Windshear

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

1/24

WINDSHEAR

CONTEÚDO

Introdução Condições Meteorológicas de Windshear Lições Aprendidas de Casos de Windshear

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

2/24

I - INTRODUÇÃO No período de 1964 a 1986 ocorreram, pelo menos, trinta e dois acidentes e incidentes, no mundo todo, os quais o Windshear foi Identificado como sendo fator contribuinte. Tais acidentes e Incidentes resultaram em mais de seiscentas mortes e várias vítimas não fatais. Há evidências de que, se além desses, fossem somados os casos não documentados e, ainda, as estatísticas da aviação geral, ou valores seriam muito maiores.

Devido à séria natureza do problema, o "National Research Council" foi incumbido pelo Ministério dos Transportes dos EUA de estudar o problema de windshear. A principal conclusão foi que havia total falta de programas efetivos de treinamento para os pilotos. Em decorrência disso, a Federal Aviation Administration (FAA) coordenou o desenvolvimento de um completo Sistema de Treinamento de Windshear.

II - CONDIÇÕES METEOROLÓGICAS DE WINDSHEAR Variações de vento a baixa altitude sempre se constituíram em sério risco para aeronaves durante decolagens e aproximações. Essas situações podem resultar de 'uma variedade das condições, tais como: topografia, inversões de temperatura, brisas marítimas, sistemas frontais, ventos fortes de superfície, e da mais violenta forma de variações de vento que são os "thunderstorms".

1 - Definições

Windshear - qualquer mudança rápida na direção ou na velocidade do vento.

Windshear severo - uma mudança rápida na direção ou velocidade do vento, causando variações na velocidade da aeronave, superiores a 15 kt ou variações de velocidade vertical superiores a 500 ft/min.

Windshear de proa crescente - windshear no qual o aumento do vento de proa causa um aumento da velocidade da aeronave (IAS).

Windshear de proa decrescente - windshear no qual a diminuição do vento de proa causa uma diminuição da velocidade da aeronave (IAS).

Windshear de cauda decrescente - windshear no qual a diminuição do vento de cauda causa um aumento da velocidade da aeronave (IAS).

Windshear de cauda crescente - windshear no qual o aumento do vento de cauda causa uma diminuição da velocidade da aeronave (IAS).

2 - Identificação das Condições Favoráveis

Ocorrência de windshear ou microburst em fenômenos meteorológicos:

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

3/24 • Condições convectivas (trovoadas, pancadas fortes de chuva e neve)........................... 65% • Sistemas frontais.............................................................................................................. 15% • Ventos de superfície (fortes ou de rajada)....................................................................... 5% • Jet streams de baixa altitude (faixa estreita de fortes ventos associados a uma inversão de temperatura, próxima ao solo).................................................................. 5% • Outras causas (Inversões de temperatura, ondas orográficas, circulação de brisas marítimas, causas desconhecidas)............................................................................... 10%

Um exame dos acidentes e incidentes reportados mundialmente de 1959 a 1983 identifica cinqüenta e um eventos relacionados com windshear, assim descritos.

3 - Análise dos Principais Fenômenos

A seguir são analisadas as características de cada um dos fenômenos meteorológicos associados a windshear: a) Thunderstorms Existem dois tipos básicos de thunderstorms, os convectivos e os frontais.

Os do tipo convectivo aparecem distribuídos aleatoriamente em zonas de ar turbulento e se desenvolvem a partir de áreas da superfície da terra, que recebem maior aquecimento solar. O ar aquecido sobe e se resfria formando nuvens do tipo cumulus. Na fase seguinte de seu desenvolvimento, uma precipitação ocorre na parte superior destas nuvens e cai à terra. A precipitação assinala ao piloto o início da fase madura do cumulus e a presença de correntes descendentes de ar. Aproximadamente uma hora após o início da precipitação, a corrente quente ascendente é interrompida pela chuva. A fonte de calor é removida pelo resfriamento da terra e o thunderstorm se dissipa.

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

4/24

Muitos thunderstorms desse tipo produzem uma rajada frontal (guest front) como resultado da corrente descendente e do espalhamento do ar resfriado pela chuva. Essas rajadas são usualmente muito turbulentas e podem criar sérios riscos às aeronaves durante decolagens e aproximações.

Thunderstorms frontais estão usualmente associados a sistemas meteorológicos tais como frentes e ventos convergentes. Eles formam linhas de instabilidade, duram varias horas, produzem chuva forte (eventualmente granizo) além de fortes rajadas

A principal distinção entre esse tipo mais severo de thunderstorm e o anteriormente descrito é a presença de grandes variações de velocidade e direção do vento, no plano horizontal, em diferentes altitudes dentro da formação. Isso faz com que esse tipo de formação seja verticalmente inclinada. Desta forma a precipitarão ocorre em lugar diferente daquele da corrente quente ascendente permitindo um tempo de duração bastante maior. O fluxo de ar dentro da formação é acelerado a velocidades verticais muito maiores, o que resulta numa velocidade horizontal do vento maior na superfície.

A corrente descendente típica de um thunderstorm frontal atinge uma área bastante grande, variando de uma a cinco milhas em diâmetro. Essa corrente descendente ao atingir a superfície espalha-se, produzindo grandes variações na velocidade horizontal do vento.

Apesar dessas variações próximas à superfície ocorrerem numa área bastante grande, o que diminui seus efeitos, os thunderstorm frontais representam um risco potencial para as aeronaves e devem ser evitados. A figura a seguir mostra o numero médio anual de dias de thunderstorms no mundo. O Brasil encontra-se numa das regiões de maior ocorrência desse tipo de formação, variando da Amazônia com duzentos dias por ano até o Sul com noventa dias por ano. A média nos EUA é de quarenta dias por ano.

Assim, pode-se concluir que os trópicos são as regiões de maior potencial de risco para a ocorrência do Windshear. Todavia, devido à baixa freqüência de tráfego aéreo nessas regiões, ou ainda, pela atribuição de acidentes causados por ,windshear a outros fatores, um número menor de eventos foi reportado nessas regiões. Uma análise detalhada dos casos reportados nos

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

5/24

EUA entretanto, permite concluir por uma evidente correlação entre a ocorrência de thunderstorms e o número de acidentes devidos a Windshear. b) Microbursts Da investigação de acidentes devidos a windshear, e de pesquisas meteorológicas, foram identificadas correntes descendentes possantes e concentradas, conhecidas como microbursts.

Os microbursts podem surgir em qualquer condição meteorológica convectiva (thunderstorms, chuvas, virga). Observações demonstraram que aproximadamente 5% dos thunderstorms produzem microbursts. Quando a descendente atinge o solo, espalha-se horizontalmente e pode formar um ou mais anéis horizontais do vértice). A região do espalhamento (outflow) tem, tipicamente, diâmetros que vão de uma a duas milhas e os vórtices podem atingir até 2.000 pés de altura.

Nem sempre o ar descendente espalha-se simetricamente, podendo gerar um microburst assimétrico. Nesse caso, não ocorrerá um aumento significativo da velocidade quando uma aeronave entrar na área de espalhamento, ou então, poderá ser bem menor que a subseqüente perda da velocidade quando sair do microburst.

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

6/24

Pode ocorrer mais do que um microburst na mesma formação. Os pilotos devem estar atentos para a ocorrência de outros microbursts mesmo que um deles já tenha sido encontrado ou reportado. Se vários microbursts estão presentes, uma série de vórtices podem formar-se perto do solo. Condições associadas com estes vórtices podem produzir poderosas ascendentes e espirais em adição às descendentes.

As velocidades do vento aumentam durante aproximadamente cinco minutos depois que um microburst atinge inicialmente o solo. O encontro de um microburst no estágio inicial de sua formação pode não ser significativo para o piloto, entretanto, a mesma situação, alguns poucos minutos mais tarde, pode produzir variações de velocidade duas ou três vezes maiores. Normalmente a dissipação de um microburst ocorre de dez a vinte minutos após o contato inicial da descendente com o solo.

Medições efetuadas indicam que as variações da velocidade do vento, que podem ser encontradas quando voando através de um microburst em seu estágio de maior intensidade, são da ordem de 45 kt. Entretanto, diferenças de velocidade do vento de quase 100 kt foram detectadas em acidentes nos aeroportos de Dallas e Denver (EUA). “É FUNDAMENTAL AO PILOTO RECONHECER QUE É IMPOSSÍVEL ESCAPAR DE MICROBURSTS DE INTENSIDADE MÉDIA A ALTA, INDEPENDENTEMENTE DA TÉCNICA UTILIZADA”

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

7/24

Deve-se notar que até mesmo windshears que estavam dentro da capacidade de desempenho das aeronaves tem causado acidentes.

Microbursts podem ser associados tanto a chuva pesada, como nos thunderstorms, quanto a precipitações leves que estejam associadas a nuvens convectivas. Além disso, microbursts tem ocorrido em condições de relativa baixa umidade como chuva leve ou virga (precipitação que se evapora antes de atingir o solo).

A formação de um microburst seco ocorre porque o ar abaixo da base de uma nuvem é muito seco e a precipitação gerada evapora-se.

Esta evaporação produz resfriamento do ar que, por diferença de densidades, desce. Com a continuação do processo de evaporação a descendente se acelera gerando um microburst.

Portanto, os pilotos são alertados para não voar debaixo de nuvens convectivas onde haja condições do virga.

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

8/24

III - LIÇÕES APRENDIDAS DE CASOS DE WINDSHEAR A análise de acidentes causados por Windshear tem ensinado valiosas lições sobre como reconhecer um windshear e sobre técnicas de pilotagem. Estudos de engenharia, meteorologia e testes em simuladores de vôo também contribuíram para criar informações adicionais. O resultado de todo esse conhecimento forma a base das precauções e técnicas recomendadas neste capítulo.

"A PRIMEIRA E MAIS IMPORTANTE LIÇÃO APRENDIDA É QUE A MELHOR DEFESA CONTRA UM WINDSHEAR É EVITÁ-LO." Na maior parte dos acidentes analisados, várias evidências estavam presentes, tais como boletins meteorológicos e sinais visuais que poderiam ter alertado os pilotos do perigo de ocorrência de windshear. Em todos os casos entretanto, essas evidências ou não foram reconhecidas ou não tomou-se nenhum ação. Os tripulantes devem procurar estar atentos aos sinais que possam alertá-lo para a provável existência de windshear e, a seguir, evitá-los.

1 - Reconhecimento de Penetração em Windshear • o reconhecimento pelo piloto de que está voando dentro de um Windshear, é difícil e geralmente é complicado pelas condições meteorológicas marginais • o tempo útil para reconhecimento e recuperação é pequeno, podendo chegar a um mínimo de cinco segundos.

• a coordenação entre tripulantes é essencial tanto para um imediato reconhecimento de penetração em windshear como para a recuperação.

2 - Técnicas de Pilotagem • a trajetória deve ser controlada com pitch (para isto pode ser necessária a aplicação de forças bastante grandes sobre comandos), • velocidades abaixo das normais devem ser aceitas mesmo em ocorrências de perda de sustentação.

Para chegar a essas conclusões, três tipos de ocorrências de windshear que resultaram em acidentes foram analisadas: durante a corrida de decolagem, após o “liftoff” e na aproximação.

Esses casos típicos e as lições que deles podem ser aprendidas são descritos a seguir com a apresentação de conclusões sobre ou efeitos do windshear nas aeronaves, seus sistemas e da descrição do impacto dessas lições no treinamento de simulador. a) Ocorrência de Windshear Durante a Decolagem, Após o "Liftoff"

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

9/24

Num acidente típico estudado, a aeronave encontrou um Windshear que provocou um crescente aumento do vento de cauda logo após o ponto de “liftoff”. Durante os primeiros cinco segundos a decolagem parecia normal mas a aeronave espatifou-se no solo após o final da pista, aproximadamente vinte segundos após ter decolado.

Em muitos casos de ocorrência de windshear após o “liftoff”, as tendências iniciais de variação de velocidade, pitch, velocidade vertical e altitude parecem ser normais.

Neste exemplo, a aeronave encontrou windshear antes de iniciar uma subida estabilizada, dificultando o reconhecimento da situação. Com a diminuição da velocidade, o pitch inicial foi reduzido para conseguir uma recuperação da velocidade. Com pitch menor, a capacidade de performance disponível não foi utilizada e a aeronave perdeu altitude. Quando o piloto apercebeu-

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

10/24

se do risco de choque com o solo, tentou uma recuperação para o pitch inicial. Isso requereu aplicação de grande força sobre a coluna de comando. Porém, a ação corretiva foi tomada muito tarde para prevenir o choque com o solo.

Reduzir o pitch para compensar uma diminuição de velocidade é o resultado da ênfase dada no passado à manutenção da velocidade.

A ação mais adequada à perda de velocidade e sustentação proveniente de windshear é tentar controlar o pitch, não permitindo que ele fique abaixo do normal. Somente com um controle apropriado do pitch e aceitando-se uma redução na velocidade é que pode-se evitar a degradação da trajetória do vôo.

Uma vez que a aeronave começa a desviar-se da trajetória ideal e é induzida a elevadas razões de descida, tornam-se necessárias margens extras de tempo e altitude para mudar-se a direção da trajetória.

No exemplo que está sendo comentado, a performance da aeronave não foi utilizada adequadamente por dois fatores; falta de reconhecimento da situação como proveniente de windshear e resposta inadequada.

Uma deterioração rápida da performance de subida pode não ser aparente para a tripulação, a menos que os instrumentos que indicam a trajetória vertical, sejam cuidadosamente monitoradas.

Somente cinco a quinze segundos são disponíveis para o reconhecimento e resposta a um windshear, Dessa forma é vital que o piloto possa reconhecer rapidamente uma condição de windshear. Esse reconhecimento requer coordenação entre os pilotos e "callouts" apropriados pelo piloto que não está voando (P N F)

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

11/24

b) Ocorrência de Windshear Durante a Corrida de Decolagem A análise de um acidente típico, onde ocorreu um aumento do vento de cauda durante a rolagem, mostrou que as indicações iniciais eram normais.

Devido ao vento de cauda crescente a aeronave comente atingiu a Vr nas proximidades do final da pista. Enquanto a aeronave deixava o solo, a componente de vento de cauda continuou a aumentar, impedindo qualquer aumento da velocidade. A aeronave terminou colidindo com um obstáculo localizado após o final da pista.

Uma velocidade menor do que a normal, devido à ocorrência de windshear, proporcionou sustentação insuficiente, mesmo estando a aeronave com atitude apropriada, resultando numa incapacidade de deixar o solo em tempo hábil para livrar os obstáculos.

Um fator adicional adverso é a dificuldade em reconhecer-se rapidamente a deterioração da performance da aeronave. O pronto reconhecimento de uma ocorrência de windshear na pista pode ser difícil, uma vez que a única indicação para o piloto pode ver um aumento de velocidade mais lento do que o normal.

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

12/24

Note-se que a presença de rajadas pode mascarar o aumento anormal da velocidade e que o tempo disponível para responder efetivamente à ocorrência de windshear pode ser de cinco segundos em casos extremos.

Em operações de rotina, a coordenação entre os tripulantes (particularmente os "standard callouts") é essencial para assegurar um pronto reconhecimento na deterioração do desempenho.

A potência máxima pode ser requerida para melhorar a performance, particularmente se foi utilizado "reduced thrust".

Caso não exista pista suficiente para acelerar até a velocidade normal de decolagem, ou para abortar, pode ser necessário rodar a aeronave em velocidades menores do que a Vr, normal para que se atinja o "liftoff' e um "climb" seguros. Neste caso, um pitch adicional pode ser requerido para que se consiga suficiente sustentação.

Durante os treinamentos tradicionais, os tripulantes são freqüentemente instruídos a não rodar a aeronave em velocidades menores do que a Vr, de modo a prevenir um pitch excessivo que poderia resultar num contato da cauda da aeronave com a pista.

No caso de ocorrer windshear, rodar para um pitch maior a uma velocidade menor do que a normal, pode ser requerido para que se consiga deixar o solo no comprimento de pista remanescente. Isso pode resultar num contato da cauda com a pista.

Para superar uma situação em que o windshear ocorra inesperadamente, o piloto deve estar preparado para aplicar técnicas diferentes das comumente utilizadas.

c) Ocorrência de Windshear Durante a Aproximação Ao analisar-se uma ocorrência típica do windshear na aproximação, nota se a existência de urna corrente descendente crescente e de vento de cauda ao longo da trajetória de vôo. A aeronave perde velocidade, fica abaixo do "glide" e toca o solo antes da cabeceira da pista.

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

13/24

A redução da velocidade quando a aeronave encontrou o windshear resultou em diminuição da sustentação. Essa perda de sustentação aumentou a razão da descida, e a tendência natural de abaixar o nariz, em resposta à baixa velocidade causou uma perda adicional de altitude. O aumento do pitch e a recuperação não foram iniciados em tempo hábil para evitar o contato com o solo.

A falta de resposta apropriada e em tempo hábil foi o fator significativo no retardo do início da recuperação. A aplicação gradativa de potência durante a aproximação pode ter encoberto a tendência inicial da diminuição da velocidade. As condições meteorológicas precárias causaram um acréscimo na carga de trabalho e complicaram a aproximação.

A transição do vôo por instrumentos para o vôo visual pode ter prejudicado a observação adequada dos instrumentos e a coordenação inapropriada entre ou tripulantes pode ter resultado numa falha de acompanhamento da trajetória de vôo, impossibilitando o reconhecimento de sua degradação.

Uma aproximação estabilizada com “callouts” claramente definidos é essencial para ajudar no reconhecimento de tendências inaceitáveis na trajetória do vôo e para detectar a necessidade do vôo iniciar uma recuperação.

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

14/24

3 - Comportamento das Aeronaves em Windshear

a) Resposta à Windshear com Variação Horizontal da Velocidade do Vento Os vários componentes do windshear têm efeitos únicos na performance das aeronaves. Além disso, a magnitude do efeito de “shear” depende da trajetória do vôo através do microburst.

Um acréscimo no “shear” de vento de proa (ou diminuição do vento de cauda) aumenta a velocidade indicada, melhorando a performance. Para recuperar a velocidade a aeronave poderá tender a elevar o nariz.

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

15/24

Qualquer acréscimo grande ou rápido na velocidade, principalmente quando próximo de condições meteorológicas adversas, deve ser visto como uma possível indicação de um brusco decréscimo de velocidade que poderá acontecer a seguir. Desta forma, um grande acréscimo na velocidade pode significar uma boa razão para descontinuar uma aproximação.

Entretanto, como os microbursts são, na maior parte das vezes, assimétricos e o vento de proa nem sempre está presente, pode ocorrer um forte “shear” de cauda que não tenha sido precedido por qualquer “shear” de proa como um aviso prévio.

Em contraste aos "shears" que aumentam a velocidade, um acréscimo de vento de cauda (ou decréscimo do vento de proa) irá provocar o decréscimo da velocidade indicada e, conseqüentemente, a capacidade de desempenho da aeronave. Devido à perda de velocidade, a aeronave pode tender a baixar o nariz para recuperar a velocidade. b) Resposta à Windshear com Variação Vertical da Velocidade do Vento Existem ventos verticais nos microbursts que aumentam em intensidade com a altitude. Tais ventos normalmente alcançam intensidade máxima a alturas maiores do que 500 ft. Correntes descendentes com velocidades maiores do que 3.000 ft/min podem ser encontradas no centro dos microbursts mais fortes, a intensidade dessas correntes dependerá da altitude e da proximidade com que a mesma se encontre em relação ao centro do microburst.

Talvez mais críticas do que as correntes descendentes estáveis são as reversões nos ventos verticais que podem existir devido aos vértices horizontais associados com os microbursts.

Uma aeronave voando através de vórtices horizontais está sujeita a “updrafts” e “downdrafts” alternados que ocasionam mudanças no pitch sem a interferência do piloto. Esses ventos verticais resultam em flutuações no ângulo de ataque da aeronave que, em situações mais severas, podem induzir a atuação momentânea do stick-shaker ou produzir vibrações na fuselagem, em velocidades bem acima das normais. c) Efeitos da Turbulência

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

16/24

A turbulência pode ser muito intensa em condições meteorológicas associadas com windshear e seus efeitos podem mascarar as tendências de mudança na velocidade e retardar o reconhecimento de uma condição severa de windshear.

A turbulência tende a desencorajar o uso do pitch disponível durante uma recuperação pelo fato de o “stick-shaker” ter uma atuação imprevista. Esses efeitos podem aumentar significativamente a carga de trabalho dos pilotos e desviar a sua atenção dos aspectos mais importantes de controle da aeronave. d) Efeitos da Chuva O estudo de windshears tem mostrado que algumas de suas formas são acompanhadas de altos níveis de precipitações. A NASA tem desenvolvido pesquisas para determinar como os altos níveis de precipitações podem contribuir para a perda de desempenho das aeronaves.

Entretanto, pelo fato de a chuva servir como um aviso de condições severas de windshear, as áreas com precipitação pesada devem ser evitadas. Altos índices de precipitação também resultam em aumento significativo dos níveis de ruído na cabine de comando, fazendo com que a concentração do piloto e a Coordenação da tripulação se tornem mais difíceis. e) Performance da Aeronave As aeronaves comerciais têm capacidade considerável de subida em velocidades abaixo dos valores normais de referência. Como pode ser visto na figura a seguir, para um desempenho típico de “takeoff climb” uma razão de subida de 1500 ft/min é possível mesmo em velocidades de stick-shaker.

f) Estabilidade da Aeronave Conforme mencionado anteriormente, as características típicas de estabilidade longitudinal tendem a aeronave para "pitch up" com o acréscimo da velocidade e "pitch down" com o decréscimo de velocidade. As variações de tração em resposta a essas variações também afe-

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

17/24

tam a estabilidade. Nas aeronaves com os motores sob as asas existe uma tendência adicional de "pitch up" conforme a tração é acrescida e de "pitch down" conforme a tração decresce.

Esta tendência pode tornar-se mais pronunciada em velocidades mais baixas.

4 - Efeitos do Windshear nos Sistemas das Aeronaves

a) Altímetros O uso do rádio altímetro ou altímetro barométrico durante os “callouts” a observação dos instrumentos em uma situação de windshear devem ser adequado às características de cada instrumento. Como o rádio altímetro se refere ao relevo do solo, o indicador pode mostrar uma subida ou descida devido às variações do terreno. O altímetro barométrico também pode fornecer indicações distorcidas devido às variações de pressão provocadas pelo microburst. b) Indicador de Velocidade Vertical O indicador de velocidade vertical (IVV) não deve ser usado isoladamente para fornecer uma informação precisa da velocidade vertical. Devido ao retardo do instrumento, as indicações podem ser correspondentes à alguns segundos anteriores à real razão de subida ou descida da aeronave e em algumas condições, pode indicar uma subida após a aeronave ter iniciado uma descida. Os indicadores de velocidade vertical acionados pela "Inertial Reference Unit" mostram melhoras significantes sobre outros tipos de instrumentos, mas também têm algum retardo. Em adição, as variações de pressão induzidas por rajadas no tubo de pitot, quando em presença de microburst, podem introduzir uma imprecisão adicional no IVV. Devido a tais retardos e erros, todos instrumentos para monitoramento da trajetória vertical de vôo devem ser comparados para verificar as tendências de subida ou descida. c) Stick-Shaker O stick-shaker é ativado pelo ângulo de ataque. Conseqüentemente, mudanças rápidas nos ventos verticais ou manobras irão variar a atitude e a velocidade na qual o stick-shaker atua.

Tal fato, como já visto, pode ocasionar atuações imprevistas do stick-shaker. d) Indicador de Ângulo de Ataque Os indicadores de ângulo de ataque fornecem informações úteis referentes à margem para atuação do stick-shaker, entretanto, eles podem não fornecer referências efetivas em condições de windshear, uma vez que o ângulo de ataque é controlado indiretamente através de ajustes de pitch. Numa situação real de windshear ocorrem bruscas mudanças dos ventos verticais causando rápidas flutuações do ângulo de ataque. Essa perda direta do controle sobre o ângulo de ataque limita o uso desses indicadores como um parâmetro de referência.

5 - Desenvolvimento de Modelos de Vento

Os encanamentos obtidos através da Investigação de acidentes com windshear, análises de engenharia e estudo em simuladores de vôo têm fornecido subsídios para desenvolvimento de modelos a serem utilizados em simulador para treinamento de pilotos. Proveniente desses esforços, foram determinados que os elementos essenciais a serem treinados incluem:

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

18/24 • reconhecimento da ocorrência de windshear; • vôo em velocidades significativamente menores que as velocidades tipicamente utilizadas em treinamentos, e • uso de pitch, ao invés de velocidade, nas recuperações.

Inicialmente deve ser utilizado um modelo simples que requeira uma imediata atitude corretiva nos controles, suficiente para treinar esses elementos. Uma vez que as bases para reconhecimento e recuperação sejam entendidas, modelo mais complexos podem ser utilizados.

IV - ANÁLISE DE UM ACIDENTE Apesar de ter ocorrido há quase quinze anos, os assuntos aqui abordados continuam perfeitamente atualizados.

1 - Resumo do Acidente

Aos 2 de agosto de 1985, um Lockheed L-1011 Tristar (vôo Delta 191 colidiu com o solo a 6.300 pés da cabeceira da pista em uso, ao tentar atravessar um microburst com chuva, durante a aproximação ILS no Aeroporto Internacional Dallas/Fort Worth. Dos cento e sessenta e três ocupantes, salvaram-se apenas vinte nove, dentre eles, três comissários de vôo. O avião estava sendo operado pelo 1º Oficial (FO), ocupando o assento da direita. As condições de tempo eram visuais, uma pancada de chuva ao norte do aeroporto, no setor de aproximação da pista 17L. O vôo 191 foi autorizado a descer para 10.000 pés e tomar a proa 250°; o comandante contestou essa proa devido à existência de uma célula de trovoada. O controlador designou outra proa e transferiu o vôo para o APP. O Comandante ainda comentou com o FO: "Você está com sorte por não ter que atravessar aquela pauleira”.

Ao entrar em contato com o APP, o controlador transmitia a seguinte mensagem (transcrita parcialmente) ..."Attention all aircraft listening ... there's a little rainshower just north of the airport... and they're starting to make ILS approaches ... for one seven left". Depois o avião foi transferido ao Arrival Radar (AR), que completou a vetoração para o ILS da pista 17L. Para uma melhor avaliação do acontecido durante a aproximação final, são, a seguir, transcritos os últimos minutos de gravação do 'cockpit voice recorder' (CVR), sendo suprimidas apenas as comunicações entreo ATC e os outros aviões.

18:02:35

APP...Delta one ninety one heavy...cleared for ILS one seven left approach

18:03:31

APP...and we´re getting some variable winds out there due to shower on short out there north end of DFW

18:03:46

APP...Delta one ninety one heavy...contact tower one two six five five

18:03:58

Capt´n...Tower Delta one ninety one heavy, out here in the rain, feels good

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

19/24

18:04:01

TWR...one seven left cleared to land, wind zero nine zero at five gusts to one five

18:04:14

FO...Lightning coming out of that one Capt...What?

FO... Lightning coming out of that one Capt´n...Where?

FO...Righ ahead of us

18:04:30

2nd OF...You get good legs don´t ya?

18:05:05

Capt´n...A thousand feet

18:05:19

Capt´n...Watch your speed

18:05:20

(sound of rain begins and continues to impact)

18:05:21

Capt´n...You gonna lose it all of a sudden, there it is

18:05:26

Capt´n...Push it up, push it way up...way up...way up...way up (sound of engine high RPM)

18:05:30

Capt´n...That´s it...hang on to the...

18:05:44

GPWS...Whoop whoop pull up

18:05:46

GPWS...Whoop whoop pull up

18:05:47

Capt´n...Push it way up

18:05:52

(sound of noise noise to landing)

18:05:53

(sound of second impact/end of recording)

O Tristar bateu em configuração de pouso, com o manche puxado, atitude de +3° e potência máxima nos motores.

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

20/24 2 - Considerações Gerais • O Comandante não fez nenhum comentário ao ser alertado pelo FO (às 18:04:14) sobre os relâmpagos que indicavam a existência de uma trovoada na proa do avião.

• De acordo com as evidências, o avião entrou no microburst às 18:05:14 (bateu às 18:05:52).

• Pilotos que pousaram alguns minutos antes do acidente encontraram turbulência e avistaram relâmpagos e os indícios de um tornado. No entanto, não transmitiram um PIREP (pilot weather report). De acordo com o National Transportation Safety Board (NTSB), essa omissão pode ter contribuído para o acidente.

• Uma tripulação que seguia o Tristar (com separação visual de 5 NM), viu quando o mesmo entrou num paredão de chuva com relâmpagos, que estava perfeitamente delineada pelo "contour” do radar de bordo. Também deixou de transmitir um PIREP. • O acidente foi presenciado por um controlador e alguns pilotos que estavam taxiando para a cabeceira 17L. Eles avistaram o avião ao sair de um paredão de chuva opaca contendo uma estrutura em forma de funil que se estendia do solo até a base da nuvem.

• O microburst não foi registrado pelo "Low Level Windshear Alert System" (LLWAS do aeroporto, pois estava ocorrendo fora da periferia dos anemômetros.

• Fotos VIP (video integrator processor) /Radar confirmaram que o microburst estava associado ao núcleo de chuva de uma célula de trovoada com intensidade quatro, topo superior a 40.000 pés. Os controladores desconheciam a magnitude dessa célula, pois o meteorologista de plantão esteve ausente das 17:25 até às 18:10, cumprindo seu horário de refeição. Nesse intervalo, o radar estava sendo observado por um técnico não meteorologista que desconhecia os riscos à segurança de vôo.

3 - O Microburst

Os microbursts podem se considerados tornados invertidos. São formados por colunas de ar descendente que se dispersam em todas as direções ao se aproximarem do solo, podendo provocar ventos devastadores.

Já foram registrados ventos de 140 nós numa direção e 70 nós na direção oposta. Nenhum avião em configuração de pouso ou de decolagem teria condições de vencer uma tesoura de vento dessa magnitude.

De acordo com a NASA, o Tristar esteve exposto durante trinta e oito segundos aos efeitos de um microburst centrado a 12.000 pés distante da cabeceira da pista 17L e 1.000 pés a direita do eixo da mesma.

O Delta 191 encontrou uma tesoura de vento severa (26 nós de proa e 46 nós de cauda), diminuição da IAS de 44 nós em dez segundos, turbulência de vórtices e grandes mudanças de ângulo de ataque. Abaixo de 560 pés, atravessou em apenas oito segundos seis reversões dos ventos verticais, com descendentes de até 3.000 ft/min e ascendentes de até 1.500 ft/min.

A razão de descida atingiu 5.600 ft/min, a 280 pés de altura.

Nos últimos dezessete segundos antes do impacto, o avião encontrou novamente turbulência pesada e rápidas reversões dos ventos verticais, horizontais e laterais, obrigando o piloto a usar "full aileron" para manter o controle lateral.

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

21/24

Por um triz, o acidente teria sido evitado. O avião fez um toque leve (com 170 KIAS e 46 nós), justamente quando o piloto estava conseguindo recuperar o controle. O Tristar ricocheteou e voltou ao solo, colidindo com uma caixa d'água.

De acordo com a NASA, o acidente teria sido causado por um erro de pilotagem cometido alguns segundos antes do primeiro impacto. O NTSB não endossou esse parecer, uma vez que as severas condições operacionais encontradas pelo FO não permitiriam que se avaliasse sua técnica de pilotagem. Outrossim, não se deveria concluir que outros pilotos poderiam ter evitado a colisão.

O acidente só teria sido evitado se a tripulação - ao invés de tentar seguir o "glide slope" - tivesse iniciado uma arremetida acima de 700 ou 800 pés, ao reconhecer os primeiros indícios de uma tesoura de vento.

O NTSB constatou que a tripulação não tinha recebido treinamento de manobras evasivas e de escape em tesouras de vento a baixa altura. Embora os simuladores da empresa já tivessem um programa básico de "windshear training”, o mesmo não estava sendo aplicado.

Verificou-se, também, que a empresa não tinha uma política operacional definida (go/no go) sobre operações a baixa altura em áreas terminais com trovoadas. Tampouco existiam parâmetros de performance para aproximações não estabilizadas que ditassem a necessidade de uma arremetida. Essas falhas da empresa contribuíram para o acidente.

4 - A Tripulação Técnica

O Comandante era um veterano com 29.000 horas de vôo, das quais 3.000 no L-1011. Era competente, cumpridor das normas operacionais e tinha o hábito de desviar de mau tempo, que outros pilotos, às vezes, preferiam enfrentar, estava perfeitamente familiarizado com as características e a curta duração da tempestade de verão que assolavam as rotas de empresa.

O Primeiro Oficial (FO) tinha 6.500 horas de vôo, sendo 4.200 no L-1011. Era checador credenciado da FAA e foi um dos responsáveis pela elaboração do 1011 Pilot's Operating Manual".

O Segundo Oficial também não era nenhum novato, tendo 6.500 horas de vôo, das quais 4,500 no L-1011.

5 - A Decisão Operacional

Não foi possível determinar porque o Comandante decidiu continuar a aproximação, depois de ter sido alertado pelo FO sobre a existência da trovoada, que já tinha sido notificada pelo Segundo oficial, antes da interceptação do ILS. Entre as razões mais prováveis, merecem destaque as seguintes: • Informações conflitantes sobre as condições, em parte causadas pela ausência de um PIREP e de “low level windshear advisories", • Ao ser alertado pelo FO, o avião se encontrava a menos de dois minutos da pista, que não estava sendo atingida pelo temporal. Dessa forma, é possível que o Comandante tenha subestimado os riscos que poderia encontrar nesse curto período, e optado pelo prosseguimento da aproximação (nota 3),

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

22/24 • Considerando-se que o Comandante era uma pessoa receptiva a sugestões, não devia existir nenhum constrangimento para que um dos pilotos lhe sugerisse uma arremetida. Essa falta de iniciativa (do FO ou do Segundo Oficial) sugere que eles concordavam com a operação e, assim, foram co-responsáveis pela decisão errônea do Comandante.

O NTSB reconhece que é extremamente complexo analisar o processo da tomada de decisão de um piloto. A decisão correta tem que ser tomada entre um número limitado de opções e que dependem de muitos fatores, entre outros, a confiabilidade,das informações e da experiência e do grau de estresse do piloto.

Antes de por em prática a decisão final, o piloto tem que avaliar as probabilidades de êxito da operação pretendida. Dependendo do caso, tem que considerar, também, os compromissos com a segurança de vôo e os custos operacionais. Esse processo, muitas vezes, tem que ser decidido rapidamente, mesmo na presença de fatores de incerteza.

6 - Causas Prováveis do Acidente

O NTSB determinou que as causas prováveis (fatores contribuintes, como o SIPAER considera) desse acidente foram a decisão da tripulação em iniciar e continuar a aproximação para dentro de uma trovoada já identificada visualmente; a falta de normas específicas e de treinamento para evitar e escapar de tesouras de vento; e a inexistência (por parte do ATC) de informações instantâneas sobre riscos de tesouras de vento a baixa altura.

Em decorrência das investigações, o NTSB editou um '”pacotão" contendo trinta recomendações de segurança, endereçadas à FAA, NASA, National Weather Service (NWS) e à National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

Anteriormente (entre 1973 e 1985), o NTSB já tinha editado outras trinta e seis recomendações sobre tesouras de vento e "microbursts" que já estavam sendo cumpridas pela FAA. Notas: (1) Apesar de serem eficientes na presença de frentes de rajadas, os LLWAS não detectam as tesouras de vento (ou os rotores de vórtices) que estejam ocorrendo fora dos limites da instalação ou acima da altura dos anemômetros (cerca de 10 a 12 metros). Tampouco, detectam turbulência vertical a baixa altura.

(2) O "airborne windshear warning” para aeronaves pesadas não tinha sido homologado na época do acidente. O sistema não é preventivo; ele só começa a atuar quando o avião já está sendo atingido por uma tesoura de vento com magnitude pré-determinada.

(3) O aeroporto foi varrido pela tempestade dez minutos depois do acidente, com ventos superiores a 40 nós, disparando o LLWAS. 7 - Considerações Finais

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

23/24

Dentre as causas prováveis (como o NTSB considera) do acidente investigado, a falta normas e de treinamento específicos foi atendida pela divulgação de material didático pelo Department of Transportation (DOT), através de reuniões promovidas pela FAA, em 1987, quando, então, as empresas de transporte aéreo receberam o material constituído por dois manuais, noventa slides e duas fitas de vídeo.

Um dos manuais contém orientação para utilização em simulador, de programa de windshear causadoras de acidentes. Do outro manual, constam as informações essenciais para transmissão em palestras aos tripulantes, para que o treinamento em simulador seja bem assimilado.

As fitas de vídeo, de curta duração, com os títulos “A Windshear Avoided" e "What the Crew Can Do", abordam potenciais condições geradoras de windshear, como evitá-la e que ações a tripulação deve tomar para a avaliação, identificação e evasão desse fenômeno meteorológico.

Os estudos em simulador foram baseados na performance do B-737-200.

O objetivo maior de toda essa gama de informações - em que se ensinam os métodos para identificar “windshear” causada por "microburst" ou outras fontes geradoras - é a de EVITÁ-LA e nunca enfrentá-la.

Atualmente (1995) a FAA está desenvolvendo sistemas preditivos que alertam a tripulação até noventa segundos antes de penetrar em "windshear”.

Os sistemas atualmente em uso nas aeronaves são os reativos, ou seja, indicam apenas quando a aeronave já está sofrendo as forças intensas da windshear.

P r e v e n ç ã o

d e

A c i d e n t e s

W i n d s h e a r

24/24

ÍNDICE

CONTEÚDO I - INTRODUÇÃO II - CONDIÇÕES METEOROLÓGICAS DE WINDSHEAR 1 - Definições 2 - Identificação das Condições Favoráveis 3 - Análise dos Principais Fenômenos III - LIÇÕES APRENDIDAS DE CASOS DE WINDSHEAR 1 - Reconhecimento de Penetração em Windshear 2 - Técnicas de Pilotagem 3 - Comportamento das Aeronaves em Windshear 4 - Efeitos do Windshear nos Sistemas das Aeronaves 5 - Desenvolvimento de Modelos de Vento IV - ANÁLISE DE UM ACIDENTE 1 - Resumo do Acidente 2 - Considerações Gerais 3 - O Microburst 4 - A Tripulação Técnica 5 - A Decisão Operacional 6 - Causas Prováveis do Acidente 7 - Considerações Finais