TENNET R380 KV AANVULLENDE ANALYSE BOTSINGSRISICO Inleiding In 2010 heeft het NLR een onderzoek uitgevoerd in opdracht van TenneT TSO om de veiligheidssituatie voor het vliegverkeer rond luchthaven Schiphol te onderzoeken wanneer een nieuwe 380 kv-hoogspanningsverbinding wordt aangelegd. Dit onderzoek is gerapporteerd in NLR-CR-2010-403 Onderzoek veiligheidssituatie Schiphol in geval van realisatie R380 hoogspanningsverbinding (December 2010). De conclusie van het onderzoek was dat het botsingsrisico van een vliegtuig met de geplande hoogspanningsverbinding (HSV) weliswaar verandert ten opzichte van het botsingsrisico met de bestaande HSV, maar dat het effect als niet significant wordt beoordeeld. Deze conclusie is ondermeer gebaseerd op een analyse van simulaties van vliegpaden onder worst case omstandigheden, zoals hoge omgevingstemperatuur (30 graden Celsius), harde zijwind (25 kts) vanuit het oosten en een motorstoring. In een brief d.d. 14 april 2011 worden bij de conclusies ten aanzien van het botsingsrisico door de luchtvaartsector (KLM, AAS, LVNL) de volgende opmerkingen geplaatst: 1. De keuze van vliegtuigtypes (B747 en F100): In geval van een motorstoring bij de B747 is sprake van een terugval in vermogen van 25%, terwijl dit bij een tweemotorig toestel 50% zou zijn. De F100 is weliswaar een tweemotorig toestel, maar door de positie van de motoren (aan de achterzijde van de romp) zou er minder draaimoment optreden dan bijvoorbeeld bij een wide-body jet als de B777 of A330. 2. Er is geen onderzoek gedaan naar de situatie waarbij naast de motorstoring er ook nog schade zou zijn aan de andere motor. 3. Er is strikt gekeken naar de huidige situaties. Er is niet vooruitgekeken naar toekomstige situaties waarin bijvoorbeeld de A380 ook op Schiphol vliegt. In een vervolgoverleg op 29 augustus 2011 is hier nog een vierde en vijfde punt aan toegevoegd: 4. Het inzetten van de bocht tijdens de missed approach procedure (zoals voorgeschreven in het AIP) zou ook op een hoogte lager dan 400 ft kunnen gebeuren. 5. Het uitvallen van de motor aan bakboordzijde (in plaats van stuurboordzijde) tijdens de nadering zou ook kunnen leiden tot ongewenste effecten. TenneT R380kV Aanvullende analyse botsingsrisico 1
Vraagstelling TenneT heeft het NLR gevraagd op bovenstaande punten te reageren en waar nodig aanvullende simulaties uit te voeren om meer inzicht te krijgen. In deze notitie worden deze punten behandeld. Beantwoording van de punten 1. Keuze van vliegtuigtypes De vliegtuigtypes B747 en F100 zijn gekozen omdat hiervoor simulatiemodellen beschikbaar zijn op het NLR die konden worden ingezet in het onderzoek. Er zijn geen modellen voor een wide-body jet beschikbaar die geschikt zijn, danwel op korte termijn hiervoor geschikt gemaakt kunnen worden, zodat ze ingezet zouden kunnen worden voor het doen van aanvullende simulaties. Er is ook nog overwogen om de B747 te simuleren in een situatie waarbij twee motoren zijn uitgevallen, zodat ook sprake zou zijn van 50% vermogensverlies. Voor deze conditie is het model echter niet gevalideerd, zodat de resultaten te grote onzekerheid zouden bevatten. Overigens geldt voor elk vliegtuig dat het voldoet aan certificatie-eisen voor de minimum control speeds. Dit betekent dat de afwijking die een vliegtuig van het gewenste vliegpad kan hebben, beperkt is, ook in geval van motorstoring en onafhankelijk van het aantal motoren en motorophanging. NLR is van mening dat de gekozen vliegtuigtypes (d.w.z. een groot wide-body vliegtuig en een medium regional jet) vanuit oogpunt van prestaties ook gegeven de certificatie-eisen representatief zijn voor het verkeer op Schiphol en dat daarmee dus een betrouwbaar beeld is verkregen van de vliegpaden onder worst case omstandigheden. 2. Storing aan beide motoren van een tweemotorig vliegtuig Voorop staat dat het optreden van een storing aan beide motoren een extreem onwaarschijnlijke gebeurtenis is. Dit blijkt ondermeer uit het feit dat geen enkele regelgeving hier op ingaat. Een vliegtuig is ook niet ontworpen of gecertificeerd om met storing aan beide motoren een start of landing uit te voeren. Ook in het plannen van de vliegoperatie door airlines wordt alleen rekening gehouden met de uitval van één motor. Bij de bepaling van wat aan gewicht kan worden meegenomen, zorgt men er voor dat ook in geval van één uitgevallen motor het vliegtuig voldoende klimvermogen heeft. De bij het NLR beschikbare modellen zijn dan ook niet geschikt en gevalideerd om een dergelijke situatie goed te simuleren. TenneT R380kV Aanvullende analyse botsingsrisico 2
Verder geldt dat zelfs in dergelijke omstandigheden de bestuurbaarheid van het vliegtuig nog steeds gewaarborgd is, zoals beschreven in de certificatie-eisen van EASA (EASA CS25.149g). 3. Toekomstige versus huidige situatie Bij de definiëring van het onderzoeksproject in juli 2010 is met alle belanghebbende partijen vastgesteld dat het onderzoek zich zou richten op de huidige situatie. Vandaar dat het NLR-onderzoek zich hiertoe beperkt heeft. Overigens, NLR is van mening dat de getrokken conclusies ook van toepassing zijn op een situatie waarin vliegtuigen als de A380 zouden opereren. Ook voor deze vliegtuigen gelden immers dezelfde ontwerpeisen met betrekking tot bijvoorbeeld de vereiste klimgradiënt en minimum control speeds. 4. Inzetten bocht missed approach procedure onder de 400 ft NLR heeft in het onderzoeksrapport NLR-CR-2010-403 (december 2010) beargumenteert waarom NLR van mening is dat het zeer onwaarschijnlijk is dat de bocht van de missed approach procedure onder de 400 ft wordt ingezet. Desalniettemin zijn aanvullende simulaties uitgevoerd om het effect hiervan te onderzoeken. In deze aanvullende simulaties wordt de bocht ingezet op 200, 300 of 400 ft in een situatie zonder of met een motorstoring terwijl verder de worst case condities zijn aangehouden zoals beschreven in NLR-CR-2010-403, zie de tabel hieronder. Tennet - R380kV Aanvullende analyse botstingsrisico Scenario s voor doorstart (balked landing) B747 op baan 18R (Polderbaan) inclusief bocht naar radiaal SPL280 i.v.m. MA procedure Scenario 1 2 3 4 5 6 Crosswind 25 kts 25 kts 25 kts 25 kts 25 kts 25 kts Heading Heading select Heading select Heading select Heading select Heading select Heading select Temperatuur ISA + 15 ISA + 15 ISA + 15 ISA + 15 ISA + 15 ISA + 15 Gewicht MLW MLW MLW MLW MLW MLW Engines Allemaal goed Allemaal goed Allemaal goed 1 Engine failure 1 Engine failure 1 Engine failure Doorstart op 0 ft 0 ft 0 ft 0 ft 0 ft 0 ft Inzetten bocht 400 ft 300 ft 200 ft 400 ft 300 ft 200 ft naar SPL 280 op TenneT R380kV Aanvullende analyse botsingsrisico 3
Figuur 1 laat de gesimuleerde vliegpaden zien voor de scenario s zonder motorstoring, waarbij na een balked landing (het vliegtuig raakt de baan) een bocht wordt ingezet op 200, 300 of 400 ft. Het blijkt dat de tracévariant VKT 1.7 op een hoogte van respectievelijk 400, 486 of 566 m wordt overvlogen. In vergelijking met de resultaten zoals gepresenteerd in NLR-CR-2010-403 is de marge dus aanzienlijk groter: de passeerhoogte van tracés VKT 1.4 en VKT 1.5 waren respectievelijk 285 en 322 m. Dit wordt veroorzaakt door de ligging van VKT 1.7 ten opzichte van VKT 1.4 en VKT 1.5. VKT 1.7 ligt daar waar de missed approach vliegpaden het tracé kruisen, aanzienlijk verder van de Polderbaan. bocht op 200 ft bocht op 300 ft bocht op 400 ft 400m 331m 486m 566m 412m 492m VKT1.4 Polderbaan VKT1.5 VKT1.7 Huidige HSV Kaagbaan Figuur 1 Figuur 2 toont de gesimuleerde vliegpaden zien voor de scenario s in geval van een motorstoring, waarbij na een balked landing (het vliegtuig raakt de baan) een bocht wordt ingezet op 200, 300 of 400 ft. Hieruit blijkt dat het voorkeurstracé VKT 1.7 op een hoogte van tenminste 229 m wordt overvlogen. Ook nu geldt dat de passeerhoogtes aanzienlijk groter zijn voor VKT 1.7 dan voor VKT 1.4/1.5 TenneT R380kV Aanvullende analyse botsingsrisico 4
(respectievelijk 95 en 111 m), omdat VKT 1.7 verder weg ligt van de Polderbaan dan VKT 1.4/1.5. Missed approach na balked landing met motorstoring en inzetten bocht op 200, 300 of 400 ft VKT1.4 Polderbaan 229m Huidige HSV 95m 229m VKT1.5 VKT1.7 270m 305m bocht op 200 ft met motorstoring Kaagbaan bocht op 300 ft met motorstoring bocht op 400 ft met motorstoring Figuur 2 De volgende Figuren 3 en 4 laten voor het meest kritieke geval van de aanvullende simulaties, namelijk het geval met een motorstoring waarbij de bocht op 200 ft wordt ingezet, het vliegpad en hoogteprofiel zien (Figuur 3 vanuit het zuiden bezien, Figuur 4 vanuit het noorden). TenneT R380kV Aanvullende analyse botsingsrisico 5
Missed approach na balked landing met motorstoring en inzetten bocht op 200 ft VKT1.7 Polderbaan Huidige HSV VKT1.5 VKT1.4 Figuur 3 VKT1.5 VKT1.4 Missed approach na balked landing met motorstoring en inzetten bocht op 200 ft VKT1.7 Huidige HSV Polderbaan Figuur 4 TenneT R380kV Aanvullende analyse botsingsrisico 6
Figuur 5 laat de klimprofielen zien van de gesimuleerde vliegbewegingen. De hoogte is hier uitgezet tegen de afgelegde weg in meters. Voor doorstartend verkeer wordt de afgelegde weg gerekend vanaf het moment dat het vliegtuig na de balked landing weer loskomt van de grond. De afgelegde weg totdat een vliegtuig de HSV passeert, verschilt per scenario en is binnen deze aanvullende simulaties minimaal 5200 m (Doorstart zonder motorstoring met bocht op 200 ft). De figuur daaronder, Figuur 6, is dezelfde figuur, maar dan ingezoomd op de eerste 1000 m afgelegde weg. Hieruit blijkt dat vanaf circa 700 m het vliegtuig in elk scenario een minimale hoogte heeft van 50 m. De minimale afstand van de Polderbaan tot VKT 1.7 is circa 775 m. Dus zelfs in het volstrekt onrealistische scenario dat het vliegtuig vanaf de Polderbaan via de kortst mogelijke weg richting het tracé vliegt, zou het de HSV nog kunnen passeren. Uit alle aanvullende simulaties blijkt dus dat VKT 1.7 op ruim voldoende hoogte kan worden gepasseerd. De missed approach procedure schrijft de bewuste bocht voor om niet in conflict te komen met eventueel verkeer op de Kaagbaan (baan 06/24). De aanvullende simulaties laten ook zien dat er voldoende afstand blijft tot dit verkeer. Overigens is het separeren van verkeer op de Polderbaan en deze baan de eindverantwoordelijkheid van de luchtverkeersleiding. Mocht er zorg blijven bestaan over de situatie dat een vliegtuig op zeer lage hoogte de bocht inzet om aan de missed approach procedure te voldoen, waardoor een conflict met de HSV zou kunnen ontstaan, dan is het te overwegen de missed approach procedure aan te passen. De aanpassing kan hieruit bestaan dat de instructie om de bocht in te zetten niet langer luidt: Turn right as soon as practicable to intercept SPL 280 and do not overshoot SPL 240 maar wordt aangepast in: Turn right as soon as practicable to intercept SPL 280 but not below 400 ft AMSL and do not overshoot SPL 240 Een dergelijke instructie bestaat ook al voor de missed approach procedure van baan 04/22. TenneT R380kV Aanvullende analyse botsingsrisico 7
Figuur 5 Figuur 6 TenneT R380kV Aanvullende analyse botsingsrisico 8
5. Uitval van motor aan bakboordzijde In geval van motoruitval aan bakboordzijde (in dit scenario wil dat zeggen aan de andere kant dan waar het tracé gepland is) zal het vliegtuig ten gevolge hiervan een draaimoment naar het oosten ondervinden. Het vliegtuig buigt dus af naar links. Om aan de missed approach procedure te kunnen voldoen zal vervolgens een bocht naar rechts worden ingezet. Consequentie hiervan is dat de lengte van het vliegpad alvorens het tracé van de HSV gepasseerd wordt toeneemt. Daarmee neemt ook de hoogte waarop het tracé gepasseerd wordt toe. De passeerhoogte van de HSV is dan dus minimaal de 229 m zoals getoond in Figuur 2. Conclusie De door de sector gemaakte opmerkingen zijn in deze notitie besproken. De aanvullende analyse ondersteunt de conclusie zoals getrokken in het eerdere rapport NLR-CR-2010-403: Het botsingsrisico verandert weliswaar ten opzichte van het botsingsrisico met de bestaande HSV, maar de toename is klein en wordt als niet significant beoordeeld. Daarbij geldt dat het botsingsrisico minder toeneemt voor tracévariant VKT 1.7 dan voor tracévariant VKT 1.4 en 1.5. TenneT R380kV Aanvullende analyse botsingsrisico 9