vliegles

Vliegles 1: Kort is niet gelijk aan recht of snel

In deze eerste aflevering "vlieglessen voor beginners" (flying lessons for dummies), speciaal voor mijn nicht Ann, gaan we het o.a. hebben over afstanden en de verschillende snelheden van een vliegtuig.

Iedereen weet (uit de meetkunde-lessen) dat de kortste weg tussen 2 punten een rechte lijn is. In de luchtvaart is dat niet anders, al zijn er enkele nuances...

AARDBOL IS 3-D

Bovenstaande wet geldt natuurlijk enkel als we in één vlak (2-D) werken, maar vermits de aarde een bol is, is de kortste weg niet noodzakelijk een rechte lijn. Misschien wel op een wereldkaart, en dan hangt het nog van de kaartprojectie (Mercator, Lambert Conform, etc.) af (carhografie), maar op een bol wordt de kortste afstand tussen 2 punten bepaald door een vlak dat deze 2 punten omvat alsook het centrum van de bol.
De snijlijn tussen de bol en het bekomen vlak is kortste afstand! Deze lijn wordt ook wel orthodroom of Grootcirkel (Great Circle Distance) genoemd.
De meridianen (lijnen tussen Noord- en Zuidpool) zijn allemaal grootcirkels, terwijl de evenaar de enige parallel of breedtecirkel is die door het midden van de aarde gaat.

Dit verklaart de soms "eigenaardige" vliegroutes (krommen) die men vliegt, in hoofdzaak als men oost-west vliegt. Noord-zuid routes zijn redelijk "recht-op-recht".
 M.b.v. een stuk koord en een wereldbol kan je deze oefening zelf eens maken, en je zal zien dat de 'kortste afstand' je soms langs onverwachte plaatsen brengt!
Of je kan deze tool (Great Circle Mapper) gebruiken om 2 luchthavens te verbinden (bv. Tokyo-Los Angeles-Parijs-Johannesburg-Santiago de Chili-Sydney-Tokyo = NRT-LAX-CDG-JNB-SCL-SYD-NRT)

HET EFFECT VAN DE WIND

Daarnaast is, in de vliegwereld, de kortste weg niet noodzakelijk de snelste! Gezien de (dure) prijs van de petroleum zijn ook wij verplicht om zo economisch mogelijk te vliegen. M.a.w. de kortste vliegtijd! Wat bepaalt deze vliegtijd? De snelheid van het vliegtuig natuurlijk. Niet helemaal...

Gemiddeld gezien vliegen wij (Airbus A340) op kruishoogte aan Mach.81 (of 81% van snelheid van het geluid). Als men Mach 1 (ongeveer 1000km/u) of sneller vliegt (militaire vliegtuigen en de Concorde!) ga je door de geluidsmuur, en krijg je de daaraan verbonden hypersonische knallen (schokgolven). Hiervoor is o.a. een speciaal profiel van vleugel nodig en ons toestel is daarvoor niet ontworpen.
Mach.81 dus... op 12km hoogte, geeft een snelheid (TAS - True Airspeed) van ongeveer 480knopen (of 810km/u). Dit is de "eigen" snelheid (op eigen kracht) van het vliegtuig. Het vliegtuig beweegt zich ongestoord verder in de luchtmassa, dus dit is de snelheid t.o.v. de lucht rondom zich.

Straalstromen boven de USA Alleen... Deze luchtmassa beweegt ook! Denk maar aan de 'wind', maar op grote hoogte aan de 'straalstroom'! Deze enorme luchtverplaatsingen (altijd van west naar oost) halen soms snelheden van 150 tot 200knopen (=300km/u!)
M.a.w. de snelheid van een vliegtuig t.o.v. de grond (GS - Ground Speed), is de combinatie van de eigen snelheid met de snelheid van de lucht. Als de luchtmassa in tegengestelde richting 'blaast' (tegenwind), wordt de grondsnelheid kleiner dan 810km/u. Hebben we "wind mee" (rugwind), dan worden beide snelheden opgeteld om de grondsnelheid te bekomen.

Dat het wind-effect wel degelijk (economisch) belangrijk is, mag duidelijk zijn. Twintig km/u tegenwind of rug-wind op een vlucht van 10u, maakt al snel enkele tientallen minuten verschil in vluchttijd! Time is money.

Dit verklaart o.a.:

  • Waarom wij soms toch meer dan 1000km/u halen! Combinatie van 810km/u eigen snelheid met bv. 200km/u rugwind. M.a.w. meer dan 1000km/u t.o.v. de aarde/grond.
  • Waarom van west naar oost vliegen sneller gaat (effect van rugwind!), dan van oost naar west (tegenwind!). Een  vlucht Los Angeles-Parijs duurt 10u30 (of korter), omgekeerd Parijs-Los Angeles duurt al snel 11u (of langer). En dit ondanks het feit dat in principe de afstand tussen beide punten (orthodroom, zie hierboven) gelijk is!
  • Waarom onze vliegroutes verschillend kunnen zijn tussen de heen- en terugvlucht, maar ook van dag tot dag! In oostelijke richting gaan we proberen de straalstroom op te zoeken (om zoveel mogelijk te profiteren van de rugwind). In westelijke richting gaan we net deze straalstroom zoveel mogelijk zien te vermijden.
    De straalstroom beweegt zelf ook en blijft niet steeds hangen op dezelfde plaats.
  • Waarom er op een noord-zuid vlucht weinig tijdsverschil is tussen heen- en terugvlucht, wegens in hoodzaak zij-wind, en geen rug- of tegenwind!
  • Waarom de tijdsverschillen soms groot kunnen zijn op lange afstandsvluchten. Hoe langer de vlucht, hoe meer het wind-effect speelt (positief of negatief).

CONCLUSIE

Tijdens de vluchtvoorbereiding worden al deze effecten "berekend" en in een vluchtplan gegoten in functie van de snelheid van het vliegtuig, het gewicht, het traject, de weersverwachting, de jetstreams, etc. Bedoeling is steeds de vluchttijd zo kort mogelijk te houden en dus ook het brandstofverbruik.
Dit vluchtplan vormt dan het basis-document waarmee de bemanning de missie (=veilig en economisch van A naar B gaan) uitvoert.

Vliegen is een kansspel!

Een vliegtuig is en blijft nog steeds het veiligste transportmiddel! Zelfs na het in rekening brengen van aantal auto's t.o.v. vliegtuigen, of het aantal vlieguren per persoon t.o.v. aantal uren in auto, edm. blijft vliegen absoluut zeer veilig!

Hoe komt dit? Twee belangrijke redenen: kansberekening en training.

www.airliners.netwww.airliners.net

Dit laatste lijkt redelijk voor de hand liggend, maar mensen staan er meestal niet bij stil. Een piloot heeft bv. geen "diploma" maar een "vliegvergunning" die amper 1 jaar geldig is. Naast een jaarlijks medisch examen (ogen, oren, hart, etc.) hebben wij elke 6 maanden schriftelijke (theorie, manuals) en praktische examens (vluchtsimulator). Hier worden we getraind en gecontroleerd op moeilijke, niet-alledaagse situaties die zich kunnen voordoen. Instrumenten die wegvallen, motoren die uitvallen, verlies van systemen, etc.

Wat de kansberekening betreft, is elk commercieel vliegtuig zodanig ontworpen dat elke levensbelangrijk onderdeel van een vliegtuig of zijn instrumenten ALTIJD een backup of dubbelganger heeft. Er wordt berekend wat de kans is dat onderdeel x uitvalt, wat de (directe en indirecte) gevolgen er van zijn, en er wordt dan afgewogen of hetzelfde systeem (of een alternatief) nodig is voor het verdere verloop van de vlucht.... Combinaties van pannes worden natuurlijk ook bekeken en onderzocht.

Enkele voorbeelden:
- Waarom zijn er steeds minstens 2 piloten aan boord? De huidige generatie toestellen kunnen gerust vliegen met 1 of zelfs zonder piloot...
- Waarom krijgen de piloten nooit dezelfde maaltijd opgediend? Kans dat er één ziek wordt?
- Waarom zijn er minstens 2 motoren aan een vliegtuig? En kan er met één motor nog veilig gevlogen worden? Het antwoord is ja.
- Alle belangrijke vlieginstrumenten bestaan minstens in tweevoud. Ze zijn gevoed door minstens 2 verschillende electrische bronnen, gestuurd door 2 verschillende computers en hun gegevens komen van 2 verschillende analoge bronnen (aan de romp van het vliegtuig bv. (statische luchtdruk))
- Er zijn 2 identieke en 1 backup rem-systemen op een A340, 3 onafhankelijke hydraulische systemen, 2 identieke perslucht- en airconditioning-systemen, 7 verschillende manieren (4 motoren, 1 hulpmotor, 1 hydraulisch aangedreven generator en 1 generator op luchtturbine) om electriciteit op te wekken,....

Wat kan er nog mis gaan?! ;-)