Category Archives: Military Aviation

Was the B.777 FADEC deceived like the ADC of the F-16 that crashed in September?

Another accident, involving a USAFE F-16CG of the 31st FW may have something in common with the near accident of the British Airways 038 at London Heathrow last week. As previously reported, one of the possible root causes of the engines failure that compelled the B.777 G-YMMM to a successful crash landing could be the corruption of the pressure sensors signals received by the engine control systems. Noteworthy, something similar was one of the contributing factors that on September 18th, 2007, caused the loss of an F-16CG of the USAFE. According to European edition of Stars and Stripes, the recently issued Air Force report, in addition to weather and human factors, blames a malfunction of the Air Data Computer (ADC) of the Aviano based F-16. “According to the report, a drip ring in the device that tells the aircraft its trajectory froze as the plane flew through thunderstorms over the base. The result was that plane computers continued to receive the same information, even as it climbed in altitude and lost air speed. The incorrect information also fooled the sophisticated aircraft from correcting itself in time to prevent an uncontrolled spin”. The report underlines also that the same problem with the ring has been a contributing factor to other three F-16 crashes and for this reason it is going to be redesigned. It is still too early to say if the FADEC of BA038 was really confused by the signals coming from some sensors, however, the Aviano accident surfaces a problem: on-board systems (either Air Data Computer, Autopilot, Autothrottle, etc), despite working properly, can be deceived by corrupted signals. Since most of modern aircraft are platforms in which avionics, communications, navigation and targeting are based on calculations provided by powerful computers, this kind of problem should let you to think also to the “network” that interconnects those computers to the sensors that feed them. Even if carrying enough processing and storage capability is important, ensuring the availability and the integrity of the data that travel in the network is paramount. For sure, data must travel from source to destination without being compromised. What has to be investigated more is if a corruption of the signals can occur when a mobile phone is switched on during the approach.

Scie di condensazione o scie chimiche?

E’ ormai da un pò di tempo che assisto al proliferare sulla rete di foto aventi come soggetto scie dei velivoli in volo ad alta quota. Si tratta nella maggior parte dei casi di immagini che hanno lo scopo di evidenziare la presenza di velivoli impegnati in attività che secondo alcuni possono essere ricondotte ad esperimenti per la modifica del clima. In gergo “chemtrails”, da chemical trails (ovvero scie chimiche), una definizione che deriva da contrails, forma abbreviata di condensation trails (scie di condensazione).
Partiamo da questo presupposto: sono convinto che attività di sperimentazione con finalità simili siano state svolte e possano essere tuttora allo studio in qualche parte del mondo. Quello di cui sono inoltre convinto è che la maggior parte delle immagini che girano su Internet si riferisce ad un fenomeno del tutto normale e che non ha nulla a che vedere con i tentativi fatti da qualche nazione (nel passato o ai giorni nostri) di modificare il clima. Le contrails si formano per la condensazione rapida del vapor acqueo contenuto nei gas di scarico dei velivoli e nell’aria circostante (dovuta al repentino abbassamento di pressione e temperatura) e cristallizazione dello stesso attorno a particelle solide di aerosol anch’esse espulse dai motori dell’aereo. Le scie parallele disegnate nel cielo dai velivoli sono quindi lunghe sequenze di cristalli di ghiaccio. Poiché le temperature alle quali avviene la trasformazione di stato sono molto basse (a partire dai -40° C), le contrails si manifestano a partire da quote intorno agli 8.500 metri (in atmosfera standard, caratterizzata da temperatura a terra di 15° C e gradiente termico verticale pari a -6,5° C ogni 1.000 metri). In realtà l’effettiva formazione di scie dipende, oltre che dalla temperatura, dal grado di umidità dell’aria che ne influenza persistenza e forma. Maggiore è l’umidità, maggiori sono le possibilità che si formino i cristalli di ghiaccio.
Le scie non sono statiche nel cielo ma possono espandersi o contrarsi in funzione del vento in quota. Possono assumere carattere di continuità o essere intermittenti, qualora il velivolo che le produce incontri condizioni di temperatura e umidità variabili. Ovviamente, tali scie seguono la traiettoria del velivolo, ragione per la quale, se il velivolo vira, si osserverà una scia curvilinea, e se il velivolo è in orbita in una particolare zona, nel cielo saranno presenti delle ellissi o delle circonferenze (a seconda del tipo di orbita volata). La presenza di scie non rettilinee è normalissima: sono molti i velivoli che orbitano per l’esecuzione di normali attività che nulla hanno a che vedere con la modifica del clima. Si pensi per esempio ai velivoli AWACS che mantengono una zona di lavoro per molte ore, ai velivoli impegnati in voli di prova o ai tanker (aerorifornitori), che seguono delle rotte a “biscotto”, dette anche racetrack, nell’attesa dei vari receiver cui trasferire il carburante. La presenza di molte scie contemporanee in un determinato luogo non deve assolutamente stupire: il cielo è percorso da centinaia di invisibili aerovie, vere e proprie autostrade che collegano dei punti di riporto o delle radioassistenze alla navigazione aerea. Ciò significa che chi vive in prossimità di un waypoint o di un VOR di un’importante aerovia potrà essere sorvolato da un notevole numero di scie di condensazione. E non deve allarmare neanche l’eventualità che altri velivoli in volo nella stessa zona non producano scie: il traffico aereo è separato, oltre che orizzontalmente, verticalmente: gli aerei viaggiano a livelli di volo differenti ed è quindi possibile (se non probabile), che alcuni traffici producano scie mentre altri, pur volando nella stessa zona, non disegnino alcun tipo di contrails per la presenza di condizioni di umidità non favorevoli a tale fenomeno. Per ciò che concerne i fenomeni atmosferici, pur essendo del tutto simili a formazioni nuvolose vere e proprie, tipo i cirri, le scie di condensazione non danno luogo ad alcun fenomeno nuvoloso. Al massimo si possono espandere e traslare o cambiare forma a causa del vento che è piuttosto intenso ad alta quota, ma non sono connesse a perturbazioni, turbolenza, pioggia, neve, grandine ecc. Per contro, la presenza di scie di condensazione in una determinata area, può essere indicare condizioni di elevata umidità in quella zona.



Non hanno nulla a che vedere con la chimica, neanche le condensation clouds di cui ho parlato in un precedente post (http://cencio4.wordpress.com/2006/12/19/condensation-clouds-bang-supersonici/) dovute all’effetto della rapida depressione sulle superfici di volo che porta il vapor acqueo dell’aria alla temperatura di condensazione e che si manifestano intorno ai velivoli durante l’esecuzione di manovre (specie di quelle ad alto numero di G in cui la depressione sul dorso alare subisce un notevole e rapido aumento).

In particolari condizioni di umidità e temperatura, in volo ad alta quota, le condensation clouds si manifestano congiuntamente alle contrails creando una scia di vapore condensato di dimensioni maggiori, molto spettacolari e non riconducibili ad alcun tipo di esperimento climatico (un paio di esempi sui moltissimi reperibili su Airliners.net: http://www.airliners.net/open.file/0980583/L/ e http://www.airliners.net/open.file/0695203/L/).

A chiunque volesse approfondire l’argomento, consiglio di leggere questo speciale pubblicato da un team di esperti del sito md80.it:

http://www.md80.it/approfondimenti/la-cospirazione-delle-scie-chimiche/

L'Atmosfera

Le domande che più di frequente mi vengono rivolte da parenti e amici, persone che non essendo appassionate si interessano al volo solo in occasione di viaggi effettuati a bordo di aerei civili, riguadano la turbolenza. Ritengo sia normalissimo. D’altronde la turbolenza, specie nei voli transoceanici, può avere manifestazioni abbastanza violente e condizionare notevolmente la qualità del viaggio. Solitamente, per spiegare la turbolenza e le sue cause, inizio una disquisizione sulla troposfera, sui jetstream e faccio riferimento a termini che l’interlocutore generalmente non conosce e non capisce. Per arrivare a parlare della turbolenza o almeno della CAT (Clear Air Turbolence) ho pensato fosse utile scrivere un’introduzione che permettesse di apprendere qualcosa in più dell’Atmosfera e delle sue grandezze caratteristiche. A partire dalla breve descrizione che segue, in futuro, parleremo anche di turbolenza.

Qualsiasi tipo di volo, militare o civile, si svolge, a varie altezze, in quel miscuglio gassoso che circonda e accompagna la Terra nei suoi moti di rivoluzione intorno al sole e di rotazione intorno al proprio asse: l’atmosfera. Perfino i voli spaziali, almeno nelle fasi pre-orbitale e di rientro, si svolgono nell’atmosfera.
L’atmosfera è composta da diversi tipi di gas: per il 78% è fatta di azoto, per il 21% di ossigeno, mentre il rimanente 1% è costituito da anidride carbonica, idrogeno, elio e soprattutto vapore acqueo, responsabile dei fenomeni meteorologici.
L’atmosfera è vincolata alla terra dalla forza gravitazionale cui sono sottoposte tutte le masse dell’Universo, forza che evita la dispersione dei gas nello spazio; in virtù della legge di gravitazione universale di Newton, i gas più pesanti si addensano infatti a bassa quota, quelli più leggeri restano a quota più alta. Anche se in termini scientifici non è possibile stabilire con rigorosa precisione l’altezza dell’atmosfera, perché questa si dirada fino a rendere indistinguibili le molecole dei gas che la compongono con quelle dei gas e del pulviscolo dello spazio, l’Organizzazione Meteorologica Mondiale ha stabilito che il limite dell’atmosfera è convenzionalmente fissato a una distanza di 100 km dalla terra.
Una parte dell’energia, proveniente dal sole, attraversa l’atmosfera e viene assorbita dalla Terra sotto forma di calore. La superficie del pianeta cede calore agli strati dell’atmosfera a contatto con il suolo, che a loro volta ne cedono agli strati superiori per convezione. Questo fenomeno è all’origine di quelle correnti orizzontali che comunemente chiamiamo venti. Se, per assurdo, la superficie terrestre fosse uniformemente riscaldata dal Sole (il che è impossibile, vista la non perfetta sfericità del pianeta, i suoi moti di rotazione e rivoluzione, la presenza di mari e monti, la presenza di perturbazioni ecc.) , l’atmosfera sarebbe in equilibrio, cioè non ci sarebbe alcuno spostamento di masse d’aria. L’acqua che evapora dalla terra e dai mari a causa dell’irraggiamento, sale verso gli strati più alti dell’atmosfera, espandendosi man mano che la pressione circostante diminuisce. Il processo di espansione dà luogo a un raffreddamento, alla condensazione del vapor acqueo, e allo sviluppo delle precipitazioni.
Per tutta la sua estensione, l’atmosfera non mantiene costante le proprie caratteristiche: temperatura, pressione e densità dell’aria variano a seconda delle stagioni, della latitudine e dell’irraggiamento solare.
Lo strato più basso dell’atmosfera, quello a contatto con la superficie terrestre, si chiama Troposfera. In questa zona, che può avere spessore variabile (dai 18 Km d’altezza all’Equatore, ai 7 Km ai poli), la temperatura dell’aria diminuisce in modo lineare all’aumentare della quota: circa 6,5°C ogni 1.000 metri di quota (gradiente termico verticale).
Raggiunti i –56,5°C, la temperatura cessa di diminuire e si mantiene costante, per tutta l’estensione del secondo strato, che prende il nome di Tropopausa. La parte di atmosfera sovrastante la tropopausa si chiama Stratosfera. Oltre la stratosfera, che si estende fino a circa 50 km dalla superficie terrestre, l’atmosfera è suddivisa in Media Atmosfera, Esosfera e Ionosfera.


Pressione

La pressione è definita come la forza esercitata ortogonalmente su una superficie: P=F/S.
La pressione atmosferica è la pressione esercitata su un’area dalla colonna d’aria sovrastante ed è mediamente uguale a quella esercita da una colonnina di mercurio alta 760 mm (76 cm). Gli anglosassoni misurano l’altezza della colonnina di mercurio anche in pollici: 760 mm = 29,92 pollici. Qualora la colonnina di mercurio di 760 mm gravi su una superficie di un cm² questa avrà un volume di 76 cm³ e peserà 1,033 Kg. E’ per questa ragione che si è convenuto chiamare atmosfera (atm) la pressione di 1,033 kg/cm². Altre unità di misura della pressione sono i millibar (mb) e gli hectopascal (hpa). Riassumendo:
760 mm Hg = 29.92 pollici Hg = 1,033 kg/cm² = 1013 mb = 1013 hpa

Essendo l’aria un fluido compressibile, la pressione decresce con la quota con una legge non lineare. Tuttavia, a basse quote, con una buona approssimazione, si può definire un gradiente barico verticale costante pari a 1 millibar di diminuzione della pressione ogni 27 piedi quota.

L’atmosfera standard (ISA)

Durante lo svolgimento di ogni tipo di operazione in campo aeronautico (dal controllo del traffico aereo, allo svolgimento di prove di volo o di taratura degli strumenti) è di fondamentale importanza l’utilizzo di parametri di riferimento fissi, uguali per tutti, in ogni parte del mondo. Anche i parametri atmosferici sono quindi stati standardizzati, perché tutti basassero le proprie misurazioni sugli stessi valori, a qualsiasi latitudine o in qualsiasi condizione atmosferica, grazie all’istituzione dell’atmosfera tipo o ISA (International Standard Atmosphere), un’atmosfera di riferimento avente i seguenti valori medi al livello del mare:
– Pressione: 760 mm di Hg
– Temperatura: 15°C
– Densità: 1,225 Kg/m³

Aerobatic flight with the Alenia C-27J

On October 13th 2007 I had the possibility to fly a mission on board an Alenia C-27J “Spartan”. The aircraft, serialled C.S.X. 62127 and wearing the JCA winner logo, is owned by Alenia Aeronautica; the company uses it for demo tours, exhibitions and airshows. The C-27J I embarked into was actually tasked for a transport from Ciampino to Pisa, where a few journalists and VIPs had been invited to attend a tactical event organised by the 46th Air Brigate (see pictures below) to demonstrate the ItAF intra theatre airlift capabilities and to show the high degree of interoperability between the C-130J and the C-27J.
The aircraft was piloted by two Alenia test pilots (Marco Venanzetti and Enrico Scarabotto), who transformed the short flight is something more than a normal passenger flight.

This is a short report on that experience.




I’m strapped in the fuselage of the “I-2127” flight. We have just released the brakes and we are accelerating along runway 15 at Ciampino. The aircraft is vibrating under maximum thrust provided by the two Rolls-Royce AE2100 engines and suddenly we begin a 30 degr. steep climb: an “aggressive” procedure used “in theatre” to bring the aircraft beyond the reach of MANPADS in the shortest time possible. Nose down again, pulling almost 1 negative G, we level off at 1.000 ft heading VFR, VMC, towards the Tyrrhenian Sea. We are now cruising slightly below 200 KIAS but still accelerating. Background noise inside the fuselage is low and passengers can talk without shouting like needed in the G.222. In a few minutes we are “feet wet” (above the sea) and Scarabotto, the PIC (Pilot In Command) on the left seat, begins a descent to low level proceeding with a North West heading along the coastline towards the boundaries of the Rome Terminal Area. As soon as the aircraft is firmly established at the preplanned crusing speed and altitude I take my camera and climb in the cockpit. The first thing I notice is the digital appearance of the avionics, with a two pilots cockpit quite different from the one of the old fashioned G.222. The flight deck looks very similar to that of the C-130J. The NVG compatible set up is based on the Electronic Flight Instrumentation System (EFIS) that incorporates five liquid crystal head-down colour displays, one of which is displaying our route on a moving map that is more advanced than those of the Tornado. Just a few instruments are still analogue. Unfortunately, unlike the ItAF aircraft, this C-27 is not equipped with the Head Up Display (it lacks also the refueling probe).



After a brief familiarization, I go back to my seat to fasten my seat belt before the aircraft begins a series of 60° bank turns with the rear door opened. Apparently the C-27 is extremely reactive, allowing pilots to promptly react to any threat a feature that will be very useful in the Afghan theatre where the aircraft is going to be deployed by the ItAF (whose 4 examples already taken on charge have already logged 1.000 flight hours on the type) in the next months.

Door closed again, we level out before entering a wingover. The throttles go to the full power and at 220 KIAS the pilots begin to pull back the control stick. As we reach the apex, 60 deg. pitch-up, the aircraft rolls 110 deg to the right. Wow! I’ve never “tasted” something similar inside such a large aircraft. Under about 2 or 3 Gs I try to take a few pictures of the left Rolls-Royce AE2100-D2 turboprop engine nacelle from the small fuselage window behind me.


There’s no time to relax and after transiting through the Grosseto control zone we approach Pisa airport. We enter the visual patter and overflying the runway we prepare for a steep landing. Idle power, flaps down, the 30 deg. dive of the so-called “Sarajevo landing” is a technique used to reduce the exposure of the mid-sized transport aicraft during approaches to landing fields located in high lethality scenarios. As soon as we gently touch down on runway 04L, pilots apply maximum reverse thrust and brakes and the aircraft is able to vacate the runway in about 500 meters. Even if it was not a pure display flight like the one described here, it was an extremely interesting experience to better undestand the capabilities and performance of an aircraft that has been selected for the U.S. Army and U.S. Air Force Joint Cargo Aircraft Program, that has been ordered by the ItAF (12 examples), Hellenic Air Force (12), Lithuanian Air Force (1), Bulgarian Air Force (5) and Romanian Air Force (7), is under evaluation by the Royal Australian Air Force and the Canadian Armed Forces.

 

The following pictures were taken at Pisa during the tactical event.





















After attending the event in Pisa, I boarded again the Alenia C-27J to go back to Ciampino. Noteworthy, the pilot on the right seat of the C-27 was Gen. Vincenzo Camporini, ItAF Chief of Staff (from Feb. 12th 2008 Chief of Defense Staff).

Air-to-air photography with the F-104D in 1964

Steve McCutcheon left two interesting comments on both my posts “Airborne pickup (rejoining with an F-104)” and “Air-to-Air photography”. He wrote that my story and pictures reminded him about his flight in a 104D  and also that he wish my explaination was available before he took his ride in an F-104 since they were too close to the other 104D and most of his photos don’t show the whole plane: “After going supersonic the pilot asked me what I wanted to do next and I said I wanted to take pictures of the other 104D. We did a 180 and pulled a lot of G’s and I don’t know how many, but I couldn’t move. We intercepted the other D around Gibralter and I got some great B/W photos”.

I asked him to describe his whole flight story and Steve kindly provided this detailed description of that sortie on the backseat on an F-104:

My flight on May 14,1964 in F-104D, 57-1330

I was in Spain at Moron Air Base on the last 2 TDY’s of the F104’s in 1964. We were packing up all our gear and getting ready for a final party and they had a drawing for anyone who wanted a flight in one of our 2 F104D’s. I was lucky and on May 14, 1964 I got my spur’s. We were given 1 hour familiarization training which was all about how to safely eject and then we got our flight. The take off and acceleration was great and the view was amazing. The Starfighter is so small that the canopy allows you to almost see directly below you. It would be hard for a plane to sneak underneath the F-104. After flying around a bit Captain Dold asked me to take the stick. I moved the stick to the left a little and the plant instantly turned about 70 degrees to the left and I moved the stick back and we were level again. He then told me to really move the stick next time. I did and this time the plane did about 260 degrees and I brought the plane back upright. I didn’t think about it at the time, but I brought both of my cameras and I had one on the instrument panel and no matter what position the plane was in my camera never left the instrument panel. Doing rolls with positive G’s was surprising. I then said I wanted to go supersonic. We accelerated and went 1.3 Mach. Captain Dold said I wouldn’t notice much difference except the air speed indicator and one other instrument would fluctuate when going through the sound barrier and the sound of the engine seem to move farther back. I know everyone on the ground knew we were supersonic. Captain Dold asked me what I wanted to do next and I told him I wanted to take pictures of the other F-104D, 57-1334. He radioed the other plane and found they were way south near the rock of Gibralter. We did a 180 and pulled a lot of G’s and I don’t know how many, but it put me way into my seat and I couldn’t move. We intercepted the other D around Gibraltar and I got some great B/W photos. After landing the farewell party had already started and I took my cameras and went to the party. After taking a few pictures and talking to my friends and telling them about my flight I realized I was really tired. I guess pulling all those G’s and my fighting them to take picture had worn me out. Pilots must be in really great shape because they are always pulling lots of G’s. I went back to the barracks and went to sleep.

It amazes me that the sound barrier was broken successfully by Chuck Yeager in October, 1947 and less than 16 years later I did it in a F-104 Starfighter which have been flying and doing it for years.