que se refere à irregularidade da superfície, parte desse efeito é considerado por meio de correções de declividade. Porém, tais correções não levarão em conta imperfeições no pavimento, fruto do desgaste natural que vai se manifestando ao longo do tempo, com o uso. Um exemplo desse desgaste está na desagregação da camada asfáltica. Embora isso seja objeto de inspeções e ações de manutenção corretiva conduzidas pela administração aeroportuária, nem sempre elas são realizadas conforme previsto.

Já a textura inclui a questão da rugosidade da superfície, bem como a presença de borracha, os quais têm relação direta com o coeficiente de atrito. Aqui novamente estamos falando de condições em que as pistas encontradas na prática se diferem da pista considerada nos ensaios. Muito embora sejam previstas ações para medição de coeficiente de atrito e remoção da borracha em aeroportos dotados de recursos para tal, infelizmente essa não é a realidade de boa parte deles. Ainda que os modelos matemáticos por trás dos cálculos permitam considerar um coeficiente de atrito que represente determinadas condições no geral, permitindo diferenciar pista seca de pista molhada ou pista contaminada, muitas vezes isso não reflete a realidade. É o caso, por exemplo, em que se tem um emborrachamento significativo, a ponto de deteriorar ainda mais o coeficiente de atrito se a pista estiver molhada. Ou seja, nesse caso é necessário adotar um coeficiente de atrito menor do que o que se teria se a pista estivesse molhada, porém sem emborrachamento na superfície.
Nesses casos, cabe ao operador perceber que ele precisa considerar no cálculo um tipo de condição mais crítica em termos de condição de frenagem da aeronave. Na prática isso significa a adoção dos dados do AFM aplicáveis a um coeficiente de atrito menor a ponto de representar a condição apresentada, sendo recomendável sempre ser conservativo e considerar o pior cenário. Um exemplo é assumir que toda a pista está escorregadia quando molhada ao invés de reduzir isso a uma parte apenas, onde existe a maior presença de borracha.

Conclusão

Com base no exposto, é possível concluir que a ASD calculada, ou seja, a que é obtida via o AFM (Airplane Flight Manual), considera alguns incrementos em relação à demonstrada nos testes para a certificação, o que garante uma margem de segurança para a operação em caso de decolagem abortada na V1. Esses critérios são referentes a fatores humanos, especificamente no que tange ao tempo de reação dos pilotos após a percepção da falha e às dispersões nos valores obtidos a partir dos testes. As margens aplicáveis a partir daí são de responsabilidade do fabricante e devem receber a aprovação da autoridade aeronáutica responsável pela certificação do produto.

Adicionalmente, a fim de contemplar as condições da pista, os operadores precisam fazer uma análise criteriosa das condições reais e adotar os dados de AFM compatíveis com elas. Nesse caso, a responsabilidade recai sobre o operador, ao considerar na análise de pista uma condição que retrate a realidade observada no momento da operação.

O coeficiente de atrito de frenagem máximo entre o pneu e solo em pista molhada deve ser ajustado para levar em consideração a eficiência do sistema anti-skid em pista molhada. A operação do sistema anti-skid deve ser demonstrada por meio de ensaios em voo em uma pista molhada lisa, e sua eficiência deve ser determinada.

A menos que uma eficiência específica do sistema anti-skid seja determinada a partir de uma análise quantitativa dos ensaios em voo em pista molhada lisa, o coeficiente de atrito de frenagem máximo entre o pneu e solo em pista molhada determinado no parágrafo (c)(1) desta seção deve ser multiplicado pelo valor de eficiência associado ao tipo de sistema anti-skid instalado no avião: