Planificación de vuelo

Planificación de vuelo es el proceso de producir un plan de vuelo para describir el vuelo de una aeronave propuesta. Se trata de dos aspectos críticos para la seguridad: el cálculo del combustible, para garantizar que la aeronave pueda llegar con seguridad a su destino, y el cumplimiento de los requisitos de control del tráfico aéreo, para minimizar el riesgo de colisión en el aire. Además, los planificadores de vuelos normalmente desean minimizar el coste del vuelo mediante la elección adecuada de la ruta, la altura y la velocidad, y cargando a bordo el mínimo de combustible necesario. Los Servicios de Tráfico Aéreo (ATS) utilizan el plan de vuelo completo para la separación de aeronaves en los servicios de gestión del tráfico aéreo, incluido el seguimiento y la búsqueda de aeronaves perdidas, durante las misiones de búsqueda y rescate (SAR).

La planificación de vuelos requiere pronósticos meteorológicos precisos para que los cálculos del consumo de combustible puedan tener en cuenta los efectos del consumo de combustible de los vientos en contra o de cola y la temperatura del aire. Las normas de seguridad exigen que las aeronaves lleven combustible más allá del mínimo necesario para volar desde el origen al destino, lo que permite circunstancias imprevistas o el desvío a otro aeropuerto si el destino previsto no está disponible. Además, bajo la supervisión del control del tráfico aéreo, las aeronaves que vuelan en el espacio aéreo controlado deben seguir rutas predeterminadas conocidas como vías aéreas (al menos donde han sido definidas), incluso si dichas rutas no son tan económicas como un vuelo más directo. Dentro de estas vías aéreas, las aeronaves deben mantener niveles de vuelo, altitudes específicas generalmente separadas verticalmente por 1000 o 2000 pies (300 o 610 m), dependiendo de la ruta que se vuela y la dirección del viaje. Cuando los aviones con solo dos motores vuelan largas distancias a través de océanos, desiertos u otras áreas sin aeropuertos, deben cumplir reglas de seguridad ETOPS adicionales para garantizar que puedan llegar a un aeropuerto de emergencia si falla un motor.

Producir un plan de vuelo optimizado preciso requiere millones de cálculos, por lo que los sistemas de planificación de vuelos comerciales hacen un uso extensivo de computadoras (se puede producir un plan de vuelo aproximado no optimizado usando un E6B y un mapa en aproximadamente una hora, pero se debe tener más margen). hecho por circunstancias imprevistas). Cuando la planificación de vuelos por computadora reemplazó la planificación de vuelos manual para los vuelos en dirección este a través del Atlántico Norte, el consumo promedio de combustible se redujo en aproximadamente 450 kg (1000 lb) por vuelo, y los tiempos promedio de vuelo se redujeron en aproximadamente 5 minutos por vuelo. Algunas aerolíneas comerciales tienen su propio sistema interno de planificación de vuelos, mientras que otras emplean los servicios de planificadores externos.

La ley exige que un despachador de vuelo autorizado o un oficial de operaciones de vuelo lleve a cabo tareas de planificación y vigilancia de vuelo en muchos entornos operativos comerciales (por ejemplo, US FAR §121, regulaciones canadienses). Estas regulaciones varían según el país, pero cada vez más países exigen que sus operadores aéreos empleen dicho personal.

Descripción general y terminología básica

Es posible que un sistema de planificación de vuelo necesite producir más de un plan de vuelo para un solo vuelo:

• plan resumido para el control del tráfico aéreo (en formato FAA y/o ICAO)
• plan sumario para la descarga directa en un sistema de gestión de vuelos a bordo
• plan detallado para su utilización por los pilotos

El propósito básico de un sistema de planificación de vuelos es calcular cuánto combustible de viaje necesita una aeronave en el proceso de navegación aérea cuando vuela desde un aeropuerto de origen a un aeropuerto de destino. Las aeronaves también deben llevar algo de combustible de reserva para permitir circunstancias imprevistas, como un pronóstico meteorológico inexacto o que el control del tráfico aéreo requiera que una aeronave vuele a una altitud inferior a la óptima debido a la congestión de las vías aéreas o la incorporación de pasajeros de último momento. cuyo peso no se tuvo en cuenta cuando se elaboró el plan de vuelo. La forma en que se determina el combustible de reserva varía mucho según la aerolínea y la localidad. Los métodos más comunes son:

• Operaciones domésticas de los Estados Unidos llevadas a cabo en virtud de las Reglas de Vuelo de Instrumento: combustible suficiente para volar hasta el primer punto de aterrizaje previsto, luego volar a un aeropuerto alternativo (si las condiciones meteorológicas requieren un aeropuerto alternativo), luego durante 45 minutos a partir de la velocidad normal de crucero
• porcentaje de tiempo: típicamente 10% (es decir, un vuelo de 10 horas necesita reserva suficiente para volar por otra hora)
• porcentaje de combustible: normalmente 5% (es decir, un vuelo que requiere 20.000 kg de combustible necesita una reserva de 1.000 kg)

A excepción de algunos vuelos nacionales en EE. UU., un plan de vuelo normalmente tiene un aeropuerto alternativo además de un aeropuerto de destino. El aeropuerto alternativo se utiliza en caso de que el aeropuerto de destino quede inutilizable mientras el vuelo está en curso (debido a condiciones climáticas, una huelga, un accidente, actividad terrorista, etc.). Esto significa que cuando la aeronave se acerque al aeropuerto de destino, aún debe tener suficiente combustible alternativo y reserva alternativa disponible para volar al aeropuerto alternativo. Dado que no se espera que la aeronave llegue al aeropuerto alternativo, también debe tener suficiente combustible para dar vueltas durante un tiempo (normalmente 30 minutos) cerca del aeropuerto alternativo mientras se encuentra una ranura de aterrizaje. Los vuelos nacionales en los Estados Unidos no están obligados a tener suficiente combustible para dirigirse a un aeropuerto alternativo cuando se pronostica que el clima en el destino será mejor que los techos de 2000 pies (610 m) y 3 millas terrestres de visibilidad; sin embargo, se sigue aplicando la reserva de 45 minutos a velocidad de crucero normal.

A menudo se considera una buena idea tener el camino alternativo a cierta distancia del destino (p. ej., 185 km (100 millas náuticas; 115 millas)) para que sea poco probable que el mal tiempo cierre tanto el destino como el camino alternativo; No se desconocen distancias de hasta 960 kilómetros (520 millas náuticas; 600 millas). En algunos casos, el aeropuerto de destino puede ser tan remoto (por ejemplo, una isla del Pacífico) que no existe un aeropuerto alternativo factible; En tal situación, una aerolínea puede incluir suficiente combustible para volar durante 2 horas cerca del destino, con la esperanza de que el aeropuerto vuelva a estar disponible dentro de ese tiempo.

A menudo hay más de una ruta posible entre dos aeropuertos. Sujetas a los requisitos de seguridad, las aerolíneas comerciales generalmente desean minimizar los costos eligiendo adecuadamente la ruta, la velocidad y la altura.

Se dan varios nombres a los pesos asociados con una aeronave y/o al peso total de la aeronave en varias etapas.

• Carga es el peso total de los pasajeros, su equipaje y cualquier carga. Una aerolínea comercial gana su dinero cobrando por carga útil.
• Peso operativo vacío es el peso básico de la aeronave cuando está listo para la operación, incluyendo la tripulación pero excluyendo cualquier carga útil o combustible usable.
• Cero peso de combustible es la suma de peso operativo vacío y carga útil, es decir, el peso cargado de un avión, excluyendo cualquier combustible usable.
• Peso de la rampa es el peso de un avión en el edificio terminal cuando está listo para la salida. Esto incluye el peso cero del combustible y todo el combustible necesario.
• Peso de liberación de freno es el peso de un avión al comienzo de una pista, justo antes de la liberación de freno para el despegue. Este es el peso de la rampa menos cualquier combustible utilizado para el taxi. Los principales aeropuertos pueden tener pistas de aterrizaje de aproximadamente 2 millas (3 km) de largo, por lo que el simple taxi desde la terminal hasta el final de la pista podría consumir hasta una tonelada de combustible. Después del taxi, el piloto alinea el avión con la pista y pone los frenos. Al recibir el despegue, el piloto acelera los motores y libera los frenos para comenzar a acelerar a lo largo de la pista en preparación para despegar.
• Peso de despegue es el peso de un avión ya que se despega a lo largo de una pista. Pocos sistemas de planificación de vuelo calculan el peso real de despegue; en cambio, el combustible utilizado para despegar se cuenta como parte del combustible utilizado para subir hasta la altura normal de crucero.
• Peso de aterrizaje es el peso de un avión ya que aterriza en el destino. Este es el peso de liberación de freno menos el combustible de viaje quemado. Incluye el peso cero del combustible, el combustible inutilizable y todo combustible alternativo, de retención y reserva.

Cuando los aviones bimotores vuelan a través de océanos, desiertos y lugares similares, la ruta debe planificarse cuidadosamente para que el avión siempre pueda llegar a un aeropuerto, incluso si falla un motor. Las reglas aplicables se conocen como ETOPS (OPeraciones de rango extendido). La confiabilidad general del tipo particular de aeronave y sus motores y la calidad del mantenimiento de la aerolínea se tienen en cuenta al especificar cuánto tiempo puede volar una aeronave con un solo motor en funcionamiento (normalmente entre 1 y 3 horas).

Los sistemas de planificación de vuelo deben poder hacer frente a aviones que vuelan por debajo del nivel del mar, lo que a menudo resultará en una altitud negativa. Por ejemplo, el aeropuerto Schiphol de Ámsterdam tiene una elevación de -3 metros. La superficie del Mar Muerto está a 417 metros bajo el nivel del mar, por lo que los vuelos a baja altura en esta zona pueden realizarse muy por debajo del nivel del mar.

Unidades de medida

Los planes de vuelo combinan unidades de medida métricas y no métricas. Las unidades particulares utilizadas pueden variar según la aeronave, la aerolínea y la ubicación a lo largo del vuelo.

Desde 1979, la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) ha recomendado una unificación de unidades de medida dentro de la aviación basada en el Sistema Internacional de Unidades (SI). Desde 2010, la OACI recomienda utilizar:

• Kilometros por hora (km/h) para velocidad durante el viaje.
• Medidores por segundo (m/s) para la velocidad del viento durante el aterrizaje.
• Kilometros (km) para distancia.
• Medidores (m) para la elevación.

Sin embargo, no se ha establecido una fecha de finalización para completar la métrica. Si bien técnicamente se prefieren las unidades SI, varias unidades no SI todavía se utilizan ampliamente en la aviación comercial:

• Knots (kn) para velocidad.
• Milla náutica (nm) para la distancia.
• Pie (ft) para la elevación.

Unidades de distancia

Las distancias casi siempre se miden en millas náuticas, calculadas a una altura de 32.000 pies (9.800 m), compensado por el hecho de que la Tierra es un esferoide achatado en lugar de una esfera perfecta. Las cartas de aviación siempre muestran distancias redondeadas a la milla náutica más cercana, y estas son las distancias que se muestran en un plan de vuelo. Es posible que los sistemas de planificación de vuelos necesiten utilizar valores no redondeados en sus cálculos internos para mejorar la precisión.

Unidades de combustible

La medición del combustible variará según los medidores instalados en una aeronave en particular. La unidad de medida de combustible más común son los kilogramos; Otras medidas posibles incluyen libras, galones británicos, galones estadounidenses y litros. Cuando el combustible se mide por peso, la gravedad específica del combustible utilizado se tiene en cuenta al comprobar la capacidad del tanque.

Ha habido al menos una ocasión en la que un avión se quedó sin combustible debido a un error al convertir entre kilogramos y libras. En este caso particular, la tripulación de vuelo logró planear hasta una pista cercana y aterrizar de forma segura (la pista era una de las dos de un antiguo aeropuerto que entonces se utilizaba como pista de carreras).

Muchas aerolíneas solicitan que las cantidades de combustible se redondeen a un múltiplo de 10 o 100 unidades. Esto puede causar algunos problemas de redondeo interesantes, especialmente cuando se trata de subtotales. También se deben considerar cuestiones de seguridad al decidir si redondear hacia arriba o hacia abajo.

Unidades de altura

La altitud de una aeronave se basa en el uso de un altímetro de presión (consulte el nivel de vuelo para obtener más detalles). Las alturas citadas aquí son, por tanto, las alturas nominales en condiciones estándar de temperatura y presión y no las alturas reales. Todas las aeronaves que operan en niveles de vuelo calibran los altímetros con la misma configuración estándar independientemente de la presión real al nivel del mar, por lo que surge poco riesgo de colisión.

En la mayoría de las áreas, la altura se informa como un múltiplo de 100 pies (30 m), es decir, A025 es nominalmente 2500 pies (760 m). Cuando navegan a mayores altitudes, los aviones adoptan niveles de vuelo (FL). Los niveles de vuelo son altitudes corregidas y calibradas contra la Atmósfera Estándar Internacional (ISA). Estos se expresan como un grupo de tres cifras, por ejemplo, FL320 es 32 000 pies (9800 m) ISA.

En la mayoría de las áreas, la separación vertical entre aeronaves es de 1000 o 2000 pies (300 o 610 m).

En Rusia, China y algunas zonas vecinas, las altitudes se miden en metros. La separación vertical entre aeronaves es de 300 metros o 600 metros (aproximadamente un 1,6% menos que 1.000 o 2.000 pies).

Hasta 1999, la separación vertical entre aeronaves que volaban a gran altura en la misma vía aérea era de 2000 pies (610 m). Desde entonces, ha habido una introducción gradual en todo el mundo de la separación vertical mínima reducida (RVSM). Esto reduce la separación vertical a 1000 pies (300 m) entre los niveles de vuelo 290 y 410 (los límites exactos varían ligeramente de un lugar a otro). Dado que la mayoría de los aviones a reacción operan entre estas alturas, esta medida duplica efectivamente la capacidad de las vías aéreas disponibles. Para utilizar RVSM, las aeronaves deben tener altímetros certificados y los pilotos automáticos deben cumplir estándares más precisos.

Unidades de velocidad

Las aeronaves que navegan a altitudes más bajas normalmente usan nudos como unidad de velocidad principal, mientras que las aeronaves que son más altas (por encima de la altitud de cruce de Mach) normalmente usan el número de Mach como unidad de velocidad principal, aunque los planes de vuelo a menudo también incluyen la velocidad equivalente en nudos. (la conversión incluye un margen de temperatura y altura). En un plan de vuelo, un número de Mach del "Punto 82" significa que la aeronave viaja a 0,820 (82%) de la velocidad del sonido.

El uso generalizado de sistemas de posicionamiento global (GPS) permite que los sistemas de navegación en la cabina proporcionen la velocidad del aire y la velocidad del suelo de forma más o menos directa.

Otro método para obtener velocidad y posición es el sistema de navegación inercial (INS), que realiza un seguimiento de la aceleración de un vehículo mediante giroscopios y acelerómetros lineales; Esta información luego se puede integrar a tiempo para obtener la velocidad y la posición, siempre que el INS haya sido calibrado adecuadamente antes de la salida. El INS ha estado presente en la aviación civil durante algunas décadas y se utiliza principalmente en aviones medianos y grandes, ya que el sistema es bastante complejo.

Si no se utiliza ni GPS ni INS, se requieren los siguientes pasos para obtener información de velocidad:

• Se utiliza un indicador de velocidad de aire para medir la velocidad de aire indicada en los nudos.
• La IAS se convierte en velocidad de aire calibrada (CAS) utilizando una tabla de corrección específica para aeronaves.
• CAS se convierte en velocidad de aire equivalente (EAS) permitiendo efectos de compresión.
• EAS se convierte en verdadera velocidad de aire (TAS) permitiendo una altitud de densidad (es decir, altura y temperatura).
• TAS se convierte a velocidad de tierra permitiendo cualquier viento de cabeza o cola.

Unidades de masa

El peso de una aeronave se mide comúnmente en kilogramos, pero a veces se puede medir en libras, especialmente si los medidores de combustible están calibrados en libras o galones. Muchas aerolíneas solicitan que los pesos se redondeen a múltiplos de 10 o 100 unidades. Es necesario tener mucho cuidado al redondear para garantizar que no se excedan las limitaciones físicas.

Al conversar informalmente sobre un plan de vuelo, es posible que se haga referencia a los pesos aproximados del combustible y/o de la aeronave en toneladas. Esta "tonelada" generalmente es una tonelada métrica o una tonelada larga del Reino Unido, que difieren en menos del 2%, o una tonelada corta, que es aproximadamente un 10% menos.

Describir una ruta

Una ruta es una descripción del camino que sigue una aeronave cuando vuela entre aeropuertos. La mayoría de los vuelos comerciales viajarán de un aeropuerto a otro, pero los aviones privados, los recorridos turísticos comerciales y los aviones militares pueden realizar un viaje circular o de ida y vuelta y aterrizar en el mismo aeropuerto desde el que despegaron.

Componentes

Los aviones vuelan en vías aéreas bajo la dirección del control de tráfico aéreo. Una vía aérea no tiene existencia física, pero puede considerarse como una autopista en el cielo. En una autopista normal, los coches utilizan diferentes carriles para evitar colisiones, mientras que en una vía aérea, los aviones vuelan en diferentes niveles de vuelo para evitar colisiones. A menudo se pueden ver aviones pasando directamente por encima o por debajo del propio avión. Se publican cartas que muestran las vías respiratorias y suelen actualizarse cada 4 semanas, coincidiendo con el ciclo AIRAC. AIRAC (Regulación y Control de Información Aeronáutica) ocurre cada cuarto jueves, cuando cada país publica sus cambios, que generalmente son aerovías.

Cada vía aérea comienza y termina en un punto de referencia y también puede contener algunos puntos de referencia intermedios. Los waypoints usan cinco letras (por ejemplo, PILOX) y aquellos que funcionan como balizas no direccionales usan tres o dos (TNN, WK). Las vías aéreas pueden cruzarse o unirse en un punto de ruta, por lo que una aeronave puede cambiar de una vía aérea a otra en dichos puntos. Una ruta completa entre aeropuertos suele utilizar varias vías aéreas. Cuando no existe una vía aérea adecuada entre dos puntos de ruta, y el uso de vías aéreas daría como resultado una ruta algo indirecta, el control de tráfico aéreo puede permitir una ruta directa de punto de ruta a punto de ruta, que no utiliza una vía aérea (a menudo abreviada en los planes de vuelo como &# 34;DCT").

La mayoría de los waypoints se clasifican como Puntos de presentación obligatorios; es decir, el piloto (o el sistema de gestión de vuelo a bordo) informa de la posición del avión para el control de tráfico aéreo a medida que el avión pasa por un punto de referencia. Hay dos tipos principales de waypoints:

• A llamado waypoint aparece en los diagramas de aviación con una latitud y longitud conocida. Tales puntos de referencia sobre la tierra a menudo tienen un faro de radio asociado para que los pilotos puedan comprobar más fácilmente dónde están. Los puntos de referencia usados siempre están en una o más vías respiratorias.
• A punto geográfico es una posición temporal utilizada en un plan de vuelo, generalmente en una zona donde no hay puntos de referencia llamados (por ejemplo, la mayoría de los océanos en el hemisferio sur). El control del tráfico aéreo requiere que los waypoints geográficos tengan latitudes y longitudes que son un número entero de grados.

Tenga en cuenta que las aerolíneas no conectan directamente con los aeropuertos.

• Después del despegue, un avión sigue a Procedimiento de salida (salida de instrumentos estándar, o SID), que define un camino desde una pista de aterrizaje a un punto de acceso en una vía aérea, para que el avión pueda unirse al sistema de vías aéreas de forma controlada. La mayor parte de la escalada de un vuelo tendrá lugar en el SID.
• Antes del aterrizaje, un avión sigue a un procedimiento de llegada (vía de llegada de la terminal estándar, o STAR), que define una vía desde un punto de acceso en una vía aérea hasta una pista de aterrizaje del aeropuerto, para que el avión pueda salir del sistema de la vía aérea de forma controlada. Gran parte de la porción de descenso de un vuelo tendrá lugar en un STAR.

Se utilizan rutas especiales conocidas como pistas oceánicas a través de algunos océanos, principalmente en el hemisferio norte, para aumentar la capacidad de tráfico en rutas muy transitadas. A diferencia de las vías aéreas ordinarias, que cambian con poca frecuencia, las rutas oceánicas cambian dos veces al día para aprovechar los vientos favorables. Los vuelos que van a favor de la corriente en chorro pueden ser una hora más cortos que los que van en contra de ella. Las rutas oceánicas pueden comenzar y terminar a unas 100 millas de la costa en puntos de ruta designados, a los que se conectan varias vías aéreas. Las rutas que atraviesan los océanos septentrionales son adecuadas para vuelos de este a oeste o de oeste a este, que constituyen la mayor parte del tráfico en estas zonas.

Rutas completas

Hay varias formas de construir una ruta. Todos los escenarios que utilizan vías aéreas utilizan SID y STAR para salida y llegada. Cualquier mención de las vías respiratorias podría incluir un número muy pequeño de comentarios "directos" segmentos para permitir situaciones en las que no hay uniones convenientes de las vías respiratorias. En algunos casos, las consideraciones políticas pueden influir en la elección de la ruta (por ejemplo, los aviones de un país no pueden sobrevolar otro país).

• Airway(s) de origen a destino. La mayoría de los vuelos sobre tierra entran en esta categoría.
• Airway(s) de origen a un borde oceánico, luego una pista oceánica, luego vía aérea(s) desde el borde oceánico a destino. La mayoría de los vuelos sobre los océanos del norte entran en esta categoría.
• Airway(s) de origen a un borde oceánico, luego una zona de vuelo libre a través de un océano, luego vía aérea(s) de borde oceánico a destino. La mayoría de los vuelos sobre los océanos del sur entran en esta categoría.
• Zona libre de origen a destino. Esta es una situación relativamente poco común para los vuelos comerciales.

Incluso en una zona de vuelo libre, el control del tráfico aéreo sigue exigiendo un informe de posición aproximadamente una vez cada hora. Los sistemas de planificación de vuelos organizan esto insertando puntos de referencia geográficos a intervalos adecuados. Para un avión a reacción, estos intervalos son 10 grados de longitud para vuelos en dirección este u oeste y 5 grados de latitud para vuelos en dirección norte o sur. En las zonas de vuelo libre, los aviones comerciales normalmente siguen una ruta de menor tiempo para utilizar el menor tiempo y combustible posible. Una ruta de círculo máximo tendría la distancia terrestre más corta, pero es poco probable que tenga la distancia aérea más corta, debido al efecto de los vientos de cara o de cola. Es posible que un sistema de planificación de vuelo deba realizar un análisis importante para determinar una buena ruta de vuelo libre.

Cálculo de combustible

El cálculo de las necesidades de combustible (especialmente el combustible para el viaje y el combustible de reserva) es el aspecto más crítico para la seguridad en la planificación de un vuelo. Este cálculo es algo complicado:

• La tasa de quemadura de combustible depende de la temperatura ambiente, la velocidad de las aeronaves y la altitud de las aeronaves, ninguna de las cuales es totalmente predecible.
• La tasa de quemadura de combustible también depende del peso del avión, que cambia como el combustible se quema.
• Por lo general, se requiere cierta iteración debido a la necesidad de calcular los valores interdependientes. Por ejemplo, el combustible de reserva se calcula a menudo como porcentaje del combustible de viaje, pero el combustible de viaje no puede calcularse hasta que se conozca el peso total del avión, lo que incluye el peso del combustible de reserva.

Consideraciones

El cálculo del combustible debe tener en cuenta muchos factores.

• Predicciones meteorológicas

La temperatura del aire afecta el consumo de eficiencia y combustible de los motores de aeronaves. El viento puede proporcionar un componente de viento en la cabeza o en la cola, que a su vez aumentará o disminuirá el consumo de combustible aumentando o disminuyendo la distancia aérea a fluir.

Por acuerdo con la Organización de Aviación Civil Internacional, existen dos centros meteorológicos nacionales, en los Estados Unidos, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, y en el Reino Unido, la Oficina de Met, que ofrecen pronósticos meteorológicos mundiales para la aviación civil en un formato conocido como clima GRIB. Estas previsiones se emiten generalmente cada 6 horas y cubren las 36 horas siguientes. Cada previsión de 6 horas cubre todo el mundo usando puntos de rejilla ubicados a intervalos de 75 millas náuticas (139 km) o menos. En cada punto de rejilla, la velocidad del viento, la dirección del viento, la temperatura del aire se suministra a nueve alturas diferentes entre 4.500 y 55.000 pies (1.400 y 16.800 m).

Las aeronaves rara vez vuelan exactamente a través de los puntos de rejilla meteorológica o a las alturas exactas en las que se encuentran disponibles las predicciones meteorológicas, por lo que se necesita una cierta forma de interpolación horizontal y vertical. Para intervalos de 75 millas náuticas (139 km), la interpolación lineal es satisfactoria. El formato GRIB superó el anterior formato ADF en 1998–99. El formato ADF utilizó intervalos de 300 millas náuticas (560 km); este intervalo fue lo suficientemente grande como para perder algunas tormentas por completo, por lo que los cálculos usando el tiempo predecido por ADF no eran tan exactos como los que se pueden producir utilizando el clima predecido por GRIB.

• Rutas y niveles de vuelo

La ruta particular a fluir determina la distancia terrestre a cubrir, mientras que los vientos en esa ruta determinan la distancia del aire a fluir. Cada porción inter-punto de una vía aérea puede tener reglas diferentes en cuanto a qué niveles de vuelo se pueden utilizar. El peso total de las aeronaves en cualquier punto determina el nivel de vuelo más alto que se puede utilizar. La escalada a un nivel de vuelo superior generalmente requiere menos combustible que a un nivel de vuelo inferior, pero es posible que se necesite combustible extra para subir al nivel de vuelo más alto (es este combustible extra de escalada y la diferente tasa de consumo de combustible que causa discontinuidades).

• Limitaciones físicas

Casi todos los pesos mencionados anteriormente en "Overview y terminología básica" pueden estar sujetos a valores mínimos y/o máximos. Debido al estrés en las ruedas y el bajo carruaje al aterrizar, el peso máximo seguro de aterrizaje puede ser considerablemente menor que el peso máximo seguro de liberación de frenos. En tales casos, un avión que se encuentra con alguna emergencia y tiene que aterrizar inmediatamente después de despegar puede tener que circular por un tiempo para utilizar combustible, o de lo contrario aterrizar algún combustible, o aterrizar inmediatamente y correr el riesgo de que el infrarrojo colapse.

Además, los tanques de combustible tienen una capacidad máxima. En algunas ocasiones, los sistemas comerciales de planificación de vuelos encuentran que se ha solicitado un plan de vuelo imposible. El avión no puede llegar al destino previsto, incluso sin carga ni pasajeros, ya que los tanques de combustible no son lo suficientemente grandes como para contener la cantidad de combustible necesaria; parecería que algunas aerolíneas son excesivamente optimistas a veces, tal vez esperando un (muy) viento de cola fuerte.

• Tasa de consumo de combustible

La tasa de consumo de combustible para los motores de aeronaves depende de la temperatura del aire, la altura medida por la presión del aire, el peso de las aeronaves, la velocidad de las aeronaves en relación con el aire, y cualquier mayor consumo en comparación con los nuevos motores debido a la edad del motor y/o el mantenimiento deficiente (una aerolínea puede estimar esta degradación comparando la quemadura de combustible prevista). Tenga en cuenta que un avión grande, como un jet de jumbo, puede quemar hasta 80 toneladas de combustible en un vuelo de 10 horas, por lo que hay un cambio de peso sustancial durante el vuelo.

Cálculo

El peso del combustible forma una parte importante del peso total de una aeronave, por lo que cualquier cálculo de combustible debe tener en cuenta el peso del combustible que aún no se ha quemado. En lugar de intentar predecir la carga de combustible aún no quemada, un sistema de planificación de vuelo puede manejar esta situación trabajando hacia atrás a lo largo de la ruta, comenzando en la alternativa, regresando al destino y luego retrocediendo punto por punto hasta el origen.

A continuación se ofrece un resumen más detallado del cálculo. Generalmente se requieren varias (posiblemente muchas) iteraciones, ya sea para calcular valores interdependientes como el combustible de reserva y el combustible de viaje, o para hacer frente a situaciones en las que se ha excedido alguna restricción física. En este último caso suele ser necesario reducir la carga útil (menos carga o menos pasajeros). Algunos sistemas de planificación de vuelos utilizan elaborados sistemas de ecuaciones aproximadas para estimar simultáneamente todos los cambios necesarios; esto puede reducir en gran medida el número de iteraciones necesarias.

Si un avión aterriza en el alternador, en el peor de los casos se puede suponer que no queda combustible (en la práctica habrá suficiente combustible de reserva para al menos para taxi fuera de la pista). Por lo tanto, un sistema de planificación de vuelo puede calcular combustible de retención alternativo sobre la base de que el peso final de la aeronave es el peso cero del combustible. Dado que el avión está dando vueltas mientras se mantiene, no hay necesidad de tener en cuenta el viento para este o cualquier otro cálculo de retención.

Para el vuelo de destino a alternar, un sistema de planificación de vuelo puede calcular combustible de viaje alternativo y combustible de reserva alternativo sobre la base de que el peso de la aeronave en llegar a la alternancia es cero peso de combustible más retención alternativa.

Un sistema de planificación de vuelo puede calcular cualquier destino sobre la base de que el peso final de la aeronave es cero peso del combustible más retención alternativa más combustible alternativo más reserva alternativa.

Para el vuelo de origen a destino, el peso a la llegada al destino se puede tomar como cero peso de combustible más retención alternativa más combustible alternativo más reserva alternativa más la retención de destino. A continuación, un sistema de planificación de vuelos puede funcionar a lo largo de la ruta, calculando el combustible de viaje y reserva un punto de referencia a la vez, con el combustible necesario para cada segmento inter-waypoint que forma parte del peso de la aeronave para el próximo segmento a calcular.

En cada etapa y/o al final del cálculo, un sistema de planificación de los vuelos debe realizar controles para garantizar que no se hayan superado las limitaciones físicas (por ejemplo, la capacidad máxima del tanque). Los problemas significan que el peso del avión debe reducirse de alguna manera o el cálculo debe ser abandonado.

Un enfoque alternativo para el cálculo del combustible es calcular el combustible alternativo y de reserva como se indicó anteriormente y obtener una estimación del requerimiento total de combustible para el viaje, ya sea basándose en la experiencia previa con esa ruta y tipo de aeronave, o utilizando alguna fórmula aproximada; ninguno de los métodos puede tener mucho en cuenta el clima. Luego, el cálculo puede avanzar a lo largo de la ruta, punto de referencia por punto de referencia. Al llegar al destino, el combustible del viaje real se puede comparar con el combustible del viaje estimado, se puede hacer una mejor estimación y repetir el cálculo según sea necesario.

Reducción de costes

Las aerolíneas comerciales generalmente desean mantener el costo de un vuelo lo más bajo posible. Hay tres factores principales que contribuyen al costo:

• la cantidad de combustible necesaria (para complicar los asuntos, el combustible puede costar diferentes cantidades en diferentes aeropuertos),
• el tiempo real de vuelo afecta los cargos de depreciación, los horarios de mantenimiento, y similares,
• los gastos de sobrevuelo son levied por cada país que el avión vuela (nocionalmente para cubrir los costos de control del tráfico aéreo).

Las diferentes aerolíneas tienen diferentes puntos de vista sobre lo que constituye un vuelo de menor costo:

• costo mínimo basado sólo en el tiempo
• costo mínimo basado únicamente en combustible
• costo mínimo basado en un equilibrio entre el combustible y el tiempo
• costo mínimo basado en costos de combustible y costos de tiempo y gastos de sobrevuelo

Mejoras básicas

Para cualquier ruta determinada, un sistema de planificación de vuelo puede reducir el costo al encontrar la velocidad más económica a cualquier altitud dada y al encontrar las mejores altitudes para usar en función del clima previsto. Esta optimización local se puede realizar punto por punto.

Las aerolíneas comerciales no quieren que un avión cambie de altitud con demasiada frecuencia (entre otras cosas, puede dificultar que la tripulación de cabina sirva las comidas), por lo que a menudo especifican un tiempo mínimo entre cambios de nivel de vuelo relacionados con la optimización. Para hacer frente a tales requisitos, un sistema de planificación de vuelo debe ser capaz de optimizar la altitud no local teniendo en cuenta simultáneamente una serie de puntos de ruta, junto con los costos de combustible para cualquier ascenso corto que pueda ser necesario.

Cuando existe más de una ruta posible entre el aeropuerto de origen y destino, la tarea que enfrenta un sistema de planificación de vuelos se vuelve más complicada, ya que ahora debe considerar muchas rutas para encontrar la mejor ruta disponible. Muchas situaciones tienen decenas o incluso cientos de rutas posibles, y hay algunas situaciones con más de 25.000 rutas posibles (por ejemplo, de Londres a Nueva York con vuelo libre debajo del sistema de vías). La cantidad de cálculos necesarios para producir un plan de vuelo preciso es tan sustancial que no es factible examinar en detalle todas las rutas posibles. Un sistema de planificación de vuelos debe tener alguna forma rápida de reducir el número de posibilidades a un número manejable antes de emprender un análisis detallado.

Reducción de reservas

Desde el punto de vista de un contable, el suministro de combustible de reserva cuesta dinero (el combustible necesario para transportar el combustible de reserva que, con suerte, no se utilizará). Se han desarrollado técnicas conocidas como reclear, redispatch o procedimiento de punto de decisión, que pueden reducir en gran medida la cantidad de combustible de reserva necesaria sin dejar de mantener todas las normas de seguridad requeridas. Estas técnicas se basan en tener algún aeropuerto intermedio especificado al que el vuelo pueda desviarse en caso de ser necesario; en la práctica, tales desvíos son raros. El uso de tales técnicas puede ahorrar varias toneladas de combustible en vuelos largos o puede aumentar la carga útil transportada en una cantidad similar.

Un plan de vuelo limpio tiene dos destinos. El aeropuerto de destino final es hacia donde realmente se dirige el vuelo, mientras que el aeropuerto de destino inicial es hacia donde se desviará el vuelo si se utiliza más combustible del esperado durante la primera parte. del vuelo. El punto de referencia en el que se toma la decisión sobre a qué destino ir se denomina punto de recuperación o punto de decisión. Al llegar a este punto de ruta, la tripulación de vuelo hace una comparación entre el consumo de combustible real y el previsto y comprueba cuánto combustible de reserva hay disponible. Si hay suficiente reserva de combustible, entonces el vuelo puede continuar hasta el aeropuerto de destino final; de lo contrario, la aeronave deberá desviarse al aeropuerto de destino inicial.

El destino inicial está ubicado de manera que se necesita menos combustible de reserva para un vuelo desde el origen al destino inicial que para un vuelo desde el origen al destino final. En circunstancias normales, se utiliza realmente poco o nada del combustible de reserva, por lo que cuando la aeronave alcanza el punto de reclear todavía tiene (casi) todo el combustible de reserva original a bordo, que es suficiente para cubrir el vuelo desde el punto de reclear hasta el punto de reclear. Destino final.

La idea de vuelos limpios fue publicada por primera vez en Boeing Airliner (1977) por los ingenieros de Boeing David Arthur y Gary Rose. El documento original contiene muchos números mágicos relacionados con la posición óptima de la solución reclear, etc. Estas cifras se aplican únicamente al tipo específico de aeronave considerado, para un porcentaje de reserva específico, y no tienen en cuenta el efecto del clima. El ahorro de combustible debido al reaclarado depende de tres factores:

• El ahorro máximo alcanzable depende de la posición de la fijación reclear. Esta posición no se puede determinar teóricamente ya que no hay ecuaciones exactas para el combustible de viaje y el combustible de reserva. Incluso si se pudiera determinar exactamente, puede que no haya un punto de referencia en el lugar correcto.
• Un factor identificado por Arthur y Rose que ayuda a lograr el máximo ahorro posible es tener un destino inicial posicionado para que el descenso al destino inicial comience inmediatamente después de la fijación reclear. Esto es beneficioso porque minimiza el combustible de reserva necesario entre la fijación reclear y el destino inicial, y por lo tanto maximiza la cantidad de combustible de reserva disponible en la fijación reclear.
• El otro factor que también es útil es el posicionamiento del aeropuerto alternativo inicial.

Presentación de planes subóptimos

A pesar de todo el esfuerzo realizado para optimizar los planes de vuelo, hay determinadas circunstancias en las que resulta ventajoso presentar planes subóptimos. En un espacio aéreo muy transitado con varios aviones competidores, las rutas óptimas y las altitudes preferidas pueden tener un exceso de solicitudes. Este problema puede ser peor en períodos de gran actividad, como cuando todos quieren llegar a un aeropuerto tan pronto como abre. Si todas las aeronaves presentan planes de vuelo óptimos, para evitar la sobrecarga, el control de tráfico aéreo puede denegar el permiso para algunos de los planes de vuelo o retrasar las franjas horarias de despegue asignadas. Para evitar esto, se puede presentar un plan de vuelo subóptimo, solicitando una altitud ineficientemente baja o una ruta más larga y menos congestionada.

Una vez en el aire, parte del trabajo del piloto es volar lo más eficientemente posible para luego intentar convencer al control de tráfico aéreo para que les permita volar más cerca de la ruta óptima. Esto podría implicar solicitar un nivel de vuelo superior al del plan o solicitar una ruta más directa. Si el controlador no acepta de inmediato, es posible volver a solicitarlo ocasionalmente hasta que ceda. Alternativamente, si se ha informado de mal tiempo en el área, un piloto puede solicitar un ascenso o un giro para evitar el clima.

Incluso si el piloto no logra volver a la ruta óptima, los beneficios de que se le permita volar pueden superar el costo de la ruta subóptima.

Vuelos VFR

Aunque los vuelos VFR a menudo no requieren la presentación de un plan de vuelo, sigue siendo necesaria cierta planificación del vuelo. El capitán debe asegurarse de que habrá suficiente combustible a bordo para el viaje y suficiente reserva de combustible para casos imprevistos. El peso y el centro de gravedad deben permanecer dentro de sus límites durante todo el vuelo. El capitán debe preparar un plan de vuelo alternativo para cuando no sea posible aterrizar en el destino original.

En Canadá, sin embargo, las regulaciones establecen que "... ningún piloto al mando deberá operar una aeronave en vuelo VFR a menos que se haya presentado un plan de vuelo VFR o un itinerario de vuelo VFR, excepto cuando el vuelo se realiza dentro de las 25 NM del aeródromo de salida."

Funciones adicionales

Además de las diversas medidas de reducción de costos mencionadas anteriormente, los sistemas de planificación de vuelos pueden ofrecer funciones adicionales para ayudar a atraer y retener clientes:

• Otras rutas

  Si bien se produce un plan de vuelo para una ruta específica, los operadores de vuelos tal vez deseen considerar rutas alternativas. Un sistema de planificación de vuelo puede producir resúmenes para, por ejemplo, las siguientes 4 mejores rutas, mostrando cero peso del combustible y combustible total para cada posibilidad.

• Selección rectangular

  Puede haber varias posibles correcciones recleares y destinos iniciales, y cuál es el mejor depende del tiempo y del peso cero del combustible. Un sistema de planificación de vuelos puede analizar cada posibilidad y seleccionar cuál es el mejor para este vuelo en particular.

• ¿Qué resúmenes?

  En las rutas congestionadas, el control del tráfico aéreo puede requerir que un avión vuele más o menos que óptimo. El peso total de los pasajeros y la carga no se puede conocer en el momento en que se prepara el plan de vuelo. Para permitir estas situaciones, un sistema de planificación de vuelos puede producir resúmenes que muestren cuánto combustible se necesitaría si el avión es un poco más ligero o más pesado, o si está volando más alto o más bajo de lo previsto. Estos resúmenes permiten a los operadores de vuelo y pilotos comprobar si hay suficiente combustible de reserva para hacer frente a un escenario diferente.

• Distribución del tanque de combustible

  La mayoría de los aviones comerciales tienen más de un tanque de combustible, y un fabricante de aeronaves puede proporcionar reglas sobre cuánto combustible se carga en cada tanque para evitar afectar el centro de gravedad de los aviones. Las reglas dependen de cuánto combustible se carga, y puede haber diferentes conjuntos de reglas para diferentes cantidades totales de combustible. Un sistema de planificación de vuelos puede seguir estas reglas y producir un informe que muestre cuánto combustible se cargará en cada tanque.

• Combustible de carga

  Cuando los precios del combustible de aviación difieren entre los aeropuertos, puede valer la pena poner más combustible donde es barato, incluso teniendo en cuenta el costo del combustible de viaje adicional necesario para llevar el peso extra. Un sistema de planificación de vuelo puede determinar cuánto combustible extra maximizará las ganancias. Tenga en cuenta que las discontinuidades debidas a cambios en los niveles de vuelo pueden significar que una diferencia de tan sólo 100 kg (un pasajero con equipaje) en el peso cero del combustible o el combustible de almacenamiento puede hacer la diferencia entre ganancia y pérdida.

• Inflight diversion

  Mientras está en camino, un avión puede ser desviado a algún aeropuerto que no sea el suplente previsto. Un sistema de planificación de vuelos puede producir un nuevo plan de vuelo para la nueva ruta desde el punto de desvío y transmitirlo a la aeronave, incluyendo un cheque de que habrá suficiente combustible para el vuelo revisado.

• Inflight refuelling

  Los aviones militares pueden repostar en el aire. Tal refugio es un proceso en lugar de instantáneo. Algunos sistemas de planificación de vuelos pueden permitir el cambio de combustible y mostrar el efecto en cada avión involucrado.