Uma pesquisa feita no final da década de 1990 conduzida pela NASA em parceria com a Administração Federal de Aviação dos Estados Unidos (FAA) demonstrou como a formação de gelo na cauda pode comprometer o controle de uma aeronave e provocar uma descida abrupta.
Em um dos ensaios, um avião de Havilland Canada DHC-6 Twin Otter perdeu 300 pés, aproximadamente 91 metros de altitude, embora os procedimentos de recuperação tenham sido iniciados em até um quarto de segundo após o começo do estol.
O episódio está descrito no relatório NASA/FAA Tailplane Icing Program Overview, publicado em janeiro de 1999 com experimentos feitos em 1997 e 1998. O documento apresenta os resultados de um programa de quatro anos que combinou testes em túneis de vento, voos experimentais e simulações para investigar o estol do estabilizador horizontal contaminado por gelo, conhecido como ice-contaminated tailplane stall.
O fenômeno ajuda a compreender uma das possibilidades mencionadas na discussão sobre a queda do Learjet 60 em Palm Beach, que voou em condição de formação de gelo, como reportado pelos tripulantes, e teve uma queda abrupta além de perder parte do profundor esquerdo antes do impacto com o solo, que deixou todos os nove ocupantes mortos. O estudo, entretanto, não trata desse acidente e não oferece elementos para estabelecer que esse mecanismo tenha ocorrido naquela aeronave.
A pesquisa utilizou um DHC-6 Twin Otter, escolhido, entre outros motivos, por sua suscetibilidade conhecida ao estol de cauda (pela sua posição mais elevada em relação à asa) em determinadas condições de contaminação por gelo. Durante os voos, os pesquisadores instalaram reproduções de diferentes formatos de gelo no bordo de ataque do estabilizador horizontal, a borda frontal dessa superfície.
O mecanismo envolve uma alteração no escoamento do ar. Segundo o relatório, a presença de gelo pode provocar a separação prematura do fluxo na face inferior da superfície horizontal da cauda, prejudicando sua capacidade de produzir a força aerodinâmica necessária ao equilíbrio da aeronave.
Essa alteração também pode modificar as forças que atuam sobre o profundor, superfície móvel utilizada para controlar os movimentos do nariz para cima e para baixo. Em situações descritas no documento, ocorre uma inversão da força no comando: o manche tende a se afastar do piloto, enquanto o avião baixa o nariz e perde altitude rapidamente.
Os pesquisadores identificaram quatro fatores que favoreceram o estol de cauda no avião utilizado nos testes: maior severidade da contaminação por gelo, maior deflexão dos flapes, aumento da velocidade e aumento da tração dos motores. O relatório ressalva que a influência deste último fator pode depender das características da aeronave.
A extensão dos flapes altera o fluxo de ar que chega à cauda. Nos ensaios, essa mudança aproximou o estabilizador contaminado de sua condição de estol. O documento também observa que os eventos históricos discutidos na pesquisa geralmente ocorreram durante a aproximação final, quando os flapes foram estendidos.
No Twin Otter, o aumento da tração agravou o problema porque a linha de atuação dessa força ficava acima do centro de gravidade. Essa configuração produzia uma tendência adicional de abaixamento do nariz, exigindo maior força aerodinâmica para baixo na cauda. Quando a exigência ultrapassava a capacidade do estabilizador contaminado, o estol podia ocorrer.
A pesquisa também examinou diferentes condições de acúmulo de gelo, incluindo formações remanescentes entre os ciclos de funcionamento do sistema pneumático de degelo e uma configuração que simulava a falha desse sistema. Portanto, os efeitos estudados não se restringiam a uma situação de ausência completa de remoção do gelo.
Antes do estol, os pilotos identificaram sinais como dificuldade ou impossibilidade de compensar a aeronave, ajustar os comandos para aliviar o esforço necessário à manutenção da atitude, movimentos indesejados do nariz e oscilações associadas às correções realizadas pelo piloto. Outro indício foi a vibração nos comandos, distinguida no relatório da vibração da estrutura do avião.
O episódio mais expressivo ocorreu com a configuração que simulava gelo acumulado após a falha do sistema de degelo. Com os flapes a 40 graus e velocidade indicada de 85 nós, o aumento da tração desencadeou um estol completo da cauda. Em três segundos, o avião atingiu uma atitude de 37 graus de nariz para baixo. A perda total de altitude foi de aproximadamente 91 metros, apesar da rápida intervenção da tripulação.
Naquele ensaio, a recuperação envolveu reduzir a tração, puxar o manche e recolher os flapes. A redução da tração foi adotada primeiro porque seu aumento havia desencadeado o evento. Ao puxar o manche, os pilotos conseguiram restabelecer força suficiente na cauda para contrariar a tendência de abaixamento do nariz. O recolhimento dos flapes foi iniciado imediatamente pelo copiloto, mas o movimento do sistema era relativamente lento.
Os autores destacam que essas ações diferem das utilizadas para recuperar um estol das asas. A diferença está na região em que o fluxo de ar se separa: na face superior da asa ou, no fenômeno estudado, na face inferior da superfície horizontal da cauda. Por isso, reconhecer os sinais que antecedem o evento é fundamental para compreender a resposta adequada.
As manobras descritas, contudo, pertencem a um programa experimental e não constituem uma orientação indistinta para qualquer aeronave. O próprio relatório informa que o Twin Otter tinha uma limitação de extensão dos flapes a 10 graus em condições de gelo. Os pesquisadores ultrapassaram esse valor em um ambiente de ensaios controlado e afirmaram expressamente que não recomendavam exceder as limitações estabelecidas pelo fabricante.
O relatório completo está disponível neste link e o reporte de voo neste link. Outro vídeo sobre o assunto, desta vez da FAA, com novas informações de estudos mais recentes, também foi publicado em 2016:
