En vinternatt i februari 2009, Colgan Air Flight 3407 kraschade strax utanför Buffalo, N.Y., dödade alla 49 passagerare och besättning ombord och en person på marken. En utredning av National Transportation Safety Board fastställde att turbopropflygplanet upplevde många faktorer som bidrog till kraschen, inklusive ett aerodynamiskt stall från vilket flygplanet inte kunde återhämta sig.

"I de flesta fallen, många saker går fel innan ett plan kraschar, säger Peter Grant, en docent vid University of Toronto Institute for Aerospace Studies (UTIAS) och en ledande expert på flygsimulering. "En del av utmaningen är att piloter ofta tränas i simuleringar som tar ett flygplan ända fram till punkten av aerodynamiskt stall men inte förbi det."

För att hjälpa till att förbättra pilotutbildningen – särskilt när det gäller att känna igen bås och manövrera ut ur dem – har Grant och hans forskargrupp från Yrkesvetenskapliga fakulteten designat en ny metodik som kan användas för att skapa nya simuleringar.

Aerodynamiskt stall uppstår när luftströmmen som strömmar över ett flygplans vingar separeras från vingens kurva och inte längre genererar tillräckligt med lyft för att motverka planets vikt. Detta orsakas av att man når för brant anfallsvinkel – när nosen på planet siktar uppåt för skarpt. När ett flygplan når aerodynamiskt stall börjar det ofta rulla och blir svårare att kontrollera, ytterligare komplicera situationen för en pilot.

Kommersiella flygplan har olika skyddsåtgärder på plats för att förhindra stall, som larm, en "shaker"-mekanism eller inbyggt "pusher"-system som uppmanar piloten att rikta nosen nedåt för att sänka attackvinkeln. Genom att sänka flygplanets nos, det återupprättar hissen, vilket gör flygplanet lättare att kontrollera och ger piloter en chans att rätta till även en allvarlig roll. Vissa stora jetplan är också utrustade med "envelope protection"-åtgärder utformade för att hålla planet flygande inom säkra parametrar.

Men även med dessa förebyggande åtgärder, Katastrofer inträffar fortfarande såsom kraschen av Air France Flight 447 i juni 2009, som dödade alla 228 ombord.

För piloter, Att manövrera ut ur ett bås kanske inte är intuitivt i en extremt kaotisk situation.

"Automation inom flyget har verkligen minskat förekomsten av krascher och gjort flygningen mycket säkrare, men för närvarande, det kan inte göra allt, " säger Grant. "Förutom start och landning, de flesta kommersiella flygningar sker med autopilot, tills om inte situationen blir kritisk. Plötsligt, autopiloten stängs av och vi sätter piloter i en position där de måste ta över under värsta möjliga omständigheter."

Efter katastroferna med Air France och Colgan Air, och flera liknande incidenter över hela världen, U.S. Federal Aviation Administration (FAA) uppmanade forskare från industri och akademi att utforma en ny metod för att utveckla representativa modeller för aerodynamisk stall. Grant och andra forskare svarade på uppmaningen.

Deras första utmaning var en brist på data om flygplansbeteende förbi punkten av stall som kunde användas för att bygga deras modell. För att övervinna denna utmaning, teamet arbetade med Bombardier Aerospace för att hämta data från vindtunneltester och från de testflygningar som flygplanstillverkarna genomför för att få sina flygplan certifierade. Dessa flygningar flygs av utbildade testpiloter och skjuter flygplan utanför deras typiska flygkuvert, inklusive stall, för att säkerställa att flygplanets beteende efter stall är hanterbart.

När de väl hade utvecklat en representativ modell, de extrapolerade två alternativa versioner:en som simulerade en version av aerodynamisk stall där den kom upp snabbare, påverkar planet mer allvarligt än genomsnittet som förutspåtts av data. Målet var att avgöra om deras representativa modell skulle räcka för att träna piloter efter stall.

Grant och teamet rekryterade sedan en pool av 15 piloter – alla volontärer från Air Canada, Jazz och WestJet. Efter att ha delats in i tre grupper, de tränades att återhämta sig från fyra olika stall i UTIAS flygsimulator. Efter träning, alla 15 testades för att studera hur väl deras respektive träningsprogram hade förberett dem.

"Vi hittade ingen statistiskt signifikant skillnad mellan de tre grupperna, " säger Grant. "När vi hade utbildat dem i vad de ska leta efter och hur de ska svara, alla 15 var lika kapabla att prestera under stallförhållanden – detta tyder på att representativ modellering är tillräcklig för återhämtningsträning i full stall."

De nya simuleringarna för återhämtning av stall förväntas införlivas i nya pilotutbildningsprogram som FAA planerar att lansera med början 2019.

"Per mil flugen, flygresor är otroligt säkra, " säger Grant. "Men eftersom efterfrågan på kommersiella piloter fortsätter att öka, vi måste behålla tekniska förbättrade simuleringar som möjliggör bättre träning."