Heathrow, una mattina di dicembre. La nebbia è così fitta che dalla cabina di pilotaggio di un Boeing 777 in fase di rullaggio l'equipaggio non riesce a vedere la punta della propria ala. Ufficialmente, la visibilità sulla pista è di 125 metri, circa la lunghezza dell'aereo più un autobus. Eppure, ogni paio di minuti, 300 tonnellate di alluminio emergono dalla foschia e si depositano sulla linea centrale della pista, esattamente dove dovrebbero.
Nessun essere umano può far atterrare un aereo in quelle condizioni. Gli occhi umani hanno bisogno di riferimenti visivi, e non ce ne sono fino a pochi secondi prima dell'atterraggio. Ciò che lo rende possibile è uno dei sistemi più straordinari e meno appariscenti dell'aviazione commerciale: l'atterraggio automatico.
Ecco come atterra un aereo di linea e perché, nella maggior parte dei casi, i piloti lo fanno ancora manualmente.
Informazioni rapide: CAT III Autoland
| Che cos'è | Un atterraggio completamente automatico effettuato dal pilota automatico in condizioni di visibilità quasi nulla. |
| Quando viene utilizzato | Condizioni di categoria II/III: altezze di decisione inferiori a 200 piedi e visibilità della pista fino a circa 75 metri. |
| Sensore chiave | L'altimetro radio, che misura l'altezza sopra la pista con una precisione di pochi piedi |
| Il bagliore | Si avvia automaticamente a circa 50 piedi di altitudine radio |
| Ridondanza | Due o tre autopiloti: configurazioni “fail-passive” o “fail-operational”. |
| Quante volte | Solo una piccola parte degli atterraggi: la stragrande maggioranza viene effettuata manualmente. |
La scala ILS: dalla CAT I alla “altezza senza decisione”
Ogni avvicinamento di precisione si basa sul sistema di atterraggio strumentale (ILS): un raggio localizzatore che segna l'asse della pista e un raggio di planata che indica la traiettoria di discesa di 3 gradi. Ciò che distingue un avvicinamento ordinario da uno alla cieca è la distanza massima consentita dai raggi di planata, definita dalle categorie ILS.
Un avvicinamento CAT I standard richiede un'altezza decisionale di almeno 200 piedi e una visibilità di circa 550 metri: raggiungere i 200 piedi, vedere la pista o riattaccare. Il CAT II riduce l'altezza decisionale a 100 piedi con una visibilità della pista di circa 300 metri. Il CAT III è il punto in cui il controllo umano viene ceduto: altezze decisionali inferiori a 100 piedi o nulle, e una visibilità che si riduce a circa 175-200 metri per il CAT IIIA e a soli 75 metri per il CAT IIIB. I valori esatti differiscono leggermente tra i regolamenti FAA ed EASA — le più recenti normative europee sulle operazioni in qualsiasi condizione meteorologica hanno addirittura accorpato la vecchia distinzione IIIA/IIIB in un unico quadro CAT III — ma la logica è universale: minore è la visibilità, più efficienti e ridondanti devono essere l'aeromobile, l'equipaggio e le attrezzature aeroportuali.
Una CAT IIIC teorica – altezza di decisione zero, visibilità zero – esiste solo sulla carta ma non viene utilizzata da nessuna parte. Anche se si potesse atterrare nella nebbia più fitta, non si riuscirebbe mai a raggiungere il gate in fase di rullaggio.
Gestione passiva dei guasti, gestione operativa dei guasti e l'arte di non fidarsi di un singolo computer
La domanda centrale di progettazione di Autoland è brutale: cosa succede se il sistema fallisce a 12 metri? La risposta si presenta in due forme. guasto passivo Il sistema — tipicamente composto da due autopiloti che si controllano a vicenda — garantisce che un singolo guasto non farà perdere l'assetto all'aereo, ma l'atterraggio dovrà essere interrotto; ecco perché gli aerei fail-passive mantengono un'altezza di decisione di circa 50 piedi. guasto operativo Il sistema, composto da due o tre autopiloti e da una replica di tutte le funzioni, è in grado di assorbire un guasto e continuare l'atterraggio in modo automatico.
Gli aerei a funzionamento fallimentare scambiano l'altezza di decisione con qualcosa di più sottile: un altezza di allerta, Circa 30 metri su un A320 e 60 metri sui Boeing. Al di sopra di tale limite, qualsiasi guasto significativo comporta una riattaccata. Al di sotto, l'aereo è impegnato in un'operazione di volo: ci si affida ai sistemi rimanenti per portare a termine il lavoro, e le statistiche confermano che lo faranno: la certificazione richiede che la probabilità di un guasto catastrofico sia praticamente nulla.
Gli ultimi cinquanta piedi
In fase di avvicinamento finale, i piloti automatici seguono i fasci di riferimento. Ma questi non possono far atterrare l'aereo: vicino al suolo diventano disturbati e nessun sentiero di discesa indica quando interrompere la discesa. Questo compito spetta all'altimetro radio, che emette onde radio che rimbalzano sul terreno e misurano l'altezza rispetto alla pista con una precisione di pochi metri.
A circa 15 metri di altitudine, il sistema automatico avvia la fase di atterraggio: un leggero sollevamento del muso che sacrifica la velocità di discesa per un atterraggio morbido. A circa 9 metri, l'automanetta riduce la potenza al minimo. All'atterraggio, entra in gioco la modalità di rullaggio, che controlla la sterzata con timone e ruota anteriore per mantenere la linea centrale invisibile mentre i piloti decelerano l'aereo. Su un jet a prova di guasto, la macchina ha percorso ogni centimetro da 300 metri fino alla velocità di una camminata.
E durante tutto il processo, i piloti rimangono seduti con le mani appoggiate sui comandi e sulle manette. Non per comodità, ma per procedura. Un pilota monitora gli strumenti e segnala eventuali anomalie; l'altro è pronto a subentrare o a effettuare una riattaccata nel momento stesso in cui si verifica qualcosa di anomalo. L'atterraggio automatico non esclude l'equipaggio dal processo decisionale; lo sposta di un livello, dal pilotaggio dell'aereo all'analisi dello stesso.
Quindi perché non usare l'atterraggio automatico su tutto?
Considerate tutte queste capacità, ci si potrebbe aspettare che l'atterraggio automatico sia la modalità predefinita. Invece è il contrario: solo una piccola percentuale degli atterraggi è automatica. Patrick Smith, pilota di linea statunitense di lunga esperienza e autore, fornisce una stima precisa.
I motivi si accumulano rapidamente. Nella maggior parte dei casi, le condizioni meteorologiche non lo richiedono affatto, e un atterraggio manuale mantiene il pilota allenato. Quando gli atterraggi automatici si rendono necessari con il bel tempo, spesso è per il motivo opposto: gli equipaggi e gli aeromobili devono eseguirli periodicamente per mantenere la certificazione, poiché senza pratica la validità della certificazione decade.
Poi c'è l'aeroporto. Nelle procedure in condizioni di scarsa visibilità, le "aree critiche" dell'ILS vicino alle antenne devono essere tenute libere da aerei e veicoli in rullaggio, perché una fusoliera nel posto sbagliato devia letteralmente il fascio. Gli arrivi vengono distanziati maggiormente, le partenze attendono più a lungo e una pista che gestisce 45 movimenti all'ora con il sole può gestirne molti meno in caso di nebbia. L'atterraggio automatico risolve il problema proprio accettando un atterraggio più lento.
Ed ecco la rivelazione sull'atterraggio automatico: non è mai stato concepito per sostituire i piloti. È uno strumento specialistico per un problema specifico e raro – la pista avvolta dalla nebbia – il tutto avvolto da ridondanza e procedure. La macchina vola; gli esseri umani comandano.
La prossima volta che uscirete da una fitta coltre di nuvole a 30 metri di altitudine e sentirete le ruote toccare esattamente l'asse centrale dell'aereo, saprete cosa è appena successo: due o tre autopiloti hanno coordinato perfettamente la loro traiettoria durante tutta la discesa, un radioaltimetro ha contato gli ultimi 15 metri e due professionisti, con la massima calma, hanno monitorato ogni parametro, pronti a intervenire immediatamente. Atterrare alla cieca, a quanto pare, è l'atterraggio più controllato che esista.
Fonti: FAA, EASA, SKYbrary, AskThePilot.com (Patrick Smith), documentazione dell'equipaggio di volo Airbus/Boeing
Domande correlate
Cos'è Autoland?
Autoland è un sistema che permette al pilota automatico di un aereo di linea di pilotare e completare l'atterraggio in modo automatico, fino al contatto con il suolo, anche in condizioni di visibilità troppo scarsa per un atterraggio manuale. Si tratta di una delle capacità più straordinarie e spesso sottovalutate dell'aviazione commerciale, utilizzata quando la nebbia o le nuvole basse impediscono ai piloti di avere un riferimento visivo fino a pochi secondi prima del contatto con il suolo.
Che cos'è un atterraggio CAT III?
Un atterraggio CAT III (Categoria III) è un avvicinamento strumentale effettuato in condizioni di visibilità minima, dove l'altezza di decisione scende al di sotto dei 100 piedi o scompare completamente. Si basa sull'atterraggio automatico perché l'occhio umano non è in grado di vedere la pista in tempo. La categoria CAT IIIA consente una visibilità di circa 175-200 metri, mentre la CAT IIIB si riduce a soli 75 metri.
Come fa un aereo di linea ad atterrare nella nebbia?
Un aereo di linea atterra nella nebbia utilizzando l'atterraggio automatico: il pilota automatico segue i fasci del sistema di atterraggio strumentale della pista per una guida verticale e orizzontale precisa, quindi effettua la manovra di atterraggio e tocca terra automaticamente. In aeroporti come Heathrow, i jet si posizionano sull'asse centrale della pista con una visibilità di soli 125 metri, circa la lunghezza dell'aereo, senza che l'equipaggio veda la pista.
Che cos'è la visibilità in pista (RVR)?
La portata visiva della pista è la distanza che un pilota può vedere lungo la pista, misurata da sensori posizionati lungo di essa. È il dato chiave che determina quale categoria di avvicinamento è consentita. In caso di nebbia fitta può ridursi a circa 125 metri o meno, condizione in cui solo un aeromobile dotato di sistema di atterraggio automatico, un equipaggio adeguato e un aeroporto pienamente operativo possono operare.
Qual è la differenza tra gli approcci CAT I, II e III?
Le categorie riflettono la scarsa visibilità. La CAT I consente un'altezza decisionale di 200 piedi, dove si vede la pista o si decide di riattaccare. La CAT II riduce l'altezza decisionale a circa 100 piedi con una visibilità di circa 300 metri. La CAT III scende al di sotto dei 100 piedi, o addirittura annulla completamente l'altezza decisionale, con una visibilità che si riduce a 75 metri, ed è qui che entra in gioco l'automazione.
Che cos'è un'altezza decisionale?
L'altezza di decisione è l'altitudine, durante un avvicinamento strumentale, alla quale l'equipaggio deve avere i riferimenti visivi necessari e proseguire, oppure interrompere la procedura ed effettuare una riattaccata. Altezze di decisione inferiori richiedono aeromobili, equipaggi e attrezzature aeroportuali più performanti e ridondanti. Gli avvicinamenti CAT III prevedono altezze di decisione inferiori a 100 piedi, o addirittura nulle.
Perché i piloti non usano sempre l'atterraggio automatico?
Sebbene l'atterraggio automatico funzioni, i piloti effettuano la maggior parte degli atterraggi manualmente perché ciò consente loro di mantenere le proprie abilità allenate e perché gli atterraggi manuali sono più fluidi e semplici in condizioni meteorologiche favorevoli. L'atterraggio automatico è riservato alle condizioni di visibilità realmente scarsa, dove l'automazione, la maggiore ridondanza e le attrezzature aeroportuali sono tutte necessarie per atterrare in sicurezza.
Qual è la differenza tra atterraggio automatico in modalità fail-passiva e in modalità fail-operativa?
Un sistema di atterraggio automatico fail-passivo, in caso di guasto, si disconnette senza causare una deviazione significativa, restituendo il controllo ai piloti. Un sistema fail-operativo, invece, può continuare l'atterraggio automatico anche dopo un singolo guasto, grazie a computer e sensori ridondanti. La configurazione fail-operativa, più performante, è quella che consente le operazioni di categoria CAT III, la più bassa.
Che cos'è la CAT IIIC e perché non viene utilizzata?
La categoria CAT IIIC consentirebbe atterraggi con altezza di decisione pari a zero e visibilità zero, ma esiste solo sulla carta e non viene utilizzata da nessuna parte. Anche se un aereo potesse atterrare in una nebbia assoluta, l'equipaggio non potrebbe mai vedere abbastanza bene da rullare in sicurezza fino al gate in seguito, quindi la categoria non ha alcuna applicazione pratica. La tecnologia correlata della cabina di pilotaggio include il display head-up.
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