Op een winternacht in februari 2009 Colgan Air-vlucht 3407 stortte neer net buiten Buffalo, NY, het doden van alle 49 passagiers en bemanningsleden aan boord en een persoon op de grond. Een onderzoek door de National Transportation Safety Board heeft vastgesteld dat het turbopropvliegtuig veel factoren heeft ondervonden die hebben bijgedragen aan de crash, inclusief een aerodynamische kraam waaruit het vliegtuig niet kon herstellen.

"In de meeste gevallen, er gaan veel dingen mis voordat een vliegtuig daadwerkelijk neerstort, " zegt Peter Grant, een universitair hoofddocent aan het University of Toronto Institute for Aerospace Studies (UTIAS) en een vooraanstaand expert op het gebied van vluchtsimulatie. "Een deel van de uitdaging is dat piloten vaak worden getraind in simulaties die een vliegtuig tot aan het punt van aerodynamische stalling brengen, maar er niet voorbij."

Om de opleiding van piloten te helpen verbeteren - vooral als het gaat om het herkennen van stallen en het eruit manoeuvreren - hebben Grant en zijn onderzoeksteam van de faculteit Applied Science &Engineering een nieuwe methodiek ontworpen waarmee nieuwe simulaties kunnen worden gemaakt.

Aerodynamische stalling treedt op wanneer de luchtstroom die over de vleugels van een vliegtuig stroomt, wordt gescheiden van de kromming van de vleugel en niet langer voldoende lift genereert om het gewicht van het vliegtuig tegen te gaan. Dit wordt veroorzaakt door het bereiken van een te steile aanvalshoek - wanneer de neus van het vliegtuig te scherp naar boven gericht is. Wanneer een vliegtuig de aerodynamische stal bereikt, begint het vaak te rollen en wordt het moeilijker te besturen, wat de situatie voor een piloot nog ingewikkelder maakt.

Commerciële vliegtuigen hebben verschillende beveiligingen om stalling, zoals alarmen, een "shaker" -mechanisme of ingebouwd "pusher" -systeem dat de piloot ertoe aanzet de neus naar beneden te richten om de aanvalshoek te verlagen. Door de neus van het vliegtuig te laten zakken, het herstelt de lift, waardoor het vliegtuig gemakkelijker te besturen is en piloten de kans krijgen om zelfs een ernstige rol te corrigeren. Sommige grote jets zijn ook uitgerust met "envelopbescherming" -maatregelen die zijn ontworpen om het vliegtuig binnen veilige parameters te laten vliegen.

Maar zelfs met deze preventieve maatregelen, rampen komen nog steeds voor, zoals de crash van Air France-vlucht 447 in juni 2009, die alle 228 aan boord doodde.

Voor piloten, manoeuvreren uit een stal is misschien niet intuïtief in een extreem chaotische situatie.

"Automatisering in de luchtvaart heeft het aantal ongevallen echt verminderd en het vliegen een stuk veiliger gemaakt, maar momenteel, het kan niet alles, ', zegt Grant. 'Naast het opstijgen en landen, de meeste commerciële vluchten gebeuren op de automatische piloot, totdat de situatie kritiek wordt. Plotseling, de automatische piloot schakelt uit en we brengen piloten in een positie waarin ze het onder de slechtst mogelijke omstandigheden moeten overnemen."

Na de rampen met Air France en Colgan Air, en verschillende soortgelijke incidenten wereldwijd, de Amerikaanse Federal Aviation Administration (FAA) riep onderzoekers uit de industrie en de academische wereld op om een ​​nieuwe methodologie te ontwerpen voor het ontwikkelen van representatieve modellen van aerodynamische stallen. Grant en collega-onderzoekers beantwoordden de oproep.

Hun eerste uitdaging was een schaarste aan gegevens over het gedrag van vliegtuigen voorbij het overtrekpunt dat kon worden gebruikt om hun model te bouwen. Om deze uitdaging te overwinnen, het team werkte samen met Bombardier Aerospace om gegevens te verzamelen van windtunneltests en van de testvluchten die vliegtuigfabrikanten uitvoeren om hun vliegtuigen te laten certificeren. Deze vluchten worden gevlogen door getrainde testpiloten en duwen vliegtuigen buiten hun typische vluchtomhullingen, inclusief kraam, om ervoor te zorgen dat het gedrag van het vliegtuig na de stalling beheersbaar is.

Nadat ze een representatief model hadden ontwikkeld, ze extrapoleerden twee alternatieve versies:een die een versie van aerodynamische stalling simuleerde waar het sneller opkwam, het vliegtuig ernstiger beïnvloeden dan het gemiddelde voorspeld door de gegevens. Het doel was om te bepalen of hun representatieve model voldoende zou zijn voor het trainen van piloten voorbij kraam.

Grant en het team rekruteerden vervolgens een pool van 15 piloten - allemaal vrijwilligers van Air Canada, Jazz en WestJet. Nadat ze in drie groepen waren verdeeld, ze werden getraind om te herstellen van vier verschillende stallen in de UTIAS-vluchtsimulator. Na het trainen, alle 15 werden getest om te onderzoeken hoe goed hun respectievelijke trainingsregimes hen hadden voorbereid.

"We vonden geen statistisch significant verschil tussen de drie groepen, ", zegt Grant. "Toen we ze hadden geleerd waar ze op moesten letten en hoe ze moesten reageren, alle 15 waren even goed in staat om onder stalomstandigheden te presteren - dit suggereert dat representatieve modellering voldoende is voor hersteltraining in volledige stal."

De nieuwe simulaties voor het herstel van stallingen zullen naar verwachting worden opgenomen in nieuwe trainingsprogramma's voor piloten die de FAA vanaf 2019 wil uitrollen.

"Per mijl gevlogen, vliegreizen is ongelooflijk veilig, ", zegt Grant. "Maar naarmate de vraag naar commerciële piloten blijft toenemen, we moeten doorgaan met het ontwikkelen van verbeterde simulaties die een betere training mogelijk maken."