¿Por qué los pilotos a veces realizan un “ascenso escalonado” en lugar de ir directamente a la altitud de crucero?

Si está familiarizado con el perfil de vuelo habitual de un avión de línea, probablemente haya escuchado la frase "subir escalones". Si alguna vez te has preguntado qué significa exactamente ese término, entonces este artículo es para ti. En términos más generales, una subida escalonada es un aumento progresivo de altitud en el que los pilotos suben y se nivelan en diferentes puntos antes de alcanzar la altitud de crucero final.

El número de altitudes provisionales y la altura a la que se establecen dependen de un par de variables básicas: altitud máxima de crucero, clima, tráfico y, finalmente, carga de combustible. El objetivo de subir escalones es conservar combustible porque despegar y quemar con fuerza directamente a la altitud deseada de 30.000 a 40.000 pies desperdicia una gran cantidad de gasolina.

Los vuelos de media a larga distancia y los vuelos en avión suelen emplear alguna variación de un ascenso escalonado porque despegan con una gran carga de combustible al despegar. Pasar algún tiempo navegando más abajo es más eficiente hasta que el peso se queme (literalmente) y luego escalar es una mejor opción en aras de la eficiencia. La excepción son los tramos cortos cuando no hay mucho tiempo o sentido para subir a una mayor altitud entre el despegue y el aterrizaje.

Un cielo lleno de gente

La pregunta natural que surge después de aprender sobre el ascenso escalonado es: ¿por qué los aviones no realizan un ascenso lento hasta el final en lugar de nivelarse? La respuesta es el tráfico. La necesidad de monitorear y rastrear la altitud de cada avión para eliminar aviones en conflicto significa que en muchos casos no será seguro realizar un “simple ascenso de crucero”. La era moderna de los viajes aéreos ha congestionado el espacio aéreo en prácticamente todas las zonas pobladas, e incluso los corredores aéreos transoceánicos y transcontinentales están ocupados.

El enfoque cada vez mayor en el consumo eficiente de combustible y el impulso para mantener los aviones en el aire generando ingresos significa que todas las aerolíneas están tratando de utilizar las mismas rutas de vuelo óptimas. La superposición de planes de vuelo hacia y desde centros concurridos de todo el mundo hace que sea un trabajo frenético para los controladores de tráfico aéreo mantener a todos en movimiento con la mayor fluidez posible, siendo la seguridad su principal prioridad.

Las bulliciosas vías respiratorias significan que la forma más segura y sencilla para que los aviones ejecuten un perfil de ascenso eficiente es confirmar una serie de cambios de altitud diferentes con el control de tráfico aéreo en el camino hasta la altura de crucero. Existen algunas excepciones si la ruta no tiene otro tráfico en el camino. Un ejemplo interesante esla concordia, que siempre realizaba un ascenso de crucero simple porque volaba tan alto (18.000 metros o 60.000 pies) que no había necesidad de desconflicto, según Heritage Concorde.

Sólo trabajadores rápidos

La teoría de cómo subir un escalón ahorra combustible sólo es realmente aplicable a aviones rápidos y de alto vuelo que tienen motores turbofan. El perfil de rendimiento de la hélice y el turbohélice y la limitación del techo de servicio generalmente eliminan cualquier resultado útil de un perfil de ascenso escalonado. La razón es doble: alcance y eficiencia.

Los aviones propulsados ​​por hélice pierden eficiencia en aire más enrarecido, ya que la hélice no es ideal a altitudes tan elevadas. Eso significa que una altitud de crucero superior a 10,000 pies puede ser buena para algunos modelos de alto rendimiento, pero en general, no es deseable para muchos aviones pequeños en la aviación general (GA) o incluso para vuelos comerciales ligeros o transporte de carga. Los turbohélices pueden alcanzar mayores alturas, pero también alcanzar un límite de eficiencia mucho antes del alcance en el que suelen volar los aviones de pasajeros.

GA, los pilotos de caza, los aviones comerciales ligeros y cualquier otra cosa que vuele con propulsión tienden a tener un alcance más corto que incluso un avión regional. Algunos modelos raros pueden ser valores atípicos, pero dado que estos aviones no vuelan tan lejos como un avión de pasajeros, la motivación para utilizar un perfil de ascenso escalonado disminuye aún más. Dado que los aviones de hélice no suben tan alto, incluso en vuelos de larga distancia, los ascensos en escalones generalmente están reservados para aviones a reacción.

Escalada asistida por computadora

En 2025, la capacidad de los sistemas de gestión de vuelos (FMS) será mejor que nunca. las opciones parapiloto automáticohan alcanzado un nivel en el que prácticamente pueden realizar todo el plan de vuelo con una mínima intervención de los pilotos, como describe Honeywell. Los algoritmos ejecutados por esta aviónica increíblemente poderosa pueden encontrar el camino más ideal hacia la cima del ascenso (TOC) desde la salida que ahorrará combustible tanto como sea posible.

Esta tecnología se ha desarrollado continuamente durante las últimas décadas hasta alcanzar el nivel actual de madurez que tiene hoy. FMS puede calcular un ascenso continuo o un ascenso escalonado, según los deseos de la tripulación de vuelo. Simplemente cambiando la configuración en la computadora de vuelo, los pilotos pueden programar la ruta perfecta hasta la altitud de crucero y el piloto automático seguirá ese plan exactamente.

Debido a su extremadamente alta confiabilidad, el FMS ahorra dinero a la aerolínea al volar rutas con la mayor precisión posible. Esto ha motivado a las aerolíneas a alentar a los pilotos a monitorear y corregir el FMS durante la mayor parte del vuelo, en lugar de volar directamente a menos que sea necesario. El impulso interminable para reducir los costos operativos significa que el piloto automático es casi siempre el que está en la palanca cuando el avión asciende a altitud.

El caso contra las subidas de escalones

El objetivo final de ascender a altitud para cualquier servicio rentable, de pasajeros o de carga, es lograr el perfil de vuelo más eficiente que requiera la menor cantidad de gasolina posible. Consideraciones del mundo real como el tráfico, el clima, los plazos y otras pueden interferir, pero ese es el principio básico. Técnicamente, un ascenso continuo y sencillo en crucero sería lo mejor en términos absolutos. La diferencia es generalmente lo suficientemente insignificante como para no justificar un cambio en la forma en que se gestiona el tráfico aéreo.

Sin embargo, las investigaciones han reafirmado que un perfil de vuelo perfecto seguiría un ascenso continuo, en lugar de un ascenso escalonado. Eso produciría pequeñas mejoras porcentuales en la economía de combustible pero también en las emisiones. Uno de esos casos es un 2014.estudio de investigaciónpor Ramon Dalmau-Codina y Xavier Prats de la Universidad Politécnica de Cataluña, donde utilizaron un como modelo.

La conclusión de la investigación mostró que un ascenso continuo al TOC es hasta un 10% más eficiente en distancias más largas. En itinerarios cortos, la diferencia se vuelve menos impresionante. La introducción de aviones de fuselaje estrecho de mayor alcance que nunca, como los aviones A321XLR y 737 MAX, significa que incluso los aviones más pequeños buscarán todas las formas de optimizar las operaciones.

¿Es ineficiente subir escalones?

La Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) recomienda operaciones de ascenso continuo (CCO) para lograr ahorros de combustible, pero las operaciones del mundo real no siempre lo permiten. Además, los estudios han indicado que reducir los niveles de empuje cerca del TOC también tiene una mejora notable en la eficiencia del combustible. Un estudio realizado por Ryota Mori de la Universidad de Kobe, en conjunto con Eurocontrol, encontró que cambiar el nivel de potencia del FMS al empuje máximo de crucero (MCR) justo antes de alcanzar el TOC ahorró aproximadamente 100 libras de combustible.

Mori realizó múltiples simulaciones con diferentes variables, como viento en contra o sin viento, antes de observar la técnica en un vuelo en vivo. Los pilotos que realizaron la prueba dieroncomentarios positivos, dicho:

"El ascenso al MCR es único y sencillo. Si es posible lograr un ahorro suficiente de combustible a través del ascenso al MCR, estoy dispuesto a adoptar este enfoque. El ajuste de la configuración del empuje de crucero se ejecuta dentro de la CDU, sin un aumento perceptible en la carga de trabajo. Con el empuje máximo reducido, el piloto monitorea la velocidad vertical con más frecuencia, lo que presenta una preocupación menor".

Las configuraciones de FMS a menudo calculan automáticamente los perfiles de subida de escalones como opciones predeterminadas, al igual que el software de planificación y navegación del piloto como Foreflight. La continua prevalencia de la subida de escalones por necesidad significa que sigue siendo una opción común en muchos planes de vuelo. Sin embargo, también es popular una subida continua cuando la oportunidad lo permite.

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Escalada en crucero relajada

La idea de operaciones de “crucero relajado” se está explorando actualmente como un término medio entre el ascenso escalonado convencional y el ascenso continuo y simple en crucero. Siempre se requiere autorización ATC para subir un escalón, y la ubicación precisa a lo largo de la ruta depende de varios factores, incluido el tamaño de la aeronave, el clima y la distancia entre dos niveles de vuelo sucesivos.

La asistencia del FMS ha hecho posible volar con mayor precisión de la que cualquier ser humano puede lograr, y los sensores de seguridad mantienen los aviones sin conflictos automáticamente. En 1982, la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) lanzó el programa de Separación Vertical Mínima Reducida (RVSM) con el objetivo de duplicar efectivamente la capacidad del espacio aéreo. Esto se logró reduciendo el VSM de 2000 pies a 1000 pies, haciendo que el RVSM sea aceptable hasta 41 000 pies.

En 2017, Ramon Dalmau-Codine y Xavier Meadows publicaronun análisisen Ciencia y Tecnología Aeroespacial sobre cómo los ascensos menos profundos entre altitudes de separación reducirían el consumo de combustible y las emisiones. Su conclusión propone que con los programas de gestión del tráfico aéreo (ATM) de SESAR y NextGen, el ascenso relajado por escalones podría introducirse de forma segura para mejorar tanto la eficiencia como las emisiones de los viajes aéreos en todo el mundo.