PROPUESTA DE EMPLAZAMIENTO PARA LUCES PAPI EN LA CABECERA 20 DEL AEROPUERTO CAMILO DAZA DE CÚCUTA ARMONIZADA CON EL SISTEMA GLIDE SLOPE
ALVARO FERNANDO ESPITIA BOLIVAR Ingeniero electricista Contacto: alvaro_espitia@yahoo.com
CONSORCIO AEROPUERTO INTERNACIONAL CUCUTA CÚCUTA Noviembre 2015
INTRODUCCION
El presente documento realiza un cálculo para el emplazamiento del sistema de luces PAPI armonizándolo con el Glide Slope recientemente instalado en la pista 02-20 del aeropuerto Camilo Daza de Cúcuta, según el método establecido en el Doc. 9157 Manual de diseño de aeródromos Parte 4 de la Oaci y complementado con otros documentos. Para efectos de este documento se indica la pista como actualmente esta denominada, es decir 02-20, aunque posteriormente y debido al cambio en la orientación magnética de la pista, esta pasará a llamarse 03-21, esta situación no afecta los cálculos acá realizados.
1 CONSIDERACIONES INICIALES
Según la información suministrada por la Aerocivil, y la información levantada en campo, se tiene que el Glide Slope instalado y calibrado cuenta con un ángulo nominal de 3°, así mismo, la distancia longitudinal desde el umbral de la cabecera 20 hasta el emplazamiento de la antena emisora es de 284,8m.
La altura del haz de Glide slope se calcula como se muestra en la figura 1:
Figura 1
ñ =
284.8
= 14.9
3°
Se considera como avión de diseño el Airbus A320.
1.1 Variables
Se definen las siguientes variables para los cálculos: EAH: eye to aerial height – glide slope (m), altura del ojo del piloto a la señal del Glide EWH: eye to wheel height (m), altura del ojo del piloto a la trayectoria del tren de aterrizaje trasero GPI: glide path intercept, punto de intercepción del glide con la pista MEHT: minimun heigth eye over threshold (m), altura minima del ojo del piloto sobre el umbral WTH: wheel to threshold height (m), altura del tren de aterrizaje trasero sobre el umbral M: ángulo determinado por la altura MEHT θ: ángulo nominal del glide slope, en este caso es 3°
2 CĂ LCULOS
2.1 Datos de referencia del glide slope y MEHT
Dadas las condiciones iniciales, la altura de la seĂąal del glide slope sobre el umbral se calculĂł en 14,9m. Para determinar la altura EAH, se consulta en la tabla A6-1 del documento 9157 Manual de DiseĂąo de AerĂłdromos de la Oaci, parte 4, donde se tiene que para el aviĂłn de diseĂąo Airbus A320, EAH o la altura del ojo del piloto a la seĂąal del glide slope es de 1,82m.
La posiciĂłn nominal para el sistema PAPI, segĂşn lo anterior y la figura 2, viene indicado por la expresiĂłn: = 14,9 + 1,82! ∗ 3° = 319
Figura 2
Para lograr una mejor armonización del sistema PAPI con el glide slope, se amplía el corredor de aproximación en 10’ de arco, así los ángulos B y C, pasarían de 2°50’ y 3°10’ a 2°45’ y 3°15’ respectivamente. Se recomienda establecer el ángulo M como el ángulo en B menos 2’ de arco, como se muestra en la figura 3, dado que esto le permite al piloto una mayor percepción del cambio de los colores de las unidades PAPI, con esto, el ángulo M seria de 2°45’-2’=2°43’. Con lo que la distancia MEHT para la posición nominal del Papi viene dado por la expresión: #$%& = 319 ∗ & 2°43' = 15,1
Figura 31
1
Transport Canada. Visual aids technical paper No. T-033 v2, 17-aug-2008.
2.2 Distancia del tren de aterrizaje trasero al umbral (Wheel clearance)
Para determinar la altura del ojo del piloto a la trayectoria del tren de aterrizaje trasero EWH (Eye to Wheel height) se consulta en la tabla A6-1 del documento 9157 Manual de Diseño de Aeródromos de la Oaci, parte 4, donde se tiene que para el avión de diseño Airbus A320, EWH es de 7,25m.
Ahora, de la tabla 5-2 del Anexo 14, Vol. 1 de Oaci, que se muestra a continuación, se tiene que para el caso del Airbus A320 con una distancia EWH de 7,25m corresponde un margen vertical deseado de las ruedas de 9m y mínimo de 5m. Con lo que la distancia del tren de aterrizaje trasero sobre el umbral WTH para este caso, viene dada por la expresión:
)&% = #$%& − $)% = 15,1 − 7,25 = 7,85
Que revisando en la tabla 5-2 encontramos que se encuentra dentro del rango deseado y mínimo, por lo tanto es aceptable para este MEHT.
Figura 42
2.3 Corrección por elevación
En el sitio nominal de las Papi, a 319m del umbral tenemos un nivel de 311,137m, y para el umbral tenemos un nivel de 310,617m, que resulta en una diferencia de 310,617 – 311,137 = -0,52m, con lo que se debe desplazar el sitio de las Papi hacia el umbral una distancia dada por la siguiente expresión: 0,52 ∗ 2°43' = 10,95
2
Oaci Aerodrome design manual Doc. 9157 Part 4, Appendix 6.
Así, el nuevo emplazamiento de las Papi será 319m – 10,95m = 308m.
En esta nueva posición se recalcula el nivel, con lo que se tiene a 308m un nivel de 311,017m y en el umbral 310,617m, que resulta en una diferencia de -0,4m, con lo que se debe corregir nuevamente el sitio de las Papi hacia el umbral con la operación indicada en el paso anterior. 0,4 ∗ 2°43' = 8,4
Ahora, el nuevo emplazamiento de las Papi será 308m – 8,4m = 299,6m.
Se recalcula el nivel, con lo que se tiene a 299,6m un nivel de 310,927m y en el umbral 310,617m, que resulta en una diferencia de -0,31m, con lo que se debe desplazar el sitio de las Papi nuevamente. 0,31 ∗ 2°43' = 6,5
Con esto, el nuevo emplazamiento de las Papi será 299,6m – 6,5m = 293m.
Calculando la diferencia de nivel se tiene a 293m un nivel de 310,907 y en el umbral 310,617m, que resulta en una diferencia de -0,29m, y según el manual de diseño
de aeródromos la diferencia máxima de nivel entre el punto de las Papi y el umbral es de 0,3m3, con lo que para este emplazamiento se cumple con esta característica.
Según lo anterior la distancia recomendada para el emplazamiento de las Papi desde el umbral es de 293m.
2.4 Representación a escala del aterrizaje
Con los resultados anteriores, se procede a dibujar todas las distancias, trayectorias, la pista y el avión de diseño para verificar las distancias mínimas.
Figura 5
En la figura 5 se muestra el emplazamiento de las Papi y del Glide Slope, con sus respectivas trayectorias, por ejemplo, el corredor de aproximación entre A y B está representado por dos líneas rojas originadas en las Papi, y en verde se indica la
3
Oaci Aerodrome design manual Doc. 9157 Part 4, par. 8.3.26
trayectoria de la señal del Glide. En azul se muestra la trayectoria del ojo del piloto en la aproximación. El umbral se encuentra hacia al derecha de la imagen.
Figura 6
En la figura 6 se muestran los ángulos nominales de 3° del Glide y del Papi, y los ángulos de apertura del corredor de aproximación a 2°45’ y 3°15’.
Figura 7
En la figura 7, se indican todas las distancias críticas de diseño y las trayectorias necesarias para los cálculos, en la zona del umbral donde se establecen los criterios de aproximación de la tabla 5-2 del anexo 14 de la Oaci.
Se procede a verificar el cumplimiento de estas distancias para lo cual se muestra el detalle de la figura 8. En esta figura, la distancia EAH es 1.82m y EWH es 7,25m como lo establece la tabla A6-1 del apéndice 6 de Doc. 9157 Manual de diseño de Aeródromos de la Oaci para el avión de diseño, Airbus A320.
Figura 8
En el umbral se debe cumplir con lo establecido en la tabla 5-2 indicada anteriormente, contando con el modelo a escala del avión de diseño y la inclinación adecuada según las distancias mostradas en la figura 8, se tiene entonces la distancia del umbral al tren de aterrizaje trasero WTH como lo muestra la figura 9, esta distancia es de 9,59m, que es superior a la distancia deseada de 9m y está por encima de la mínima de 5m, luego el modelo es aceptable.
Figura 9
En la figura 11 se muestra el perfil del eje de la pista con los niveles respecto al umbral de los sitios donde está ubicado el Glide (en verde) y el Papi (en rojo). En la figura 12 se muestra en primer plano el modelo del aterrizaje para el avión de diseño.
2.5 Ubicación transversal del sistema Papi
Según lo indicado en la figura 3, el sistema Papi está ubicado a 15m desde el borde de la pista hasta el eje de la primera unidad del sistema, y entre ellas una distancia de 9m. En el parágrafo 8.3.27 del Doc. 9157 Parte 4, se establece que las unidades idealmente deben estar al mismo plano horizontal, y que máximo se puede aceptar una pendiente de 1.25% y una diferencia de nivel entre una y otra unidad de 5cm,
en caso tal que se requiera compensar alguna irregularidad del terreno. Considerando que esta franja de seguridad se intervino para obtener una pendiente normalizada, entonces las unidades Papi deber谩n instalarse sobre el mismo plano horizontal del eje de la pista, en el punto de emplazamiento. La figura 104 muestra la ubicaci贸n transversal de las unidades respecto al eje de la pista.
Figura 10
4
ADB, Harmonization of the PAPI location with ILS, AM.02.512e edition 4.5
Figura 11
Figura 12
CONCLUSIONES
La distancia recomendada siguiendo el método del manual de diseño de aeródromos de la Oaci, es de 293m desde el umbral de la cabecera 20 hasta el emplazamiento del nuevo sistema Papi ya armonizado con el sistema Glide slope instalador reciéntenme. La posición actual del Glide es de 284.8m desde el umbral de la cabecera 20.
La representación del escenario de aterrizaje con un dibujo a escala permite identificar el cumplimiento de las distancias críticas de seguridad establecidas en el Anexo 14 de la Oaci, más específicamente la tabla 5-2 para el tipo de avión de diseño considerado en este caso.
BIBLIOGRAFIA
ORGANIZACIÓN INTERNACIONAL DE AVIACION CIVIL. Manual de diseño de Aeródromos, Anexo 14. 3 Ed. Nueva York: OACI, 1999.
ORGANIZACIÓN INTERNACIONAL DE AVIACION CIVIL. Manual de diseño de Aeródromos, Documento 9157, Parte 4. 4 Ed. Nueva York: OACI, 2004.
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ADB Airfield Solutions. PAPI Manual Instruction AM.02.512e, 4.5 Ed. Zaventem – Belgium: ADB, 2014.