Warum ist Rückenwind beim Endanflug und bei der Landung so gefährlich?

Es geht nicht so sehr um "Piloten fühlen sich normalerweise sehr unwohl", sondern um "Piloten erkennen, dass es sich um eine von Natur aus weniger sichere Situation handelt", und Piloten (zumindest die, mit denen Sie fliegen möchten) neigen dazu, etwas sicherheitsbesessen zu sein.

Warum ist Rückenwind bei der Landung „schlecht“?
Aus dem gleichen Grund ist Rückenwind im Reiseflug gut: Sie bewegen sich mit höherer Geschwindigkeit über den Boden.
Die Energiemenge des Flugzeugs (und damit seine Landestrecke) ist ungefähr proportional zum Quadrat der Bodengeschwindigkeit .

Betrachten wir als Beispiel das Flugzeug, das ich fliege (eine Piper Cherokee ), weil ich die Zahlen kenne:
Wenn ich nach Vorschrift fliege, sollte meine angezeigte Fluggeschwindigkeit etwa 45 Knoten betragen, wenn die Räder meines Flugzeugs den Boden berühren.

• Kein Wind
  Wenn es keinen Wind gibt, sind meine Geschwindigkeit über Grund und meine angezeigte Fluggeschwindigkeit ungefähr gleich - meine Bremsen müssen mich von 45 Knoten bis zum Stillstand verlangsamen, bevor ich die Landebahn verlasse.
  Die Bremsen des Cherokee sind keine Porsche-Bremsen (sie sind winzig kleine Dinger), aber sie sind der Aufgabe gewachsen, und eine perfekte Landung würde mich in 600 Fuß anhalten lassen.

• 15-
  Knoten- Gegenwind Ein 15-Knoten-Gegenwind reduziert meine Geschwindigkeit über Grund auf 30 Knoten - bei 2/3 der Geschwindigkeit kann ich viel früher mit der gleichen Bremskraft anhalten, was weniger Verschleiß an den Bremsen und einen größeren Sicherheitsabstand zur verbleibenden Landebahn bedeutet.
  Eine perfekte Landung unter diesen Bedingungen hätte mich in etwa 270 Fuß zum Stillstand gebracht.

• 15
  Knoten Rückenwind 15 Knoten Rückenwind erhöhen meine Geschwindigkeit über Grund auf 60 Knoten. Die winzig kleinen Bremsen des Cherokee KÖNNEN mich aufhalten, aber sie werden viel länger dafür brauchen: Eine perfekte Landung würde über 1000 Fuß dauern, um anzuhalten (fast doppelt so viel wie die "normale" Landerolle ohne Wind).

Die große Überlegung oben ist die Landestrecke - wie Sie in Ihrer Frage angemerkt haben, können Sie dies mit einer längeren Landebahn lösen (mehr Bürgersteig bedeutet mehr Platz zum Anhalten), aber es gibt andere Gefahren bei Rückenwindlandungen , hauptsächlich in der Tatsache, dass Landungen nicht Es läuft nicht immer nach Plan .
Je langsamer Ihre Bodengeschwindigkeit bei der Landung ist, desto weniger Energie müssen Sie loswerden, wenn etwas schief geht

Betrachten Sie die drei Landungen, die ich oben skizziert habe, aber fügen wir der Mischung ein Problem hinzu: Einer meiner Reifen platzt direkt beim Aufsetzen, und das Flugzeug dreht von der Landebahn in einen Graben.
Bei einem Gegenwind von 15 Knoten (30 kt Geschwindigkeit über Grund) muss viel weniger Energie abgebaut werden als bei einem Rückenwind von 15 Knoten (60 kt Geschwindigkeit über Grund) - es ist ungefähr der Unterschied zwischen einem Unfall mit dem Auto, der durch ein Schulgebiet fährt, oder einer Geschwindigkeitsüberschreitung auf einer Autobahn.

Glücklicherweise ist es wirklich einfach, eine Landung mit Rückenwind zu vermeiden - die meisten Start- und Landebahnen sind bidirektional (Aspen, das Sie in Ihrer Frage erwähnt haben, ist aufgrund der geografischen Lage eine bemerkenswerte Ausnahme).

ATC (oder auf unkontrollierten Feldern die Piloten selbst) "dreht den Flughafen um", sobald eine bestimmte Rückenwindgrenze erreicht ist. Wann genau das passiert, hängt vom Flughafen und dem Verkehrsmix ab (in meinem Heimatgebiet mit hauptsächlich kleinen Kolbenflugzeugen wechselt ATC normalerweise die Landebahn, wenn die Rückenwindkomponente 5 Knoten überschreitet - am JFK landen sie möglicherweise einen Jet mit 10 Knoten Rückenwind, anstatt die Ankünfte zu vermasseln).
Natürlich spricht nichts dafür, dass ein Pilot eine Landung mit Rückenwind akzeptieren muss: Wenn der Pilot mit den Bedingungen nicht zufrieden ist, kann er eine windgünstigere Landebahn verlangen. (Es gibt einen etwas berühmten Fall eines Airline-Piloten am JFK , der letztendlich beschloss, einen Notfall auszurufen, um eine Landung auf einer günstigen Landebahn sicherzustellen).

Das Hauptanliegen ist die erhöhte Landestrecke aufgrund der erhöhten Bodengeschwindigkeit . Die Lande- und Bremswege nehmen mit jedem Knoten, der die Geschwindigkeit über Grund erhöht, mehr als linear zu. Bei anderen Dynamiken eines landenden Flugzeugs kann dies der Tropfen sein, der das Fass zum Überlaufen bringt.

Der perfekte Sturm

Wahre Geschichte. C-141 im Anflug mit Rückenwind - an sich nicht so schlimm. Fügen Sie eine 7.000 Fuß lange Landebahn und eine etwas hohe angezeigte Fluggeschwindigkeit hinzu .

1. Das Flugzeug wollte wegen des erhöhten Auftriebs wegen zu hoher angezeigter Fluggeschwindigkeit sozusagen nicht landen . Außerdem wird jede Böe (Differential) zur Annäherungsgeschwindigkeit addiert. Mit anderen Worten, das Flugzeug konnte aufgrund des übermäßigen Auftriebs nicht in eine Landelage gelangen.
2. Noch schneller über den Boden fliegen aufgrund von 1 oben und der durch den Rückenwind induzierten Erhöhung der Bodengeschwindigkeit .
3. Der Pilot merkt, dass er zu sehr schwebt und drückt nach unten, um das Flugzeug auf den Boden zu bringen.
4. Bugrad setzt auf - aber nicht das Netz! Piloten wissen das nicht.
5. Der Pilot betätigt die Bremsen und nichts passiert, das Netz ist immer noch in der Luft und so. Panik beginnt.
6. Das Ende der Landebahn rückt näher und der Pilot tritt aggressiv auf die Bremse.
7. Das Netz setzt auf und die Reifen beginnen sofort zu platzen, aufgrund der blockierten Bremsen.
8. Das Flugzeug verlässt die Mittellinie, weil die Reifen auf einer Seite geplatzt sind.
9. Der Pilot kämpft darum, die Kontrolle zu behalten, als sich das Flugzeug dem Ende der Landebahn nähert.
10. Immer noch zu schnell für ein sicheres Rollen, versucht der Pilot, das Flugzeug auf den letzten Rollweg vor dem Ende der Landebahn zu drehen.
11. Die Nase des Flugzeugs dreht sich, aber Schwung, überhöhte Geschwindigkeit, Luftwiderstand durch geplatzte Reifen, differenzielles Bremsen – das Flugzeug rutscht jetzt seitwärts.
12. Das Flugzeug stoppt direkt vor dem Ende der Landebahn in einem 90-Grad-Winkel.
13. Flugzeug fängt Feuer. Dass es an der Seite der geplatzten Reifen und der schleppenden Strebe liegt, ist keine Überraschung.
14. Alle kommen sicher raus.
15. NOTAM gab Warnflugzeuge aus, um sich vor dem ausgebrannten Schiffswrack am Ende der Landebahn in Acht zu nehmen. Passen Sie Start- und Landedaten entsprechend an.

Und das Schlimmste an all dem?

1. Es sollte der "Fini Flight" des Flugzeugkommandanten sein - seine letzte Mission (mit mehreren Stopps) vor dem Verlassen der Air Force. Und so war es, nur noch mehr.

Um teilweise die Frage zu beantworten, wie Rückenwind manchmal gemildert wird, geben die Betriebsspezifikationen eines Luftfahrtunternehmens normalerweise an, wie viel Rückenwind für seinen Betrieb zulässig ist. Die beiden 747er, für die ich geflogen bin, erlaubten einen maximalen Rückenwind von 10 Knoten.

Ob ein Kapitän angesichts des maximalen Rückenwinds landen sollte, kann eine komplizierte Entscheidung sein. Zum Beispiel ist die Landebahn 02 in Nadi, Fidschi, etwa 9.000 Fuß lang, was es zu einem kurzen Feldeinsatz für eine 747-Landung mit oder nahe dem maximalen Landegewicht macht, was bei Frachtflugzeugen häufig vorkommt. In dem Fall, an den ich denke, befanden wir uns weit innerhalb der äußeren Markierung, als der Turm uns mitteilte, dass der Wind gedreht hatte und jetzt 10 Knoten Rückenwind hatte.

Ich habe mich für die Landung entschieden und hier ist der Grund:

• Umgehen hätte bedeutet, uns noch mehr mit den Gewittern rund um das Feld zu beschäftigen.
• Es gab keine Garantie, dass der Wind bei unserer Annäherung vom anderen Ende nicht wieder gedreht hätte und wir wieder mit Rückenwind landen würden.
• Nachdem ich dort viele Male gelandet war, wusste ich, dass unser Platz auf der Rampe sehr nahe am Ende der Landebahn war, es würde weniger als eine Minute Rollzeit geben.
• Ich wusste, dass die Leute vom Bodendienst in Nadi daran gewöhnt waren, einen Huffer für heiße Frachterbremsen zu verwenden.
• Ich sagte dem Flugingenieur, er solle die Leute vom Bodendienst anrufen und ihnen sagen, dass wir sehr heiße Bremsen haben würden.

747-Reifen haben 225-psi-Reifen, die mit Stickstoff gefüllt sind, und jeder Reifen hat einen Thermostecker, der vor einem Reifen durchbrennt. Das QRH für den Umgang mit heißen Bremsen enthielt Anweisungen, um die Bodenmannschaft zu warnen, nicht neben den Reifen zu stehen, aber die Nadi-Leute waren sich dessen bewusst.

Alle Bremstemperaturanzeigen gingen in den roten Bereich. Ich stieg so schnell wie möglich aus dem Flugzeug, um einen Blick darauf zu werfen. Sie hatten bereits einen Huffer auf jeder Seite des Flugzeugs, der auf die Bremsen drückte.

Wie andere hervorgehoben haben, ist die Frage, mit welcher Grundgeschwindigkeit Sie aufsetzen. Sie denken vielleicht, dass plus/minus ein paar Knoten keine Rolle spielen, aber:

• Ihre kinetische Energie ist quadratisch in der Geschwindigkeit: E = 1/2 mv ^ 2.
• Wenn die Bremsbeschleunigung konstant ist, ist die Landestrecke quadratisch mit der Geschwindigkeit: s = v ^ 2 / 2a

Um das Beispiel von voretaq7 anzupassen: Wenn Ihre Anfluggeschwindigkeit 45 Knoten beträgt, landen Sie bei 15 Knoten Gegenwind mit 30 Knoten, während Sie bei Rückenwind mit 60 Knoten landen - jetzt landen Sie mit der vierfachen Energie , die Sie zum Auflösen benötigen , und braucht viermal so viel Landebahn , um anzuhalten (was glücklicherweise gut mit seinen POH-Zahlen übereinstimmt).

Jetzt endlich noch ein Beispiel:

Angenommen, die Landebahn ist so beschaffen, dass Sie ohne Wind mit Anfluggeschwindigkeit v landen und vor dem Ende einfach anhalten können.

Bei einem (leichten) Gegenwind von 10 % Ihrer Fluggeschwindigkeit landen Sie mit 0,9 V auf, nutzen also nur noch 81 % der verfügbaren Landebahn und haben einen ziemlichen Puffer gewonnen.

Wenn Sie dagegen 10% Rückenwind haben, landen Sie mit 1,1 V. Somit beträgt Ihr erforderlicher Anhalteweg jetzt das 1,21-fache der verfügbaren Landebahn. Wenn Sie jetzt das Ende erreichen, benötigen Sie 21 % der Landebahnlänge zusätzlich, um anzuhalten. Nun, das wird ein bisschen knifflig, aber rechnen Sie ruhig nach, das bedeutet, dass Sie am Ende mit fast der Hälfte Ihrer Annäherungsgeschwindigkeit gegen die Wand schlagen und noch etwa 21 % Ihrer (1 V) Landeenergie übrig haben, um sich zu zerstreuen.

Also - was wäre Ihnen lieber, ein Puffer von 20 % verbleibender Landebahn (bei Gegenwind) oder das Auftreffen auf das Ende der Landebahn mit über 40 % Ihrer Landegeschwindigkeit (bei Rückenwind)? :-)

1. weil die Bodengeschwindigkeit größer als Ihre Fluggeschwindigkeit wäre, was Sie während der Landung (oder des Starts) nicht wollen: Sie brauchen mindestens eine bestimmte Fluggeschwindigkeit, um genügend Auftrieb zu haben, und Rückenwind würde Sie zu schnell am Boden machen, um Ihre Landung zu machen Abstand viel größer als eigentlich nötig
2. es hängt davon ab, wie viel „extra lang“ und wie viel „höhere Bodengeschwindigkeit“, der Flugzeughersteller wird Tabellen in das Pilot Operational Handbook aufgenommen haben, Sie müssen sie konsultieren, um zu überprüfen, ob es sicher ist oder nicht.
3. ja, es ist tatsächlich geschaltet.

Nur ein zusätzlicher Aspekt mit menschlichem Faktor:

Ihre Geschwindigkeit relativ zur Landebahn ist höher als gewöhnlich. Wenn Sie beginnen, Ihre relative Geschwindigkeit an Ihrer üblichen (Gegenwind-)Sichtreferenz anzupassen, kann dies durchaus zu einer Stall-Situation führen - in Bodennähe nie eine gute Sache.

Mit wirklich gutem Gegenwind und einem kleinen bisschen Flugzeug (Cessna 150) können Sie Ihre Grundgeschwindigkeit auf Trab bringen und es einfach auf den Boden legen. Habe es im März bei PDK in Atlanta gemacht.

Tun Sie dies nicht mit Passagieren. Sicherheit ist ein Grund. Sie nicht zu erschrecken, ist eine andere.

Ein zusätzliches Problem ist, dass das Flugzeug beim Abstieg durch den Windgradienten – in die sich langsamer bewegende Luft in Bodennähe – mit Rückenwind genauso reagiert, als ob es zunehmenden Gegenwind erfährt – es wird wirklich schweben wollen . Die Sinkrate wird verringert.

Wenn der Pilot dann seinen Fehler erkennt und Kraft hinzufügt, um herumzufliegen, muss das Flugzeug wieder durch den Windgradienten steigen. Jetzt ist der Effekt der gleiche wie bei nachlassendem Gegenwind – die Steigrate ist miserabel.

Die Nutzung dieser Art von Effekten ist das, worum es beim „dynamischen Segelfliegen“ geht – wie es hauptsächlich von Albatrossen praktiziert wird (die Vögel, nicht die Doppeldecker des 1. Weltkriegs).

Ein Nebeneffekt der zusätzlichen „Schwebefähigkeit“ bei der Landung mit Rückenwind aufgrund des Windgradienten ist, dass das eigentliche Aufsetzen selbst bei nicht perfekter Technik des Piloten dazu neigt, wirklich „geschmiert“ zu werden. Wenn Sie nicht Leib und Leben riskieren möchten, um diesen Effekt in einem großen Flugzeug zu erkunden, können Sie es mit einem ferngesteuerten Modell tun - machen Sie ein abgekürztes Landemuster mit einer "Haarnadelkurve" nach jedem zurück zur Landebahn Start, sodass Sie zwischen Landungen gegen den Wind und gegen den Wind wechseln können. Sie werden vielleicht überrascht sein, wie die Landungen in Lee tendenziell gleichmäßiger sind als die in Luv.

Ein schlechtes Szenario ist, wenn Sie (vielleicht nach einer "Touch-and-Go"-Landung) bei fast direktem Seitenwind abheben und versehentlich Ihren Kurs drehen lassen, um auf die dem Wind abgewandte Kante der Landebahn zu zeigen. Jetzt ist Ihre Geschwindigkeit über Grund höher als normal, UND der Windgradient arbeitet gegen Sie, wenn Sie versuchen, herauszuklettern. Die Wahrscheinlichkeit, etwas zu treffen, ist viel, viel höher, als wenn Sie in die entgegengesetzte Richtung, in den Wind, gedreht hätten. Und wenn Sie etwas treffen, treffen Sie es mit viel mehr kinetischer Energie, als wenn Sie gegen den Wind gedreht hätten.

Piloten von leichten, langsam fliegenden Flugzeugen müssen viel zusätzliche Fluggeschwindigkeit für das Ausrunden und Abfangen zulassen, wenn sie bei einem starken Windgradienten gegen den Wind landen. Während der letzten zehn Fuß des Sinkflugs neigt die Fluggeschwindigkeit dazu, zu verschwinden – keine gute Sache, wenn die Flugbahn immer noch steil nach unten gerichtet ist.