AirAsia QZ8501 - Unbelievably Steep Climb

At 6:17 a.m. on Dec. 28, three minutes after air traffic control unsuccessfully tried to make contact and asked nearby aircraft to try to locate QZ8501, the A320 turned to the left and it began to climb from its altitude of 32,000 ft (9,750 metres), Jonan told a parliamentary hearing.

The rate of the climb increased rapidly within seconds to 6,000 ft a minute, before accelerating further to 8,400 ft a minute and finally 11,100 ft. The aircraft reached 37,600 ft just 54 seconds after it began to climb before it appeared to stall.

The aircraft began to fall at 6:18 a.m., dropping 1,500 ft in the first 6 seconds before reaching a rate of descent of 7,900 ft per minute until it reached 24,000 ft, at which point it disappeared from the radar.

UPDATED FEB 04, 2015

Georgia State University

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/orbv.html


The acceleration was 9,53 m/s²

é uma aceleração como se o avião estivesse na altitude de 90.701 m (297.576 pés). Nível de voo 3000 ou FL 3000, corresponde a 300.000 pés (trezentos mil pés). A estrutura não resistiu mesmo antes de atingir a altitude máxima prevista de 12594 m (41318 pés).

O tempo indicado pelo radar foi de 41, 4211 segundos  para subir 1600 metros, portanto, a aceleração

integral  ∮   (aceleração da Terra, aceleração no FL 320 e aceleração da aeronave resultante) foi de 9,53 m/s²

At flight level of 32,000 feet the acceleration of gravity is 9.77 m/s²

Human bodies exposed to such acceleration will immediately have the blood flowing totally to feet. Therefore, both pilots (airline pilots rarely have put their oxygen masks on above 25000 feet) will have dead faint, and passengers as well. Unless, passenger oxygen masks are deployed.

A aceleração foi de 9,53 m/s² 

No nível de voo de 32000 pés a aceleração da gravidade é de 9,77 m/s²

O corpo humano exposto a tal aceleração  de 9,53 m/s²   terá imediatamente o sangue fluindo totalmente para os pés, e por essa razão, ambos os pilotos (pilotos de linha aérea raramente colocam suas máscaras de oxigênio em altitudes acima de 25000 pés) terá desmaio profundo, e passageiros também. A menos, que as máscaras de oxigênio de passageiro sejam dispostas.

Subida Inacreditavelmente Íngreme.

Às 06:17 AM em 28 de dezembro, três minutos depois que o controle de tráfego aéreo tentou, sem sucesso, fazer contato e pediu às aeronaves nas proximidades para tentar localizar o QZ8501, o A320 curvou  à esquerda e começou a subir da sua altitude de 32000 pés (9.750 metros), Jonan disse em uma audiência parlamentar.

A razão de subida aumentou rapidamente em poucos segundos para 6000 pés por minuto, antes de acelerar adicionalmente para 8400 pés por minuto e finalmente 11100 pés [por minuto]. A aeronave atingiu 37600 ft em exatamente 54 segundos depois que ela começou subir antes dela parecesse estolar.

A aeronave começou a cair às 06:18 AM, caindo 1500 pés nos primeiros 6 segundos antes de atingir uma velocidade de descida de 7900 pés por minuto até ela   atingiu 24000 pés, ponto no qual ela desapareceu do radar.
 

STALL Is Only An Angle Of Attack Problem, It Is Not Directly A Speed Problem

 

 

 

Interpretação dos gráficos acima

No gráfico do meio à esquerda da imagem, logo que o fluxo de ar passando por cima da superfície da asa começa a se separar (curva VERMELHA) inicia-se a dimunuição da razão do Coeficiente Máximo de Sustentação (Cl_MAX) da superfície aerodinâmica. Quando o fluxo de ar se separa totalmente, a curva atinge seu ponto máximo, o qual corresponde ao AoA de Estol e ao Coeficiente Máximo de Sustentação.

Se neste exato momento os SLATS se estenderem (curva MAGENTA, vértice mais alto), observe que o ganho na segurança do voo é substancial, pois tanto o AoA de Estol quanto o Coeficiente Máximo de Sustentação aumentam significativamente.

Supondo-se que neste instante, o piloto presuma que se ele estender os FLAPS (curva VERDE), a aeronave ganharia mais segurança na situação, o gráfico demonstra exatamente ao contrário. Aqui há um engano que tem sido compartilhado pela maioria dos pilotos voando aeronave em altas altitudes, pois observe que imediatamente o AoA de Estol diminui assustadoramente (eixo dos X), e embora o Coeficiente Máximo de Sustentação diminua também, ele ainda permanece maior do que o valor para a separação total do fluxo acima da asa.

Se nesta hipotética situação, as asas ficarem contaminadas com GELO (curva ÂMBAR), o pior acontecerá, pois tanto o AoA de Estol diminui quanto o Coeficiente Máximo de Sustentação.

Se os SPEED BRAKES forem abertos nesse instante (curva MARROM ESCURO), o AoA de Estol e o Coeficiente Máximo de Sustentação farão a segurança do voo ficar mais comprometida.

No gráfico da direita, na imagem, fica bem claro que em altas altitudes, quanto menos veloz  o avião estiver voando, o Ângulo de Ataque para o Estol (AoA_STALL) e o Coeficiente de Sustentação Máximo da asa, serão maiores, pois  o Número Mach estará baixo, mas o que  mais é observado, é comandante de avião à jato voando em altas altitudes tentando aumentar o número MACH do voo através do FMS.

Este piloto não está se importando com segurança do voo, pois existe a possibilidade da aeronave entrar numa emergência, e o Coeficiente Máximo de Sustentação das asas bem como o AoA_STALL ficarem muitíssimo reduzidos quando voando nessa condição. Veja no gráfico da direita na imagem. Observe que quando o Número MACH está muito ALTO, tanto o AoA_STALL quanto o Cl_MAX estão muito reduzidos.

PITCH UP EFFECT

The shape of the wing will also determine the STALL characteristics

 You have to remember for a given MACH number a wing stalls at a given angle of attack when the MACH number increases the value of angle of attack stall decreases.

Você tem que se lembrar que para um dado número MACH uma asa estola em um dado ângulo de ataque, quando o número MACH aumenta, o valor de AoA  de estol diminui.

 

 

Fundamental to understanding angle of attack and stalls is the realization that an airplane wing can be stalled at any airspeed and any altitude. Moreover, attitude has no relationship to the aerodynamic stall. Even if the airplane is in descent with what looks like ample airspeed, the surface can be stalled. If the angle of attack is greater than the stall angle, the surface will stall.

 

Most pilots are experienced in simulator or even airplane exercises that involve approach to stall. This is a dramatically different condition than a recovery from an actual stall because the technique is not the same. The present approach to stall technique being taught for testing is focused on “powering” out of the non-stalled condition with emphasis on minimum loss of altitude. At high altitude this technique may be totally inadequate due to the lack of excess thrust. It is impossible to recover from a stalled condition without reducing the angle of attack and that will certainly mean a loss of altitude, regardless of how close the airplane is to the ground. Although the thrust vector may supplement the recovery it is not the primary control. At stall angles of attack, the drag is very high and thrust available may be marginal. Also, if the engine(s) are at idle, the acceleration could be very slow, thus extending the recovery. At high altitudes, where the available thrust will be reduced, it is even less of a benefit to the pilot. The elevator is the primary control to recover from a stalled condition, because without reducing the angle of attack, the airplane will remain in a stalled condition until ground impact, regardless of the altitude at which it started.

 

Effective stall recovery requires a deliberate and smooth reduction in wing angle of attack. The elevator is the primary pitch control in all flight conditions, not thrust.

   Fundamental para a compreensão de ângulo de ataque e estois (perda de sustentação) é a compreensão de que uma asa de avião pode ser estolada em qualquer velocidade e altitude. Além disso, atitude não tem relação com o estol aerodinâmico. Mesmo se o avião estiver em descida com o que se parece uma velocidade ampla, a superfície pode ser estolada. Se o ângulo de ataque for maior que o ângulo de estol, a superfície irá estolar.

   A maioria dos pilotos são experientes em simulador ou mesmo exercícios no avião que envolvem a aproximação do estol. Esta é uma condição dramaticamente diferente do que uma recuperação de um estol real, porque a técnica não é a mesma.  A presente abordagem para a técnica de estol sendo ensinada para teste está focada em "potenciação" fora a condição de não-estolado com ênfase na perda mínima de altitude. Em altitude elevada, esta técnica pode ser totalmente inadequada devido à falta de excesso de potência. É impossível se recuperar de uma condição estolado sem reduzir o ângulo de ataque e isso certamente significará uma perda de altitude, independente de quão perto o avião está do solo.

  Embora o vetor potência possa completar a recuperação ele não é o controle principal. Em ângulos de ataque de estol, o arrasto é muito alto e a potência disponível pode ser marginal. Além disso, se os motores estiverem em idle, a aceleração poderia ser muito lenta, assim, prolongando a recuperação. Em altas altitudes, onde a potência disponível será reduzida, ela é mesmo menos que uma vantagem para o piloto. O elevador é o controle principal para se recuperar de uma condição de estol, porque sem reduzir o ângulo de ataque, o avião permanecerá em uma condição estolada até o impacto com o solo, independente da altitude na qual ele  iniciou.

    Recuperação efetiva de estol exige uma redução deliberada e suave no ângulo de ataque da asa. O elevador é o controle principal do pitch  em todas as condições de voo, e não a potência.

 

Pilot Tips

Dicas de Piloto
1 - The amber bands limits do not provide an indication of sufficient thrust to maintain the current and airspeed.

1 - As faixas âmbar de limites não fornecem uma indicação de potência suficiente para manter a potência atual e a velocidade aerodinâmica.
2 - The amber bands does not give any indication of thrust limits.

2 - As faixas âmbar não dão qualquer indicação de limites de potência.
3 - The minimum maneuver speed indication does not guarantee the ability to maintain level flight at that speed

3 - A indicação de velocidade  mínima de manobra não garante a capacidade para manter o vôo nivelado nessa velocidade
4 - Flying near maximum altitude will result in reduced bank angle capability; therefore, autopilot or crew inputs must be kept below buffet thresholds.

4 - Voando perto da altitude máxima resultará em capacidade de ângulo de inclinação lateral reduzido; Portanto, as entradas de dados do piloto automático ou da tripulação devem ser mantidas abaixo dos limiares de buffet.  [Agitação aerodinâmica de uma estrutura de aeronave por fluxos separados de camadas de ar em torno das superfícies]

 5 - The use of LNAV will ensure bank angle is limited to respect buffet and thrust margins. The use of other automation modes, or hand flying, may cause a bank angles that result in buffeting.

5 - O uso de LNAV assegurará que o ângulo de inclinação lateral está limitado a respeitar a agitação (vibração que precede o estol) da estrutura da aeronave e às margens de potência. O uso de outros modos de automação, ou voando manualmente, pode causar ângulos de inclinação lateral que resultam em  agitação aerodinâmica da estrutura da aeronave.
 

Training for Explosive Decompression at High Altitude

There is a difference between Explosive Decompression and Rapid decompression.

ENGLISH                                                                       PORTUGUÊS

Decompression is defined as the inability of the airplane's pressurization  system to maintain its designed pressure differential. This can be caused  by a malfunction in the pressurization system or structural damage to the  airplane. Physiologically, decompression's fall into two categories; they are:	Descompressão é definida como a incapacidade do sistema de pressurização do avião em manter sua pressão diferencial projetada. Isto pode ser causado por uma avaria no sistema de pressurização ou dano estrutural no avião. Fisiologicamente, descompressão caem em duas categorias; Elas são:
Explosive Decompression	Descompressão Explosiva
Explosive decompression is defined as a  change in cabin pressure faster than the lungs can decompress;  therefore, it is possible that lung damage may occur. Normally, the  time required to release air from the lungs without restrictions,  such as masks, is 0.2 seconds. Most authorities consider any  decompression that occurs in less than 0.5 seconds as explosive and  potentially dangerous.	Descompressão explosiva é definida como uma mudança na pressão da cabine mais rápido do que os pulmões possa descomprimir. Portanto, é possível que possa ocorrer danos aos pulmões. Normalmente, o tempo necessário para liberar o ar dos pulmões sem restrições, tais como máscaras, é de 0,2 de segundos. A maioria das autoridades consideram qualquer descompressão que ocorra em menos de 0,5 de segundos como explosiva e potencialmente perigosa.
Rapid Decompression	Descompressão Rápida
Rapid decompression is defined as a change in cabin pressure where the lungs can decompress faster than the cabin; therefore, there is no likelihood of lung damage. During an explosive decompression, there may be noise, and for a split second, one may feel dazed. The cabin air will fill with fog, dust, or flying debris. Fog occurs due to the rapid drop in temperature and the change of relative humidity. Normally, the ears clear automatically. Air will rush from the mouth and nose due to the escape of air from the lungs, and may be noticed by some individuals.	Descompressão rápida é definida como uma mudança na pressão da cabine onde os pulmões podem descomprimir mais rápido do que a cabine. Portanto, não há nenhuma probabilidade de danos nos pulmões. Durante uma descompressão explosiva, pode haver barulho, e por uma fração de segundo, alguém pode sentir-se tonto. O ar da cabine se encherá de névoa, poeira ou detritos voando. A neblina ocorre devido à rápida queda da temperatura e a mudança de umidade relativa. Normalmente, os ouvidos se desobristruem automaticamente. O ar apressará o fluxo da boca e nariz devido a fuga de ar dos pulmões e pode ser notado por alguns indivíduos.
The primary danger of decompression is hypoxia. Unless proper utilization  of oxygen equipment is accomplished quickly, unconsciousness may occur in a  very short time. The period of useful consciousness is considerably  shortened when a person is subjected to a rapid decompression. This is due  to the rapid reduction of pressure on the body, oxygen in the lungs is  exhaled rapidly. This in effect reduces the partial pressure of oxygen in  the blood and therefore reduces the pilot's effective performance time by  one-third to one-fourth its normal time. For this reason, the oxygen mask should be worn when flying at very high altitudes (35,000 feet or higher).	O principal perigo de descompressão é hipóxia. A menos que a utilização adequada do equipamento de oxigênio seja realizada rapidamente, inconsciência pode ocorrer em um tempo muito curto. O período de consciência útil é consideravelmente reduzido quando uma pessoa está sujeita a uma rápida descompressão. Isto é devido a rápida redução da pressão sobre o corpo, o oxigênio dos pulmões é exalado rapidamente. Isto na realidade, reduz a pressão parcial de oxigênio no sangue e, portanto, reduz o tempo de desempenho efetivo do piloto em um terço a um quarto de seu tempo normal. Por esta razão, a máscara de oxigênio deve ser usada quando voando em altitudes muito elevadas (35.000 pés ou superior).
It is recommended that the crew members select the 100 percent oxygen  setting on the oxygen regulator at high altitude if the airplane is  equipped with a demand or pressure demand oxygen system.	É recomendável que os membros da tripulação selecione a configuração de 100% de oxigênio no regulador de oxigênio em altitude elevada, se o avião estiver equipado com um sistema de demanda ou sistema de oxigênio de demanda por pressão.
Another hazard is being tossed or blown out of the airplane if near an  opening. For this reason, individuals near openings should wear safety  harnesses or seat belts at all times when the airplane is pressurized and  they are seated.	Outro perigo é ser lançado ou jogado fora do avião se perto de uma abertura. Por esse motivo, indivíduos perto de aberturas [janelas de emergência, por exemplo] devem usar cintos de segurança de ombros ou cintos de segurança em todos os tempos que o avião estiver pressurizado e que eles estejam sentados.
Another potential hazard during high altitude decompression is the  possibility of evolved gas decompression sicknesses. Exposure to wind  blasts and extremely cold temperatures are other hazards one might have to  face.	Outro risco potencial durante a descompressão em altitude elevada é a possibilidade de doenças de descompressão de gás evoluidas. Exposição a explosão de rajada de vento e a temperaturas extremamente frias são outros perigos que alguém pode ter que enfrentar.
Rapid descent from altitude is necessary if these problems are to be  minimized. Automatic visual and aural warning systems are included in the  equipment of all pressurized airplanes.	A descida rápida de altitude é necessária se estes problemas estiverem que ser minimizados. Sistemas automáticos de aviso visual e auditivo são incluídos no equipamento de todos os aviões pressurizados.

 

AirAsia QZ8501 - Elevators

The Risk of Encountering Hail Relative to CB Cloud Position

Loss Of Airplane Control In Flight

Boeing's Flight Instructions for Upset Recovery, click here for downloading PDF file

Video clip showing Upset RecoveryTraining on Simulator, click here for downloading WMV file

 

 



Pilot Tip

For airplanes with real-time bank angle protection, the bank angle limiting function is only available when in LNAV    - as in     HDG SEL bank angle protection is lost.

 



The four conditions that generally describe an airplane upset (figure 1) are unintentional:
• Pitch attitude more than 25 degrees nose up.
• Pitch attitude more than 10 degrees nose down.
• Bank angle more than 45 degrees.
• Flight within these parameters at airspeeds inappropriate for the conditions.

STALL RECOVERY.
In all upset situations, it is necessary to recover from a stall before applying any other recovery actions. To recover from the stall, angle of attack must be reduced below the stalling angle. Nose-down pitch control must be applied and maintained until the wings are unstalled. Under certain conditions, on airplanes with underwing-mounted engines, it may be necessary to reduce some thrust in order to prevent the angle of attack from continuing to increase. Once unstalled, upset recovery actions may be taken and thrust reapplied as needed.

In reality example:
During recovery from the upset, pilot rudder and sidestick control inputs resulted in aircraft sideslip and g loadings. These contributed to the displacement of occupants and objects in the cabin, as well as placing lateral accelerations and aerodynamic loads on the vertical stabilizer structure to beyond certified limits.
 During the 18-second duration of the event, vertical accelerations reached peak values of +1.57g and -0.77g. Lateral accelerations reached peak values of +0.49g (right) and 0.46g (left) during four oscillations. Some actions to rectify the upset were similar to those that contributed to damage to the vertical stabilizer attachment fittings on flight AA587 in 2001. The Airbus A300 in that event crashed after separation of the vertical stabilizer.

The TSB further notes that annual recurrent A319/A320 pilot training at Air Canada did not consistently include reference to the hazards of pilot rudder pedal reversals during upset recovery at high airspeeds. This increased the likelihood that pilots would make inappropriate rudder pedal inputs during upset recoveries.

Dica de Piloto

Para aviões com proteção de ângulo de inclinação de asas em tempo real, a função de limitação do ângulo de inclinação só está disponível quando em LNAV – quando em HDG SEL a proteção do ângulo de inclinação das asas está perdida.

As quatro condições que geralmente descrevem um avião em atitude descontrolada (Figura 1) são não-intencionais:

• atitude de inclinação do nariz para cima superior a 25 graus

• Atitude de inclinação do nariz para baixo maior que 10 graus

• Ângulo di inclinação das asas maior que 45 graus. 

• Vôo dentro destes parâmetros em velocidades inadequadas para as condições.

RECUPERAÇÃO DE ESTOL

Em todas as situações descontroladas, é necessário recuperar de um estol antes de aplicar quaisquer outras ações de recuperação. Para recuperar do estol, o ângulo de ataque [das asas] deve ser reduzido abaixo do ângulo de estol [= baixar o nariz]. O controle de inclinação do nariz para baixo deve ser aplicado e mantido até que as asas já estejam com sustenção [aerodinâmica]. Sob certas condições, em aviões com motores montados sob as asas, pode ser necessário reduzir certa quantidade de potência a fim de impedir que o ângulo de ataque continue a aumentar. Uma vez recuperado do estol, as ações para recuperação do descontrole podem ser tomadas e a potência reaplicada conforme necessária.

No exemplo de realidade:

Durante a recuperação da tombada [lateral], as entradas de controle feitas pelo piloto no leme e sidestick resultaram em deslizamento lateral da aeronave e cargas G [= forças gravitacionais]. Estas contribuíram para o deslocamento dos ocupantes e objetos na cabine, bem como a colocação de acelerações transversais e cargas aerodinâmicas sobre a estrutura do estabilizador vertical para além dos limites de certificados. 

Durante os 18 segundos de duração do evento, acelerações verticais atingiram valores de pico de + 1.57 G e - 0,77 G. Acelerações transversais atingiram valores de pico de + 0,49 G (à direita) e 0,46 G (à esquerda) durante quatro oscilações. Algumas ações para retificar a virada foram similares àquelas que contribuíram para danificar os elementos de fixação do estabilizador vertical no voo AA587 em 2001. O Airbus A300 naquele evento caiu após a separação do estabilizador vertical.

A TSB adicionalmente observa que piloto de A319/A320 em treinamento anual  recorrente na Air Canada não nclui consistentemente referência aos perigos de inversões de pedal  do piloto de  leme durante a recuperação de descontrole em altas velocidades. Isto aumentou a probabilidade de que os pilotos fariam movimentos inapropriados do pedal de leme durante recuperações de ‘tombamento lateral descontrolado’ da aeronave