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terça-feira, 9 de junho de 2009

AF447 - Unreliable Speed - by Joelle Barthe, Airbus Engineer


Unreliable Speed


By Joelle Barthe

Flight Operations Engineer

Published on SafetyFirst #5
December 2007

1 Introduction

Unreliable speed is one of the difficul situations that a pilot has to face. Once the failure has been identified, a procedure, based on pitch angles and thrst settings, will assist the pilot in safely flying the aircraft.

But the main difficulty is to rapidly detect an unreliable speed situation. Reaction time is crucial, since the aircraft may stall and overspeed conditions could cause aircraft damage.

The effects of pitot probes obstruction on ground

It intended to make ground and flight crew more sensitive to the consequences of obstructed probes, and to prevent take-off with unriliable speed.

But once airborne, how can the crew handle an unreliable speed situation?

This article is based on A320/A330/A340 design. Cockpit effects, identification and troublshooting, remains similar for wide body aircraft and A380, with some specificities covered in the operational documentation.

2 Effects and consequences in the cockpit

Water, ice, dust, ashes, etc. may pratially or totally block pitot probes and static ports. Equally,tubes misconncected to the Air Data Modules (ADM), plastic covers not removed from probes, insect nest, radome damage, may lead to enrroneous pressure measurements.

The consequences of this erroous pressure information, once used by the ADRs, and/or the standby instruments, are the computation and the display of unreliable speed and/or altitude for all users.

Erroneous speed or altitude indications can be suspected, among others, in the following cases:

- Speed discrepancy (between ADR 1, 2, 3 and standby indication),
- The flutuction of the Indicated Air Speed or of the Pressure Altitude.
- Abnormal correlation between basic flight parameters (IAS, attitude, pitch, thrst, climb rate),
- abnormal AP/FD/ATHR behaviour,
- STALL and OVERSPEED warnings or FLAP RELIEF on ECAM that are in contradiction with ar least one of the indicated airspeeds,
- Inconsistency between radio altitude and pressure altitude,
- Impossibility of extending the landing gear by the normal landing gear system.

Nevertheless, it should be emphasized that identifying an unreliable speed indication is not wlways obvious: no single rule can be givien to conclusively identify all possible erroneous indications and the display of contradictory information may confuse the flight crew. Pilots should therefore be aware of unreliable speed symptoms and consequences.

Depending on the effected probe, i. e. pitot probe os static port, differente indications in the cockpit will become unreliable. Therefore the crew should be aware that some of the usual cues to fly could be unreliable as indicated:




3 Identification and Handling of Unreliable Speed situations

Airbus has developed procedures and guidelines to help crews identify and handle an unreliable speed situation.

The Volume 3 of the FCOM and QRH provide the UNRELIABLE SPEED INDIC / ADR CHECK PROC procedure.

In addition, Airbus has developed training material in the Flight Crew Training Manual ( FCTM, available for A320/A330/A340/A380). The FCTM provides information about the causes and consequences of unreliable ADR computations. It also provides information on how to apply the UNRELIABLE SPEED INDIC / ADR CHECK PROC of the QRH.

An interative trainin tool, the e-Briefing, is also available on
https://w3.airbus.com/ in the Flight Operations community, under ther heading "Safety and Operational materials".

4 - Procedures

As soon as a doubt about airspeed indication arises, or a relevant ECAM alert is triggered (relative to ADRs failure or discrepancy for instance), the UNRELIABLE SPEED INDICATION/ADR CHECK PROC procedure should be applied by the crew, following this sequence:

1) If the safe conduct of the flight is affected, APPLY THE MEMORY ITEMS, i. e. fly a pitch with TOGA or CLB thrust,

2) If the safe conduct of the flight is not affected, or once the memory items have been applied, LEVEL OFF, if necessaru, and start TROUBLESHOOTING,


3) If the affected ADR can be identified, fly with the remaining ADR.

4) If the affected ADR cannot be identified or all airspeed indications remain unreliable,
FLY WITH PITCH/THRUST REFERENCES.

4.1 Memory Items

If the safe conduct of the flight is affected, the flight crew applies the memory items: theses allow "safe flight conditions" to be rapidly established in all flight phases (take-off, clim, cruise) and aircraft configurations (weight and slats/flaps). The memory items apply more particularly when a failure apprears just after take-off.
Once the target pitch attitude and thrust values have been stabilized at or above minimum safe atltitude, or when the safe conduct of the flight is nor affected, the flight crew enter the 2nd part of the QRH procedure: level off the aircraft and perform troubleshooting.

4.2 Troubleshooting and isolation

The table provided in the QRH gives the pitch (º) and thrust (%N1) to be applied to level off the aircraft according to its weight, altitude and configuration, along with flying technique advices.
In situations where most primary flight data are erroneous, some indications may stil remain correct and should consequentely be used to help the crew stabilize the flight path. This is the case for the Flight Path Vector (FPV), reliable if the static ports are not blocked, and for the GPS altitude displayed on the MCDU, when GPS is installed.

When the flight path is stabilized, the flight crew will start the troubleshooting, keeping in mind that sometimes two or even all three ADRs might provide identical but erroneous data (e.g. due to icing conditions, flight in volcanic ashes, etc).Therefore, do not instinctivelu reject an ADR that is suspected to be affected.

If the troubleshooting procedure enables the crew to identify the affected ADRs, then a normal situation can be. resumed.

But if the affected ADR cannot be identified, or all ADRs are affected, then the flight crew will fly without speed reference, using the pitch and thrust tables.

4.3 Flying using pitch/thrust tables

First, the crew has to switch OFF two ADRs and keep one ADR ON, to keep the Stall Warning Protection.
Then, the crew will [bold] fly the aircraft without speed references, using pitch (º) and thrust (%N1) settings.

To fly the aircraft using pitch and thrust settings, the crew will find in the QRH the tables relative to each phase of flight: Climb, Cruise, Descent and Approach, talking into account the aircraft weight, configuration and altitude. With theses tables, the crew will be able to safety land the aircraft.

5 Back UP Speed Scale (BUSS)

In order to dedrease the crew workload in case of unreliable speed, Airbus has developed the Back-UP Speed Scale (BUSS) that replaces the pitch and thrust table. The BUSS is optional on A320/A330/A340. It is basic on A380, being part of the ADR Monitoring functions.

This indication is based on angle of atack (AOA) sensor information, and is therefore not affected by erroneous pressure measumements.

The BUSS comes with a new ADIUR standar (among other new system standards), where the AOA information is provided through the IRs and nor through the ADRs. This enables selecting all ADRs off without loosing the STALL WARNING PROTECTION.
The AOA information provides a guidance area in place of the speed scale. When the crew selects all ADRs OFF, then:

- The Back-Up Speed Scale replaces the PFD speed scale on both PFDs,

- GPS Altitude replaces the Altitude Scale on both PFDs.

The Back-Up Speed Scale then enables to fly at a safe speed, i. e. above stall speeds, by adjusting thrust and pitch.

The BUSS will be displayed once all ADRs are switched OFF. Therefore, on aircraft that have the BUSS, when the flight crew cannot identify the faulty ADR(s) when performing the troubleshooting, or when all ADRs are affected, the flight crew will switch OFF ADRs, and will fly the green area of the BUSS.

However, if the safe conduct of the flight is affected, the memory items must still be applied before troubleshooting.
As the BUSS is associated to the ADR monitoring funcitions, some unreliable speed situations can be automatically detected (e. g. new ECAM warning "NAV ADR 1+2+3 FAULT"), and some ECAM procedures will lead to the BUSS activation by requesting to switch OFF all ADRs.

6 Conclusion

An unreliable speed situatio may be difficult to identify, due to the multiple scenarios that can lead to it. Therefore, training is a key element: indeed the flight crew's ability to rapid detected the abnormal situation, and to correctely handle it, is cricial.

In case of any doubt, the pilot should apply the pitch/thrust memory items, and then refer to the QRH to safely fly the aircraft, and to positively determine the faulty source(s) before eliminating it (them).

In addition, to further assit the pilot in detecting the failure and safely fly the aircraft, Airbus has developed the BUSS, which provides a safe flying range indication.

Finaly, to reduze the probally of experiencing unreliable speed situations, on-ground actions, such as comprehensive maintenance and through pre-flight exterior inspection, should be stressed.


sexta-feira, 14 de março de 2008

AUTO THRUST - Uso correto - Airbus 320

Airbus 320


Apoio ao Instrutor de Vôo – Operação NORMAL


Uso do AUTO THRUST




Março 2008

O computador do ATHR (dentro do Flight Guidance) interage diretamente com o computador do motor: o FADEC.

O ATHR envia para o FADEC os alvos de potência necessárias:

- Para adquirir e manter a velocidade alvo quando no modo SPEED.

- Para conseguir ajuste de potência (CLB, IDLE ...) quando no modo THRUST.

Quando o ATHR está ON, a posição da manete de potência determina a MAXIMUM THRUST a qual pode ser comandada pelo ATHR quando no modo SPEED ou THRUST. Assim as manetes de potência com ATHR ON age como um limitador de potência ou como um painel de índice de potência.

As manetes de potência não são BACK DRIVEN (= impulsionadas de volta) pelo computador do ATHR, elas são posicionadas pelo piloto num batente específico na extensão do alcance da manete de potência.

As DICAS de monitoração do sistema ATHR são AS DICAS REAIS DE ENERGIA da aeronave:

Veja imagem ilustrativa



- Velocidade, aceleração ou desaceleração materializadas pelo vetor de tendência de velocidade.

- N1 e comando N1 na escala de alcance do instrumento.

A Posição da Manete de Potência (TLP) determina a POTÊNCIA máxima para o ATHR.

Em outras palavras a posição da manete de potência NÃO é uma dica de monitoração de funcionamento apropriado do ATHR; com um AUTOTHROTTLE convencional a posição da manete de potência não deve ser também considerada como uma dica, visto que em muitos casos perigosos a posição da manete de potência está enganosa (ENG FAIL , Thrust Lever Jammed,...).

Veja imagem ilustrativa


Como usá-lo?

Em situação com TODOS MOTORES OPERANDO.

O ATHR pode estar ON (=ligado) somente quando as manetes de potência estiverem entre os batentes IDLE e CLB.

Quando manetes de potência estiverem ALÉM do batente CLB, a potência é controlada MANUALMENTE para posição correspondente à manete de potência e o sistema ATHR está armado.

ATHR armado significa que o ATHR está pronto para voltar a ser LIGADO (=ON), quando o piloto ajusta as manetes de potência de volta para posição do batente CLB (ou abaixo). ATHR é mostrado na cor azul no FMA = Fligh Mode Annunciator.

Na posição T/O (=decolagem) as manetes de potência são ajustadas ambas totalmente para o batente TOGA ou FLX (= decolagem e arremetida ou potência com temperatura assumida) ; a potência é controlada manualmente para a posição correspondente da manete de potência e o ATHR é armado; assim ele é indicado na cor azul no FMA.

Após a T/O (=decolagem) quando atingindo a THR RED ALT (=altitude de redução de potência), as manetes de potência são ajustadas de volta, pela tripulação, no batente CLB, o qual ajusta ATHR ON.

MAX CLB

por essa razão será o ajuste de potência máxima normal, o qual será comandado pelo ATHR em CLB, CRZ, ou DES e APPR se requerido.

Se uma
alavanca de potência for ajustada abaixo do batente CLB, o FMA apresenta uma mensagem LVR ASYM para lembrar este fato à tripulação (significando, esta configuração pode ser requerida por um nível alto de vibração num motor).

Mas se TODAS manetes de potência forem ajustadas abaixo do batente CLB com o ATHR ON, então uma advertência REPETITIVA no ECAM é acionada, porque NÃO RAZÃO OPERACIONAL para estar nessa situação e para limitar a autoridade do ATHR em todos motores, permanentemente:

A advertência AUTO FLT AUTOTHRUST LIMITED surge no ECAM.

Neste caso, ou traz de volta as manetes de potência para o batente CLB ou ajusta ATHR OFF (=desliga).

Se você ajusta todas manetes de potência ALÉM do batente CLB enquanto o ATHR estiver ON, você controla a potência manualmente para a posição correspondente da manete de potência. O FMA apresenta MAN THR na cor branca e o ATHR permanece armado. O alerta LVR CLB pisca no FMA como um lembrete. Esta técnica é muito eficiente quando a velocidade da aeronave cai significativamente abaixo da velocidade alvo.

Uma vez que você está satisfeito com a velocidade da aeronave ou aceleração, traga as manetes de potência de volta para o batente CLB. O ATHR está de volta ON (=ligado).

Veja imagem ilustrativa

Aviso:

Quando você usa esta técnica durante a aproximação, para ganhar de volta a Vapp por exemplo, mova as manetes de potência adiante do batente CLB, mas NÃO ULTRAPASSE a posição MCT (=máxima contínua). De fato, em muitos casos é inútil e você arrisca atingir a posição TOGA a qual engajará o modo GO-AROUND.
Em situação EO ( =Engine Out = Vôo monomotor):

Exatamente os mesmos princípios aplica-se, exceto que o ATHR pode estar ON somente quando as manetes de potência estiverem entre os batentes IDLE e MCT.

No caso de EO (=Engine Out = vôo monomotor), as manetes estarão no batente MCT, durante o resto do vôo, porque MCT é a potência máxima, a qual pode ser normalmente comandada pelo ATHR para subida ou aceleração em todas fases do vôo tais como CLB, CRZ, DES, APPR.

Ajuste do ATHR OFF

O ATHR pode ser ajustado OFF (=desligado) ou ao pressionar o botão I/D (=Instinctive Disengage) dentro das cabeças das manetes de potência ou ao pressionar o botão ATHR no FCU (=Flight Control Unit), ou ao trazer todas manetes de potência de volta para IDLE.




O procedimento normal para ajustar ATHR OFF é pressionando o I/D (=Instinctive Disengage);

- Se isto for feito sem precaução enquanto as alavancas de potência estiverem no batente CLB, a potência aumentará para potência MAX CLB. (=máxima de subida). Isto pode causar uma mudança não desejada de potência: por exemplo, durante a aproximação, o ATHR, estando no modo SPEED, comanda N1 em torno de 55%. Se o piloto aperta o botão I/D (=Instinctive Disengage), o ATHR é ajustado OFF (=desligado) e a potência vai para MAX CLB a qual perturba a aproximação.

- Assim a técnica recomendada para ajustar ATHR OFF é:

  • trazer de volta as manetes de potência aproximadamente para o atual ajuste de potência usando o símbolo ° TLP (=Thrust Lever Position) na escala do medidor da potência,
  • apertar I/D

Esta técnica minimiza a descontinuidade da potência, quando ajustar ATHR OFF.

Veja imagem ilustrativa

Você pode também ajustar ATHR OFF ao ajustar as manetes de potência para o batente IDLE.

Isto é comumente usado em descida quando o ATHR está em THR IDLE ou no pouso. Na verdade durante o FLARE (=mínima flutuação para pouso) com ATHR ON, as manetes de potência estão ajustadas no batente CLB. Assim quando a redução de potência é requerida para pouso, traga as manetes de potência para o batente IDLE suavemente. Esta ação reduz a potência e ajusta o ATHR OFF (=desliga).

O alerta sonoro "RETARD" é um lembrete para fazer assim; ele soa na fase FLARE a 20 pés, exceto se estiver programado pouso automático, condição na qual o alerta soará a 10 pés.

Note que logo que as manetes de potência estão ajustadas de volta em IDLE e o ATHR estiver OFF, você pode ajustá-lo de volta para ON, ao apertar o botão ATHR no FCU (=Flight Control Unit) e trazer de volta as manetes de potência para o batente apropriado. Não demore executar esta última ação em ordem de evitar a mensagem no ECAM "Autothrust limited".

Não é recomendado ajustar ATHR OFF usando o botão ATHR localizado na FCU.

Isto é considerado como um comando UNVOLUNTARY ATHR OFF (como se ele fosse devido a uma falha, assim criando uma ação do ECAM).

Consequentemente, a POTÊNCIA é congelada e permanece TRAVADA no valor que ela tinha quando o piloto apertou o botão ATHR na FCU, enquanto as manetes de potência permanecerem no batente CLB ou MCT. Se o piloto move as manetes de potência para fora do batente, a potência é manualmente controlada e assim DESTRAVADA.

Uma advertência no ECAM e uma mensagem no FMA são ativadas durante o TRAVAMENTO da potência:

- THR LK

na cor âmbar no FMA.

A advertência no ECAM é:

AUTO FLT ATHR OFF

ENG THR LOCKED

THR LEVERS ..............MOVE

Nesse caso, sempre que você mover as manetes de potência para fora do batente, você recupera controle manual total e a advertência THR LK é removida do FMA.

NÃO

use esta característica, a menos que o botão I/D na cabeça das manetes esteja inoperativo.

ALPHA FLOOR


Quado o AOA (=Ângulo de Ataque) da aeronave aumenta ALÉM de um ponto chamado ALPHA FLOOR, o qual significa que a aeronave desacelerou uma porção (abaixo da faixa ALPHA de PROTeção de velocidade mínima), o ATHR é ajustado ON (=ligado) automaticamente e envia a potência para TOGA (=Take Off and Go Around), independente da posição da manete de potência.


Exemplo:

A aeronave na descida com as manetes de potência ajustadas manualmente em IDLE. Suponha que a aeronave desacelere, enquanto voando como FD OFF como indicado no FMA:

Veja imagem ilustrativa



Quando a velocidade diminui tal que o AOA (=ângulo de Ataque) atinge o patamar ALPHA FLOOR, o ATHR engaja e envia potência TOGA apesar do fato que as manetes de potência estão na posição IDLE.

Suponha que a aeronave agora re-acelere.

Quando a velocidade aumenta tal que o AOA chega abaixo do ponto de ativação do ALPHA FLOOR, potência TOGA é mantida ou travada em ordem de permitir ao piloto reduzir a potência quando ele JULGA que ela seja necessária.

- O FMA mostra TOGA LK, significando que a potência TOGA está travada.

- A única maneira de recuperar a potência desejada é ajustar ATHR OFF usando o botão I/D (=Instinctive Disengage) na cabeça da manete de potência.

- O sistema ALPHA FLOOR está disponível quando FBW está em NORMAL LAW desde o LIFT OFF na decolagem até 100 pés Radio Altímetro no pouso. Ele é inibido se um motor ficar inoperante.

Durante APPROACH, segure as manetes de potência. Sempre que potência adicional é requerida, empurre as manetes, não excedendo o batente MCT. O aviso MAN THR aparece no FMA e aumenta a potência.

Quando suficiente aceleração é obtida, traga as manetes de potência de volta para o batente CLB. O ATHR ON está de volta. Mantenha as mãos nas manetes.

No FLARE e LANDING

Quando o retardo da potência é requerido, traga as manetes de potência suavemente para o batente IDLE. O ATHR está então OFF.

O alerta sonoro "RETARD" surge como um lembrete enquanto as manetes estiverem acima do batente IDLE.

Aviso:

Durante a aproximação o ATHR opera no modo SPEED. Não há alerta "RETARD" automático, exceto em AUTOLAND (=pouso automático).

Isto explica porque o alerta "RETARD" surge a 20 pés em todos casos, exceto AUTOLAND onde ele surge a 10 pés.

Veja imagem ilustrativa

Escala do velocímetro com as marcações do sistema ALPHA Protection