Słaba widzialność: Jak samolot lata w mglistych warunkach

Lotniska we mgle są zmuszone do zmniejszania liczby lotów startujących i lądujących co godzinę. Powoduje to, że samoloty przestają kołować od bramki lotniskowej do drogi startowej, a inne samoloty w tym momencie krążą, czekając na swoją kolej na wykonanie bezpiecznego lądowania.

Co powoduje mgłę?

Mgła to w rzeczywistości tylko chmury zawieszone bardzo blisko ziemi. Mgła (ang. fog) jest definiowana, gdy widzialność jest większa niż 1 kilometr, a mgła (ang. mist) występuje, gdy widzialność jest mniejsza niż 1 kilometr. Istnieje kilka różnych rodzajów mgły, z których każda jest spowodowana różnymi warunkami pogodowymi.

Mgła radiacyjna

Jest to rodzaj mgły, którą najczęściej widzimy. Czy kiedykolwiek obudziliśmy się rano, aby pojechać do pracy, szkoły, a na drodze jest warstwa mgły? Najprawdopodobniej będzie to mgła radiacyjna. W noce, w których nie ma zachmurzenia utrzymującego ciepło, powierzchnia lądu oddaje ciepło do atmosfery. Gdy ziemia się ochładza, wilgotne powietrze w pobliżu powierzchni również się ochładza. Kiedy temperatura tego powietrza osiąga punkt rosy, nie jest ono w stanie utrzymać wody jako gazu. Ta para wodna kondensuje się wokół cząsteczek w powietrzu i tworzy mgłę.

Jeśli nie ma wiatru, mgła może w ogóle się nie uformować. Zamiast tego na ziemi będzie warstwa rosy lub szronu. Aby powstała mgła, potrzebne jest delikatne mieszanie się powietrza przez delikatną bryzę. Pozwala to na kontakt większej ilości powietrza z powierzchnią, bardziej ją ochładzając i tworząc gęstszą mgłę.

Oprócz wiatru i temperatury wszystkie raporty pogodowe na lotnisku podają również punkt rosy. Jeśli temperatura zbliża się do punktu rosy, możemy powiedzieć, że możliwe jest niskie zachmurzenie lub mgła.
Gdy słońce wschodzi, powierzchnia ziemi zaczyna się nagrzewać. Gdy temperatura oddala się od punktu rosy, powietrze jest w stanie zatrzymać więcej pary wodnej, a mgła zaczyna parować.

Dolina mgła

Można zauważyć efekty mgły powstającej w dolinach podczas wjeżdżania w nie nocą. Zimne powietrze osiada w korytach doliny, a gdy się skrapla, tworzy się mgła. Zwykle jest to wynikiem inwersji temperatury, która przechodzi nad szczytem doliny lub spadkiem, utrzymując zimne powietrze w środku. Mgła jest ograniczona przez otaczające ją wzgórza, a jeśli warunki pogodowe są spokojne, może trwać kilka dni.

Mgła adwekcyjna

Gdy ciepłe, wilgotne powietrze przemieszcza się nad chłodniejszą powierzchnią ziemską, ciepłe powietrze ochładza się. Jeśli ta masa powietrza ochłodzi się do punktu rosy, utworzy się mgła. Świetnym tego przykładem jest mgła, która tworzy się wokół zatoki San Francisco. Prąd Kalifornijski sprowadza zimną wodę z wód kanadyjskich wzdłuż wybrzeża Kalifornii. Gdy ciepłe, wilgotne powietrze znad Pacyfiku przechodzi przez tę zimniejszą wodę, skrapla się i tworzy mgłę. W przeciwieństwie do mgły doliny lub mgły radiacyjnej, mgła adwekcyjna porusza się w bok, nadmuchana przez wiatr nad lądem.

Procedury związane z niską widocznością

Kiedy widoczność na lotnisku spada poniżej pewnego poziomu, zwykle 600 metrów (2000 stóp), lotnisko przełącza się na procedury niskiej widoczności — lub LVP (ang. low visibilty procedures). W ramach LVP sposób działania wież kontroli lotów i samolotów znacząco się zmienia.

Jedną z głównych zmian podczas LVP są punkty zaczepienia wokół dróg startowych. W dobrych warunkach pogodowych samoloty oczekujące na wjazd na pas startowy zatrzymują się w punktach oczekiwania kategorii 1 (CAT 1). Jednak podczas lądowania we mgle integralność sygnału wysyłanego przez pas startowy do samolotu (więcej o tym później) jest kluczowa. W rezultacie samolot musi czekać dalej od drogi   startowej, w punkcie oczekiwania CAT 3.

Ponadto każdy samolot musi mieć dłuższy czas „zajętości drogi startowej”. Gdy odlatujący samolot przekroczy punkt oczekiwania CAT 3, uważa się, że znajduje się na drodze startowej, dopóki nie znajdzie się w powietrzu. To samo z samolotami lądującymi — nie znikają z drogi startowej, dopóki nie miną punktu oczekiwania CAT 3.

Niektóre z punktów CAT 3 mogą znajdować się setki metrów od punktów używanych podczas normalnych warunków atmosferycznych w kategorii 1, więc czas zajętości drogi startowej znacznie się wydłuża. To w dużej mierze jest przyczyną opóźnień.

Kołowanie samolotu

Kołowanie samolotu na lotnisku w gęstej mgle jest w rzeczywistości trudniejsze niż sam wykonanie procedury startu lub lądowania. Nawet w macierzystym porcie lotniczym, dla pilota czy pasażera, znajome drogi kołowania nagle stają się obce i można szybko się zdezorientować. Zwracanie uwagi na otoczenie jest niezbędne. Nieumyślne kołowanie na drogę startową może okazać się katastrofalne w skutkach.

Aby się nie zgubić na drogach kołowania, przed wypchnięciem samolotu z bramki lotniskowej, przeprowadzana jest odprawa odlotowa. Obejmuje to planowaną trasę kołowania na pas startowy. To świetny czas na podkreślenie wszelkich obszarów, w których piloci mogą skręcić w złą stronę i znaleźć się w miejscu, w którym nie powinni być np. na niefunkcjonalnej drodze startowej.

Aby pomóc w poruszaniu się po lotnisku, załoga kokpitowa posiada kilka map. Jedna znajduje się na iPadach, a także na jednym z ekranów pokładowych. Wykorzystując oba te elementy razem, pilot monitorujący (PM) jest w stanie pomóc pilotowi lecącemu (PF) w przypadku jego zawahania, gdzie skręcić czy którą drogę kołowania wybrać. Jeśli pojawi się niejasność, samolot jest zatrzymywany, a informowana jest o tym wieża kontroli lotów (ATC).

Procedura startu

Gdy już samolot znajdzie drogę do punktu oczekiwania CAT 3, piloci zaczynają myśleć o starcie. W zależności od dostępnych udogodnień, każde lotnisko publikuje minimalną widoczność wymaganą do odlotu. Oznacza to, że widoczność na początku pasa może być zupełnie inna niż w połowie drogi, jakieś 2 kilometry dalej.

Aby zapewnić pilotom jak najlepsze informacje, czujniki są umieszczane na początku, w środku i na końcu drogi startowej – znane jako „przyziemienie”, „punkt środkowy” i „koniec zatrzymania”. Czujniki te mierzą widoczność w metrach i są raportowane na bieżąco pilotom.

Na przykład „RVR to 130/350/450”. To właśnie, te liczby określają minima startowe. RVR (ang. runway visual range) jest to termin używany w lotnictwie, który określa widzialność, z jaką pilot statku powietrznego widzi z osi pasa startowego oznakowania nawierzchni drogi startowej wyznaczającej drogę startową lub identyfikuje jego linię środkową. RVR wyraża się w stopach lub metrach.

Minima publikowane przez lotnisko to absolutne dozwolone minimum. Same linie lotnicze będą miały swoje własne minima, do których pozwolą swoim samolotom wystartować. Zwykle jest to 125 metrów (400 stóp). Wbrew tej zasadzie np. boeing B787 Dreamliner jest inny. Dzięki wyświetlaczowi Head-Up piloci są w stanie zredukować minima startu do zaledwie 75 metrów (246 stóp).

Jednak, jak wspomniałem wcześniej, RVR mogą być różne na każdym etapie pasa startowego. Podczas startu wymagane jest, aby wszystkie trzy zgłoszone RVR miały co najmniej wymagane minima. Tak więc na B787 potrzebowałby RVR 75/75/75. Jeśli którakolwiek z trzech wartości byłaby poniżej 75 metrów, nie pozwolono by pilotom pilotującym Dreamlinera wystartować.

Gdy załoga jest zadowolona ze zgłoszonych RVR samolot może rozpocząć procedurę startu. Kiedy samolot zaczyna nabierać prędkości, PF (zwykle kapitan podczas startów przy zmniejszonej widoczności – LVP) patrzy prosto na drogę startową, utrzymując samolot na linii środkowej. PM skanuje wskazania silnika i samolotu i jest gotowy do pomocy przy wszelkich problemach, gdyby jakieś się pojawiły.

Procedura zbliżania się do lotniska

Chociaż we mgle zawsze jest dużo czasu na przygotowanie się do startu, nagłe pojawienie się mgły na pasie startowym może zaskoczyć słabo przygotowaną załogę. Podczas lotu dobra załoga zawsze będzie monitorować pogodę w miejscu docelowym. Jeśli temperatura nadal spada, ale punkt rosy pozostaje taki sam, oznacza to, że nadchodzi mgła. Jeśli LVP obowiązują, zostanie to zgłoszone załodze za pośrednictwem transmisji przez radio lub przez łącze Datalink, w przypadku samolotów wyposażonych w tę technologię. Oprócz zwykłej pogody podane zostaną także najnowsze zgłoszone RVR. Jednak należy je zawsze traktować z przymrużeniem oka, ponieważ RVR mogą zmieniać się z minuty na minutę.

Pędzenie po betonowym pasie z prędkością prawie 290 kilometrów na godzinę, gdy widzi się tylko 75 metrów przed sobą, jest dość niepokojącym doświadczeniem. Pilot musi wierzyć w umiejętności kontrolerów z wieży ATC i pracowników dbających o czystość drogi startowej. W powietrzu warstwa mgły może mieć tylko kilkaset metrów grubości. Aby piloci mogli poprowadzić samolot w kierunku drogi startowej, muszą podłączyć się do sygnału, który jest wyświetlany z pasa startowego, systemu lądowania według przyrządów lub ILS.

ILS w rzeczywistości składa się z dwóch sygnałów. Pierwszy lokalizator znajduje się niedaleko progu pasa startowego, ale w jednej linii ze środkiem. To pokazuje nam, gdzie jest samolot w stosunku do osi pasa startowego. Druga wiązka wystaje w górę pod kątem 3 stopni, z punktu około 1000 stóp w głąb pasa startowego, poza punkt przyziemienia. Samolot wykrywa te sygnały i wyświetla je na ekranach w kokpicie. Następnie instruowany jest system autopilota, aby podążał za nimi na drogę startową.

Minimum podejścia

Podobnie jak przy starcie, każda droga startowa, a konkretnie podejście do pasa, ma minimalne kryteria pogodowe, określające, kiedy możemy, a kiedy nie możemy wykonać podejścia. Podejścia ILS są używane w warunkach mglistych, ponieważ mają najdokładniejszy sygnał.

Minima dyktują minimalną RVR potrzebną do rozpoczęcia podejścia do lądowania, przy czym początek podejścia zwykle znajduje się 1000 stóp nad ziemią. Po raz kolejny trzy różne RVR zostaną zgłoszone pilotom. W przypadku podejścia ILS do drogi startowej istnieją różne minima, w zależności od wyposażenia, jakie samolot ma na pokładzie. Na razie omówię tylko najbardziej użyteczny rodzaj podejścia, „CAT 3B bez wysokości decyzji”.

Na tego typu podejściach można lądować z widocznością 75 metrów. Ponadto nie ma wymogu, aby zobaczyć cokolwiek przez przednią szybę przed dopuszczeniem samolotu do lądowania, taka jest dokładność systemów. W systemy są nawet wbudowane redundancje, aby w przypadku pewnych awarii samolot mógł nadal bezpiecznie lądować.

Procedura lądowania

Samo lądowanie to tak zwane automatyczne lądowanie. Autopilot pozostaje włączony aż do przyziemienia i gdy samolot zwalnia na drodze startowej. Pozostawiając autopilotowi wykonywanie fizycznego lotu, obaj piloci są w stanie skupić całą uwagę na upewnieniu się, że samolot robi dokładnie to, czego oczekują. Jeśli najdrobniejsza rzecz zacznie się psuć, natychmiast jest to zauważone i podejmowane są odpowiednie działania. Gdy samolot przekroczy próg pasa startowego, autopilot nieznacznie uniesie nos, aby spowolnić tempo opadania. Dość często auto-landy (lądowania przy użyciu autopilota) są dość płynne.

Autopilot świetnie ustawia samolot we właściwym miejscu, tylko czasami brakuje mu wyczucia. Gdy koła są mocno osadzone na ziemi, można zastosować wsteczny ciąg i pozwolić, aby układ hamulcowy spowolnił samolot. Przez cały ten czas autopilot nadal śledzi linię środkową pasa startowego. Kiedy osiągnięta zostanie prędkość kołowania i zidentyfikowana droga kołowania z drogi startowej, autopilot zostaje wyłączony i rozpoczyna się najtrudniejsza część po wylądowaniu – dotarcie samolotu do bramki.

Latanie w mglistych warunkach stanowi wyzwanie dla pilotów, którzy doświadcza tych warunków tylko kilka razy w roku. Nie zawsze łatwo jest przewidzieć, kiedy warunki ulegną pogorszeniu, więc muszą oni być zawsze przygotowani. Kołowanie do i z bramki jest potencjalnie najniebezpieczniejszym etapem lotu, a ograniczona widoczność utrudnia rozeznanie najbliższego otoczenia. Mimo trudności piloci regularnie trenują w symulatorze wykonywanie operacji w mglistych warunkach, więc kiedy dzieje się to naprawdę, są dobrze wyszkoleni w tym, co zrobić.