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Tuesday 29 October 2013

The rules of the game - Le regole del gioco

Today I want to speak of one of the most important safety issues in flying: the differences between flying according to visual flight rules or according to instrumental flight rules.
The world of aviation is governed by a body of laws and regulations extremely broad, which orders and regulates every aspect of flying, from the technical requirements to be met by an aircraft to be certified to the precise way in which conversations between tower and pilots should be held. The two large agencies involved in the formulation of these rules, in the western world, are FAA (Federal Aviation Authority) in the USA and EASA (European Aviation Safety Agency) in Europe. Between the FAA and the EASA rules there are many differences, and also between the individual countries that make up the EASA there are little differences.
To try to analyze these differences would really be beyond my skills and would probably require a whole book.
I want to talk instead of the rules that a pilot must meet in order to fly safely.
A flight can be conducted according two large set of rules:
  • Visual Flight Rules (VFR)
  • Instrumental Flight Rules (IFR)
The two cases are completely different both from the regulatory point of view and from the operating one.
In visual flight the pilot flies with the horizon visible, is aware of orographic obstacles because he can see them with his own eyes, and he is directly responsible for the separation from other traffics. 
He therefore needs to be aware at all times of everything that surrounds him (Situational Awareness).
The instruments in this type of flight are only an aid and the pilot should never put all his trust in theme. This type of flying is the most common in the of general aviation and of microlight, it allows great freedom of movement, without a fixed altitude or route (except in certain cases), and allows you to fly with a minimum instrumentation (even with just engine gauge, altimeter and anemometer)!


However, it also has some serious limitations, as you must keep an indicated airspeed (IAS) of less than 250 knots and, of course, you can not fly in poor visibility, such in fog or heavy rain, in addition to not being able to pass through the clouds! You must also maintain certain distances from clouds, so as not to risk a collision with any IFR traffic coming out from the clouds.
It is so mandatory that certain meteorological conditios (VMC, Visual Meteorological Conditions) are met. EASA rules for example require that:
  • Visibility must be more than 8 Km above 10.000ft;
  • More than 5 Km under 10.000ft;
  • An horizontal separation of at least 1500 ft and a vertical separation of 1000ft from the clouds must be held in every moment.
Typically VFR flights are conducted during the daytime, but they can also be conducted at night. We speak in these cases of VFR/N. While in the U.S. the private pilot's license also includes the night rating, in Europe to fly under VFR/N it is necessary to obtain a specific rating.

In instrumental flight the pilot relies exclusively on the instruments. He (or she) is forced to maintain mandatory altitude and follow mandatory routes, while separation from other traffic is ensured by a controller. It is the most common type of flight in the commercial sector, as it allows you to fly in virtually all weather conditions, even within the clouds and in zero or very low visibility conditions (Instrumental Metorological Conditions, IMC) and yo land or take off from airports where weather conditions prohibit the activities for VFR flights.
There are also airspaces in which it is allowed to operate only under IFR and VFR traffic can not operate under any circumstances.


The difference between these two types of flight is huge and corresponds to a proportional difference in the pilot's skills and rating and in the characteristics of the aircraft.
With a certificate of microlight pilot or a private pilot's license it is possible to fly exclusively under visual flight rules. For ultralight visual flight is allowed only during the day. The holders of PPL can achieve the instrument rating following a special course, extremely complex and very challenging, which generally corresponds to the intention to later take even the commercial licences.
It is also necessary that the aircraft is adequately equipped: the pilot must rely on certificate and often redundant navigation instruments (redundant means you need more than one instrument of the same type, so you have a reserve in case of failure).
If one of the two conditions, pilot with an appropriate rating and airplane properly equipped, is not verified, the flight can not be conducted under IFR.
On the other hand, most of the flight accidents that occur every day in general aviation are often linked to pilot not qualified for instrumental flight who, intentionally or not, have found themselves in IMC. In fact, most of the certificate aircrafts are very well equipped, but to blindly trust the instruments is not as simple as it seems, and with no special training is very easy to find yourself flying upside down without even realizing it. The reason is very simple: when the visibility is zero or the horizon is not visible (such as flying in fog or a cloud) the pilot can experience a situation of spatial disorientation.
What does it mean? It means that your body gives you completely wrong informations. You seem to turn to the left and instead the airplane is perfectly leveled, you seem to go up when you're descending instead, and so on. The situation may worsen hopelessly in seconds and become unrecoverable. We all went up at least once on an airliner: how many of you realize that the plane is making turn without looking outside?


The sensations you feel without visual contact with the horizon or with the ground, are extremely contradictory: imagine that you have the feeling that the plane is turning to the left, feeling on your back and in the rest of your body the feeling of being inclined . Looking at the artificial horizon, the instrument indicating the attitude of the plane, you realize, that it seems to be broken as it is indicating no turn. Feeling that you are turning left you try to fly leveled by turning the yoke to the right, but the feeling is the same: you are still turning left but the artificial horizon now it indicates that you are turning to the right!
In the meantime, the altimeter shows that you are starting to lose altitude. So while you are still trying to stop the turn, you gently pull the yoke to the chest to regain leveled flight. But the altimeter indicates an even more precipitous descent, the more you pull the yoke the faster you lose altitude. You start to feel stuck by the centrifugal force, the artificial horizon indicates that you are inclined at 60 ° to the right but you know that it must be broken, because instead you feel with every single cell of your body that you are in a step left turn. This situation usually lasts a few minutes and ends simply with a crash against the ground.
You have entered a downward spiral without even realizing it.
Rather than trust your artificial horizon you trusted your balance and your feelings. To entrust your life to an instrument is not easy, but it is essential in instrumental flight conditions.
While our balance can be fooled, this is not valid for flight instruments. If when you took off and there was excellent visibility the artificial horizon was working normally, then 99.99% it will continue to do so through all the flight, even when your are in a cloud and your back tells you that you are flying inclined.
All of this simply admitting to not go crashing into a mountain covered by fog (Controlled Flight Into Terrain, CFIT)!
But how it is possible that a non instrument-rated pilot can find itself in such a dangerous condition?
  • Improper flight planning and failure to check weather forecasts;
  • Carelessness and overvaluation of one's own experience and skills (come on, what do you want to be that small,soft, white cloud?);
  • The will to carry out one's mission at all costs, like to go home your son's birthday, to bring a friend with you for that short flight he is asking you from such a long time, to make a good impression with your girlfriend and so on.
These are some of the most common causes.


Here you can find a video produced by AOPA (Aircraft Owners and Pilot Association) in which they analyzed the causes of a typical accident: an expert pilot, a brand new and super-equipped aircraft, IMC weather conditions and four deaths.
I personally recommend everyone to take a look.
Certain things can happen even to us...


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Il mondo dell'aeronautica è governato da un corpus di leggi e regolamenti estremamente vasto, che ordina e disciplina qualsiasi aspetto del trasporto aereo, dai requisiti tecnici che deve soddisfare un aeromobile per essere certificato al preciso modo in cui devono essere tenute le conversazioni tra torre e aereo. I due grandi organismi preposti alla formulazione di queste regole nel mondo occidentale sono la FAA (Federal Aviation Authority) negli USA e la EASA (European Aviation Safety Agency) in Europa. Tra le regole FAA e quelle EASA ci sono molte differenze, differenze esistenti addirittura tra i singoli paesi che compongono l'EASA.
Pretendere di analizzare queste differenze sarebbe veramente al di là delle mie competenze e richiederebbe probabilmente un libro intero. 
Vorrei parlare invece delle norme che un pilota deve rispettare per poter volare in sicurezza.
Un volo può essere condotto secondo due grandi insieme di regole:

  • Regole del volo a vista (VFR, Visual Flight Rules);
  • Regole del volo strumentale (IFR, Instrumental Flight Rules).
I due casi sono completamente diversi sia dal punto di vista normativo che da quello operativo.
Nel volo a vista il pilota vola con l'orizzonte ben visibile, è consapevole degli ostacoli orografici perché li può vedere con i suoi stessi occhi, ed direttamente responsabile della separazione dagli altri traffici. Deve cioè essere consapevole in ogni momento di tutto ciò che lo circonda. Gli strumenti di bordo in questo tipo di volo sono quindi solamente degli ausili e il pilota non deve mai porre in questi tutta la sua fiducia. Questo tipo di volo è il più comune nell'aviazione generale e nel mondo ultraleggero, consente grande libertà di movimento senza obblighi di mantenimento di rotte o di quote fisse (tranne che in certi casi) e consente di volare con una strumentazione minima (anche solo altimetro e anemometro, oltre che gli indicatori del motore).
Tuttavia ha anche delle pesanti limitazioni, in quanto bisogna mantenere una velocità indicata (IAS) minore di 250 nodi e ovviamente non è possibile volare in condizioni di scarsa visibilità, quali nebbia o piogge intense, oltre a non poter passare all'interno delle nubi! E' inoltre necessario anche mantenere una certa distanza dalle nubi, in modo da non rischiare la collisione con eventuali traffici IFR uscenti dalle nuvole.
E' necessario quindi che siano soddisfatte certe condizioni meteo minime, chiamate Visual Meteorological Conditions (VMC). Queste implicano:

  • Visibilità maggiore o uguale a 8 Km volando a più di 10.000 piedi;
  • Visibilità maggiore o uguale a 5 Km al di sotto dei 10.000 ft;
  • Separazione di almeno 1500 ft orizzontalmente e 1000ft verticalmente dalle nuvole.
In genere il volo VFR viene condotto di giorno, ma può essere condotto anche di notte. Si parla in questi casi di VFR notturno. Mentre negli USA il brevetto di pilota privato comprende anche l'abilitazione al volo notturno, in Europa per poter volare in regime di VFR notturno è necessario conseguire un'abilitazione specifica.

Nel volo strumentale il pilota fa affidamento esclusivo agli strumenti. E' costretto a mantenere rotte e altitudini obbligatorie e la separazione dagli altri traffici è assicurato da un ente di controllo. E' il tipo di volo più comune nel settore commerciale, poiché permette di volare in praticamente tutte le condizioni meteo, anche all'interno delle nubi, in condizioni di visibilità nulla o scarsissima (cioè in Instrumental Metorological Conditions, IMC) e di atterrare o decollare da aeroporti in cui le condizioni meteo proibiscono l'attività VFR.
Esistono inoltre degli spazi aerei in cui è consentito operare solamente in IFR, in cui cioè il traffico VFR non può operare in nessun caso.
La differenza tra queste due tipologie di volo è enorme e corrisponde a una proporzionale differenza nelle abilitazioni dei piloti e nelle caratteristiche dell'aereo.
L'attestato di pilota di ultraleggero o il brevetto di pilota privato consente infatti di volare esclusivamente secondo le regole del volo a vista. Per gli ultraleggeri il volo a vista è addirittura permesso solo di giorno. I titolari di PPL possono conseguire l'abilitazione al volo strumentale seguendo un corso apposito, estremamente complesso e molto impegnativo, che in genere corrisponde all'intenzione di prendere successivamente anche i brevetti commerciali.
E' anche necessario che l'aereo sia adeguatamente attrezzato: il pilota deve poter contare su strumenti di navigazione certificati e spesso ridondanti (cioè più di uno strumento dello stesso tipo, in modo da avere una riserva in caso di guasto). Se manca una delle due condizioni, pilota e aereo abilitati, il volo non può essere condotto in IFR.
D'altronde gran parte degli incidenti di volo che avvengono ogni giorno nell'aviazione generale sono spesso legati proprio a piloti non abilitati al volo strumentale che, volontariamente o no, si sono trovati in condizioni IMC. In effetti la maggior parte degli aerei certificati sono anche abilitati al volo strumentale, ma affidarsi esclusivamente agli strumenti non è così semplice come sembra e senza una formazione specifica non è difficile ritrovarsi a volare rovesciati senza nemmeno accorgersene. Il motivo è molto semplice: quando la visibilità è nulla o l'orizzonte non è visibile (come volando nella nebbia o in una nuvola) il pilota può sperimentare una situazione di disorientamento spaziale.
Che vuol dire? Vuol dire che il tuo corpo ti da delle informazioni completamente sbagliate. Ti sembra di virare a sinistra e invece l'aeroplano è perfettamente livellato, ti sembra di salire quando invece stai scendendo e così via. La situazione può peggiorare irrimediabilmente in pochi secondi e diventare irrecuperabile. Tutti noi siamo saliti almeno una volta su un aereo di linea: quanti di voi si accorgono che l'aereo sta virando senza guardare fuori?
Le sensazioni che si provano senza il contatto visivo con l'orizzonte o col terreno sono estremamente contraddittorie: immaginate di avere la sensazione che l'aereo stia virando a sinistra, sentendo sul sedere e sul resto del corpo la sensazione di essere inclinati. Guardando l'orizzonte artificiale, lo strumento che indica l'assetto dell'aereo, vi accorgete però che sembra essere bloccato e non indicare nessuna variazione. Correggete girando la cloche verso destra, ma la sensazione non cambia: continuate a virare a sinistra ancora di più e l'orizzonte artificiale ora invece segnala che state virando a destra. Nel frattempo l'altimetro segna che state iniziando a scendere. Allora correggete ancora virando ancora di più a destra e nel frattempo tirate al petto la cloche leggermente per riprendere il volo livellato. Ma l'altimetro segnala una discesa ancora più precipitosa, più tirate la cloche più velocemente perdete quota, vi sentite bloccati dalla forza centrifuga, l'orizzonte artificiale segnala che siete inclinati a destra di 60° ma voi sapete che si deve essere rotto, perché invece state virando a sinistra. Questa situazione in genere dura pochi minuti e si conclude semplicemente con uno schianto contro il terreno. Siete entrati in una spirale discendente senza nemmeno rendervene conto. Invece di fidarvi del vostro orizzonte artificiale vi siete fidati del vostro equilibrio e delle vostre sensazioni. Affidare la propria vita ad uno strumento non è facile, ma è indispensabile nelle condizioni di volo strumentale.
Mentre il nostro equilibrio può essere ingannato, ciò non vale per gli strumenti di volo. Se quando siete decollati e quando c'era ottima visibilità l'orizzonte artificiale funzionava normalmente, allora al 99.99% continuerà a farlo per tutta la durata del volo, anche quando dentro una nube il vostro sedere vi dice che state volando inclinati.
Tutto questo ammettendo di non andare semplicemente a sbattere contro un monte coperto dalla nebbia (Controlled Flight Into Terrain, CFIT)!

Ma perché mai un pilota non abilitato dovrebbe trovarsi in una condizione del genere?

  • Errata pianificazione del volo e mancato controllo delle previsioni meteorologiche;
  • Leggerezza e sopravvalutazione delle proprie capacità (suvvia, una nuvoletta cosa vuoi che sia?);
  • Volontà di portare a compimento la propria missione a tutti i costi (tornare a casa per il compleanno del figlio, far fare al vostro amico quel voletto che da tanto vi chiedeva, fare bella figura con la fidanzata etc etc).
Queste sono alcune delle cause più comuni. 
Qui http://www.aopa.org/AOPA-Live.aspx?watch=hlYnBwNzri8JOcd6zTVdKZRHoXPZe9vs potete trovare un video prodotto da AOPA (Aircraft Owners and Pilot Association) in cui sono analizzate le cause di un incidente tipico: Pilota esperto, aereo nuovissimo e super attrezzato, condizioni meteo IMC e quattro morti. 
Consiglio personalmente a tutti di darci un'occhiata.
Certe cose possono succedere anche a noi.

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