Ceneri Vulcaniche ed Aeromobili: analisi tecnica per la Sicurezza del Volo

FLIGHT CORNER

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RUBRICA DI CULTURA TECNICA AERONAUTICA
a cura di Leonardo Ricci

Benvenuti a questo nuovo appuntamento di Flight Corner, la rubrica tecnica dedicata ai professionisti dell'aviazione. Oggi esploreremo un tema di grande rilevanza per la sicurezza del volo: le ceneri vulcaniche. Con l’aumento dell’attività vulcanica in varie parti del mondo, è fondamentale comprendere i pericoli che queste particelle rappresentano per gli aeromobili, sia in volo che a terra.

Le ceneri vulcaniche non solo rappresentano un rischio immediato per la propulsione dei motori, ma possono compromettere anche i sensori di volo e la qualità dell'aria all'interno della cabina. Questo articolo offrirà un'analisi dettagliata e le strategie preventive più efficaci.

 

Le Ceneri Vulcaniche: Caratteristiche e Comportamento Atmosferico

Le ceneri vulcaniche sono costituite da particelle micrometriche di vetro vulcanico, minerali e roccia polverizzata, con diametro generalmente inferiore ai 2 millimetri. Estremamente abrasive, possono fondersi all'interno dei motori a turbina, causando incrostazioni e malfunzionamenti. Queste particelle sono abbastanza leggere da rimanere in sospensione per lunghi periodi e possono viaggiare per migliaia di chilometri, raggiungendo quote superiori a 80.000 piedi, ben oltre l'altitudine di crociera degli aeromobili commerciali.

Proprietà fisico-chimiche:

• Densità: Le ceneri possono variare in densità, ma la loro leggerezza permette di rimanere sospese nell’atmosfera.

• Cariche elettrostatiche: Queste particelle possono essere elettrostaticamente cariche, aumentando la loro adesione a superfici sensibili degli aeromobili come antenne e sonde Pitot.

L’Impatto sui Motori a Reazione

I motori a turbina sono particolarmente vulnerabili all'ingestione di cenere vulcanica. L'erosione delle superfici critiche delle turbine riduce l'efficienza del motore, mentre il surriscaldamento può provocare danni irreversibili, fino a condurre al completo guasto del motore.

 

Meccanismi di danneggiamento:

• Erosione: Le particelle di cenere colpiscono le palette del compressore a velocità elevate, riducendo la capacità del motore di comprimere l’aria.

• Depositi vetrosi: Le ceneri fuse si depositano sulle palette, compromettendo l’efficienza del motore e provocando vibrazioni o flameout (spegnimento improvviso).

Un monitoraggio costante dei parametri motore è cruciale in presenza di ceneri vulcaniche. L'aumento della temperatura dei gas di scarico (EGT) può indicare accumulo di detriti nelle turbine, richiedendo una rapida riduzione della spinta.

Prevenzione Operativa e Strumenti di Pianificazione del Volo: Strumenti di Pianificazione del Volo

• ASHTAM e NOTAM: Questi avvisi forniscono informazioni sull'attività vulcanica in corso e sulle rotte interessate dalla presenza di ceneri. Gli ASHTAM (un tipo speciale di NOTAM) contengono dettagli specifici sulle nubi di cenere, incluse le coordinate geografiche, l'estensione verticale e le previsioni di movimento delle nubi vulcaniche.

• SIGMET: Fornisce un avviso tempestivo sulle condizioni meteorologiche pericolose, comprese le nubi di cenere. L'aggiornamento regolare di questi bollettini garantisce che gli equipaggi siano informati in tempo reale sui rischi durante il volo.

• Carte di concentrazione delle ceneri vulcaniche: Queste carte indicano le zone di contaminazione a bassa, media e alta concentrazione di cenere.

Le carte di concentrazione delle ceneri sono essenziali per pianificare il volo e identificare le aree a rischio.

• Bassa concentrazione: concentrazione inferiore a 2 mg per metro cubo

• Media concentrazione: concentrazione maggiore a 2 mg per metro cubo

• Alta concentrazione: concentrazione maggiore a 4 mg per metro cubo

 

Riconoscimento di una zona con presenza di Ceneri Vulcaniche

Riconoscere rapidamente un incontro con ceneri vulcaniche è essenziale per minimizzare i danni e mantenere il controllo del velivolo. I piloti devono essere addestrati a identificare i seguenti segnali, che possono indicare la penetrazione di una nube di cenere vulcanica:

• Odore di zolfo o fumo elettrico: La presenza di un odore pungente nella cabina è uno dei primi segnali che l'aereo sta attraversando una nube di cenere.

• "Nebbia" nella cabina di pilotaggio: La comparsa di polvere o di una nebbiolina visibile nella cabina è un segno evidente della presenza di cenere.

• Fluttuazioni nella velocità indicata: Se il tubo di Pitot è ostruito dalle ceneri, la velocità indicata può calare improvvisamente o diventare instabile.

• Scariche statiche: Le particelle vulcaniche possono causare il fenomeno noto come fuoco di Sant'Elmo, con scintille blu visibili sui bordi delle ali o del parabrezza.

• Comportamento anomalo dei motori: Il motore potrebbe emettere fiamme dall'ugello, e i parametri di temperatura dei gas di scarico (EGT) potrebbero aumentare in modo anomalo, seguiti da possibili spegnimenti.

 

Procedure in volo in caso di con ceneri vulcaniche

Se un aeromobile penetra accidentalmente in una nube di cenere, i piloti devono adottare rapidamente alcune procedure operative, ad esempio ma non solo:

• Virata di 180 gradi: L'uscita immediata dalla nube riduce l’esposizione ai danni.

• Utilizzo dell’ossigeno a bordo: L’utilizzo della maschera di ossigeno evita l’inalazione di agenti contaminanti e pericolosi per i piloti.

• Riduzione della spinta: Se possibile, minimizzare la spinta aiuta a prevenire l'accumulo di detriti nelle turbine.

• Riavvio del motore: In caso di flameout, i piloti devono tentare il riavvio quanto prima.

 

Effetti sulla Strumentazione di Volo e Navigazione

Le ceneri vulcaniche possono causare un'ostruzione meccanica dei sensori critici per la navigazione e il controllo dell'aereo, come il sistema Pitot-Static, i sensori di temperatura dell'aria e i sensori di pressione. La compromissione di questi sistemi può portare a letture errate della velocità indicata e dell'altitudine, creando situazioni estremamente pericolose per i piloti.

 

Occlusione del sistema Pitot-Statica

Le particelle di cenere possono bloccare i tubi di Pitot e i fori statici, impedendo la corretta misurazione della pressione dinamica e statica. Ciò si traduce in letture errate della velocità e dell'altitudine, con il rischio di situazioni di stallo aerodinamico o di superamento dei limiti strutturali dell'aeromobile.

 

Interferenze elettromagnetiche

Le ceneri vulcaniche cariche elettrostaticamente possono causare disturbi nei sistemi elettronici dell'aeromobile, come gli strumenti di navigazione e comunicazione. In alcuni casi, si può verificare il fenomeno di fuoco di Sant'Elmo, in cui scariche elettriche sono visibili lungo il parabrezza o le ali dell’aeromobile, indicando la presenza di particelle cariche nella nube di cenere.

 

Manutenzione e Ispezioni Post-Esposizione

Le ispezioni post-volo sono fondamentali per rilevare eventuali danni invisibili causati dalle ceneri vulcaniche. I controlli visivi non sono sufficienti: è necessario utilizzare strumenti diagnostici avanzati per garantire che il velivolo non abbia subito danni strutturali o meccanici.

Le ceneri vulcaniche rappresentano una delle minacce più complesse per l’aviazione moderna. Una gestione efficace del rischio richiede un monitoraggio continuo, procedure operative specifiche e una manutenzione rigorosa. Grazie a strumenti avanzati come i VAAC e protocolli consolidati, i piloti e gli operatori possono affrontare in sicurezza questo fenomeno, riducendo al minimo i rischi per aeromobili e passeggeri.

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ACRONIMI UTILIZZATI NEL TESTO

VAAC  (Volcanic Ash Advisory Centres)  centri designati dall'ICAO per la diffusione dei messaggi Volcanic Ash Advisories (VAA) e delle relative mappe; sono responsabili di fornire previsioni sulla distribuzione orizzontale e verticale delle nubi di cenere vulcanica nell'atmosfera e sulla loro dispersione.

NOTAM  (Notice to airmen)  Il NOTAM è una delle pubblicazioni utilizzate per fornire il Servizio Informazioni Aeronautiche. Le normative internazionali che ne disciplinano l'uso, il formato e i contenuti sono stabilite dall'Annesso 15 dell'ICAO, insieme ai documenti 8126 e 8400.

ASHTAM  Si tratta di un avviso che fornisce dettagli sull'attività di un vulcano quando un cambiamento nella sua attività ha, o potrebbe avere, un impatto significativo per le operazioni.

Le informazioni e gli articoli presenti in questa rubrica tecnica sono forniti a scopo informativo e didattico. Non hanno valore operativo e non sostituiscono in alcun modo i manuali ufficiali della compagnia aerea o dell'operatore aereo di riferimento. Si raccomanda di fare sempre riferimento alla documentazione ufficiale ed alle procedure operative del proprio operatore per garantire la conformità alle norme vigenti.