SISTEMAS AVANÇADOS (RESUMÃO)

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UNIDADE 1.
Ground school de aeronave glass cockpit; sistemas atuais de navegação
Henrique Piovezan Fernandes
TÓPICOS DA UNIDADE
· Apontar as partes principais do POH de aeronaves;
· Explicar os principais capítulos do manual da aeronave;
· Apresentar o ground school da Aeronave King Air C90 e seus sistemas;
· Demonstrar os conceitos de aeronaves glass cockpit e suas características;
· Explicar aviônicos como o Garmin G1000;
· Expor os sistemas mais utilizados atualmente de navegação aérea;
· Estudar a aeronave King Air C90 GTi/GTx, suas especificações e principais sistemas;
· Definir a navegação RNAV.
OBJETIVOS DA UNIDADE
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Introdução ao Pilot’s Operating Handbook – POH
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// Divisões
// Sistemas
// Limitações
// Normal procedures
Ground school – aeronave Beechcraft King Air C90
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// A aeronave e suas especificações
// Motor turboélice
// Principais sistemas
// Performance
Conceito glass cockpit
–
// Aeronaves Tecnicamente Avançadas (TAA)
// Garmin G1000
// Outros aviônicos
Sistemas atuais de navegação
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// Sistema de navegação inercial
// Navegação RNAV
O manual da aeronave é um documento confeccionado pelo fabricante que dispõe todas as informações pertinentes ao piloto sobre a operação de voo. Naturalmente, dados estruturais ou muito complexos, não utilizados no cotidiano de operação da aeronave, não são inseridos. O POH, de acordo com o Regulamento Brasileiro de Homologação Aeronáutica (RBHA) 91, é um dos dez documentos obrigatórios a bordo da aeronave, sendo os outros:
· Lista de verificações (checklists);
· Certificado de Aeronavegabilidade (C. A.);
· Certificado de Matrícula (C. M.);
· Licença de estação com comprovante de pagamento de taxa FISTEL;
· Apólice de Seguro RETA com comprovante de pagamento;
· Norma de Segurança do Comando da Aeronáutica (NSCA) 3-13;
· Diário de bordo;
· Ficha de peso e balanceamento;
· Ficha de Inspeção Anual de Manutenção (FIAM);
· Manual da aeronave (POH).
A familiarização do piloto com o POH de sua aeronave é fundamental para uma operação segura. Sobretudo, dos procedimentos de emergência, os quais precisam estar memorizados (em parte) para rápidas reações em caso de panes.
DIVISÕES
Os manuais de todas as aeronaves são similares, variando pela complexidade delas. Quanto maior a aeronave, melhor sua performance e mais sistemas são encontrados. Aeronaves pressurizadas, por exemplo, contém uma seção acerca de sistema de oxigênio e procedimentos em caso de despressurização. De maneira geral, todas as aeronaves contém os seguintes capítulos em seus POHs:
· Informações gerais;
· Sistemas;
· Procedimentos normais (normal procedures);
· Procedimentos de emergência (emergency procedures);
· Peso e balanceamento;
· Operação, manuseio e manutenção.
Naturalmente, as aeronaves que requerem habilitação TIPO possuem programas de treinamento em simulador ou Computer Based Training (CBT), os quais fornecem recursos interativos de aprendizagem aos pilotos, reduzindo a carga de leitura do POH. Isso não isenta o piloto de seus estudos, pelo contrário – quanto mais complexa a aeronave, mais se deve estudar!
EXPLICANDO
Aeronaves TIPO exigem um treinamento específico para serem voadas. Via de regra, todas as aeronaves com motores a reação ou com peso máximo de decolagem acima de 12.500 libras requerem esse treinamento.
As informações gerais são dados básicos da aeronave, como dimensões de envergadura, altura e comprimento, estabilizadores e hélices. Há a descrição detalhada das especificações de motores, hélices, combustível a ser utilizado, capacidade de tanque e pesos máximos certificados. Outras características básicas são apresentadas, como o tipo de fuselagem (monocoque, semimonocoque etc.), configuração de trem de pouso (triciclo ou convencional) e tipo de operação para o qual a aeronave está certificada (voos por instrumento, voos noturnos etc.).
Os sistemas da aeronave compreendem, por exemplo, os sistemas elétrico, de ignição, de combustível, de lubrificação, pneumático, degelo e antigelo, trem de pouso, controles de voo, proteção contra incêndio etc. Algumas aeronaves compreendem capítulos específicos para sistemas muito avançados, como os citados anteriormente. Aeronaves mais simples possuem uma seção compreendendo todos os sistemas. Explicaremos sobre alguns deles mais à frente.
As limitações podem ter um capítulo exclusivo, que abordará os limites de todas as estruturas da aeronave (como velocidade, pesos e motores), ou estarem inseridas como um subitem de cada sistema da aeronave, caso elas sejam mais complexas. Detalharemos as limitações mais à frente.
Os procedimentos normais são a raiz do manual, de onde são extraídas as listas de verificações de cada parte do voo, as checklists. O operador pode adaptar as etapas de verificações se julgar conveniente ou mais seguro, mas não pode reduzi-las. Essas mudanças, principalmente para as linhas aéreas, são previstas no Standard Operations Procedures (SOP), em tradução livre, procedimentos padrões de operações. Abordaremos esses procedimentos mais à frente.
Procedimentos de emergência também são de suma importância, pois possuem os checklists de emergência, que indicam os procedimentos corretos em caso de falha de algum controle, motor ou componente. Essas ações compreendem, ainda, recuperação em caso de entrada inadvertida em estol ou parafusos.
A seção de peso e balanceamento traz as limitações de peso da aeronave, gráficos para cálculo de centro de gravidade e manifesto de carga. Nesse capítulo, há a localização dos compartimentos de carga e suas respectivas capacidades máximas. Aeronaves da aviação geral, sob regras do RBHA 91, não precisam ter a bordo o manifesto de carga, mas é muito importante para o piloto ter ciência de como alocar as cargas na aeronave, seja ela de qualquer porte.
O capítulo sobre operação, manuseio e manutenção trará informações acerca da operação recomendada pelo fabricante diante de determinadas circunstâncias. Por exemplo, condições de formação de gelo na atmosfera em que a aeronave não deve operar, procedimentos de abandono da aeronave para pernoite, limpeza e informações gerais de manutenção.
SISTEMAS
O piloto deve ter uma noção básica do funcionamento dos sistemas da aeronave, a fim de relacioná-los a possíveis falhas ou panes encontradas. O aviador com pleno conhecimento da aeronave, observará um vazamento de óleo ou combustível, por exemplo, e imediatamente suspeitará de qual componente ou equipamento está defeituoso, e relatará ao mecânico, que investigará o sistema correspondente. Em voo, a situação será mais crítica, e a resposta correta dos pilotos face a determinada pane poderá salvá-los ou prejudicá-los severamente.
Nesse item, abordaremos três sistemas de uma aeronave simples, o Cessna 152, monomotor amplamente utilizado na instrução de voo no Brasil. Sistemas mais complexos de aeronave turboélice serão estudados mais à frente. Os sistemas estudados serão o sistema de combustível, sistema de lubrificação e sistema de ignição.
// Sistema de combustível
O Cessna 152 possui asas altas, e o combustível desce delas ao motor por gravidade. Ele possui dois tanques interligados, que podem ser padrões (capacidade máxima total de 98 litros) ou de longo alcance (capacidade máxima total de 147 litros). Além dos tanques, o sistema é composto de uma válvula seletora, filtro de combustível, primer (o qual injeta combustível proveniente do filtro diretamente na entrada de mistura dos cilindros) e um carburador. Através da abertura da válvula seletora, o combustível flui dos tanques, passando pelo filtro, e chega no carburador, onde o ar é misturado com ele e, posteriormente, admitido nos cilindros.
Os tanques possuem respiros que equalizam a pressão do exterior com o interior deles, evitando acúmulo de ar nas linhas de combustível e consequente parada do motor. Essa equalização é obtida através de uma linha que conecta os dois tanques, além de uma saída embaixo da asa esquerda para o tanque instalado nessa asa, e a tampa do tanque da asa direita tambémé ventilada. Há ainda três válvulas de drenagem de combustível, uma em cada asa e um embaixo do berço do motor. Drenar o combustível antes de cada voo é fundamental para verificar impurezas como água e sujeira. A Figura 1 mostra o esquema do sistema de combustível do C152.
// Sistema de lubrificação
O sistema de lubrificação do C152 é do tipo cárter molhado (o qual funciona como reservatório) e é resfriado a ar. A capacidade do reservatório de óleo é de 6 Qt (1 Quart (Qt) = 946 ml) e 1 Qt adicional caso o filtro de óleo esteja instalado. É necessário no mínimo 4 Qt de óleo para operar em segurança. Para voos de até 3h de duração, é recomendado não mais que 5 Qt, a fim de minimizar a quantidade de óleo que sai pelo respiro.
O óleo sai do reservatório por uma tela de sucção (que também filtra parte dele) e é enviado a uma bomba mecânica. Sob pressão, passa pela válvula by-pass termostática. Se frio, o óleo contorna o radiador e vai direto ao filtro. Caso esteja quente, é direcionado pela válvula para o radiador (localizado na entrada de ar esquerda), e resfriado, vai ao filtro. Após ser filtrado, o óleo passa, ainda, por uma válvula reguladora de pressão, que permite que a quantidade excessiva de óleo seja redirecionada ao reservatório. Finalmente, o restante do circula pelo motor, lubrificando-o.
Os indicadores de temperatura e pressão estão presentes no painel e são os instrumentos de operação do motor mais importantes. Após seu acionamento, é imprescindível o aumento da pressão até o arco verde em 30 segundos (ou até 60 segundos em dias muito frios). Caso a pressão não normalize, o motor precisa ser cortado imediatamente. A temperatura do óleo também deve estar no mínimo a 38 ºC para que seja permitido o cheque de magnetos e a decolagem (o motor quente reduzirá a viscosidade do óleo o suficiente para circular nele sob alta RPM).
// Sistema de ignição
Esse sistema é composto por dois magnetos, acionados pelo motor, e duas velas em cada cilindro, totalizando oito. Magnetos são alternadores equipados com ímãs giratórios, que produzem uma tensão alternada no rolamento da bobina. As velas são responsáveis por produzir a faísca que dará início à combustão dentro do cilindro. O magneto direito fornece eletricidade para as velas inferiores-direita e superiores-esquerda, e o esquerdo para as velas superiores-direita e inferiores-esquerda. Portanto, o sistema é redundante – havendo a falha de um dos magnetos, todos os cilindros ainda funcionarão, mas com menor potência, uma vez que a mistura ar-combustível não estará sendo queimada completamente.
O motor de arranque é alimentado pela bateria e acionado através da chave de ignição, que possui as posições OFF (desligados), R (Right, do magneto direito), L (Left, do magneto esquerdo), BOTH (ambos) e START (para acionamento). Após o acionamento, o alternador é ligado para que, através do motor, a bateria seja constantemente carregada. O suprimento de eletricidade para bateria é verificado através de um amperímetro localizado na parte superior direita do painel.
LIMITAÇÕES
A seção de limitações do C152 inclui os parâmetros máximos e mínimos no qual a aeronave deve operar. Como é uma aeronave complexa, esses parâmetros são gerais, não havendo seções específicas para observar os limites dela. A Tabela 1 mostra os principais limites de velocidade e arcos de operação.
// Tabela 1. Especificações do modelo C152
Além desses limitantes, o C152 é certificado para suportar determinados fatores de carga. Fator de carga é a relação entre a sustentação e o peso da aeronave, e expresso em Gs, justamente por relacionar-se à força da gravidade. Se o piloto cabrar excessivamente a aeronave, ocorrerão Gs positivos, enquanto picadas bruscas acarretarão Gs negativos. Os limites são de +4,4 G e -1,76 G em configuração sem flaps e apenas +3,5 G em configuração com flaps, não sendo certificado para Gs negativos excessivos com flaps baixados.
Os valores citados devem ser respeitados a fim de garantir a segurança do voo. Fatores de carga, velocidades, temperaturas e pressões são monitorados o tempo todo pelo piloto, pois qualquer variação brusca pode acarretar danos irreversíveis ao motor ou à fuselagem, além de desconforto aos ocupantes.
NORMAL PROCEDURES
Os procedimentos normais balizam toda a operação da aeronave. Segui-los com máxima atenção é fundamental aos pilotos. Muitos acidentes já aconteceram pelo fato de pilotos, por desatenção ou pressa, pularem itens dos checklists. O excesso de confiança faz o piloto deixar de seguir as listas. Lembre-se, elas estão a bordo para um único motivo – serem usadas. A seção de normal procedures começa com uma explicação detalhada da inspeção pré-voo, também chamada de inspeção externa. Durante esse procedimento, o piloto deverá:
· Remover as capas de proteção das entradas de ar e do tubo de Pitot, calços e amarras que estiverem presentes;
· Observar a estrutura externa da aeronave, buscando danos na fuselagem como trincas nas superfícies, desgastes de cabos de comando e ausência de parafusos e rebites;
· Analisar as condições gerais dos pneus e sistema de trens de pouso, certificando-se da ausência de vazamentos de fluido de freio;
· Drenar o combustível para verificar impurezas e conferir a quantidade mínima de óleo para o voo.
Ao finalizar a inspeção externa e embarque, procede-se ao before start checklist e, posteriormente, ao engine start checklist (cheque antes do acionamento e cheque de acionamento do motor, respectivamente, em tradução livre). O Quadro 3 exemplifica-os.
Durante o acionamento do motor, por exemplo, é necessário observar que a manete de mistura esteja toda à frente, a fim de garantir alimentação de combustível ao motor, e a manete do aquecedor de carburador esteja fechada, para possibilitar a máxima RPM na partida. O prime é aplicado caso seja a primeira partida do dia ou em dias frios, além de um pouco de potência aplicada, para que motor funcione inicialmente com mínima RPM. O piloto certifica-se que a área da hélice está livre de obstáculos ou pessoas, além de objetos atrás da aeronave que possam sofrer com o sopro da mesma (prop wash), aciona a bateria, liga a luz de anticolisão (obrigatória enquanto os motores estiverem funcionando) e gira a chave de ignição para a posição START.
Além das verificações normais, há as verificações de emergência (emergency procedures), que serão mencionadas brevemente aqui. Esse capítulo possui um marcador vermelho na lateral da página para ser rapidamente identificado pelo piloto e aberto caso necessário. Entretanto, os treinamentos de instrução são feitos para que os procedimentos de tentativa de reacionamento do motor, corte e preparação para pouso forçado sejam feitos de memória, assim como resposta a fogo durante a partida ou em voo. Aeronaves mais complexas possuem itens de memória obrigatórios a serem seguidos em caso de determinadas emergências. Outros cheques e verificações ocorrem ao longo do voo e devem ser seguidos pelo piloto, mas não entraremos em detalhes.
Ground school – aeronave Beechcraft King Air C90
Ground school é o treinamento teórico sobre a aeronave que o piloto voará, seja no curso de piloto privado, no início de sua caminhada na aviação, seja na companhia aérea, operando aeronaves equipadas com motores a reação (conhecidas como aeronaves TIPO). Este é o primeiro passo para se entender o funcionamento dos sistemas, o comportamento da máquina para cada situação e os procedimentos que devem ser executados, antes de passar para o treinamento prático.
Dessa forma, um ground school bem executado proporciona ao piloto um conhecimento aprofundado sobre o seu avião, que poderá fazer a diferença em qualquer cenário da operação.
Neste tópico, teremos um breve ground school da aeronave turboélice Beechcraft King Air serie C90. A fabricante Beechcraft possui outros modelos de aeronaves King Air – F90, B200, B250, B300 e B350 – todas podem ser vistas como variantes do modelo inicial o A90 King Air, que, por sua vez, é uma evolução do Queen Air, um avião executivoequipado com motores a pistão, com capacidade para nove ocupantes. Todos os aviões da família King Air usam como base a fuselagem que foi desenhada para o Queen Air. Todos os dados técnicos apresentados aqui são retirados do manual dos modelos C90 GTi/GTx.
A AERONAVE E SUAS ESPECIFICAÇÕES
	
King Air C90 é uma aeronave asa baixa, turboélice, de alta performance, desenvolvida na década de 1970 e voltada para a aviação de negócios. O modelo foi desenvolvido para ser um avião executivo versátil, que pudesse operar em pistas variadas, preparadas ou não. Tem capacidade máxima para até 13 ocupantes, porém sua configuração normal é de até oito ocupantes – seis passageiros e dois pilotos, ou de sete passageiros e o piloto, já que é certificado pela FAA para operação single pilot. As versões A e B são equipadas com motores PT6A-21A, já as versões mais recentes contam com os motores Pratt & Whitney PT6A-135A, além do conjunto quadripá de hélices Hartzell. Como especificações dos equipamentos GTi e GTx, há os dados especificados na Tabela 4:
Tabela 4. Especificações do King Air C90 GTi/GTx
As velocidades operacionais são as seguintes para os dois modelos:
A cabine de comando do King Air é otimizada para operação com um piloto, não significando que a operação com dois pilotos fique comprometida. As versões GTi e GTx fazem uso do glass cockpit, filosofia que emprega telas multifuncionais no lugar dos mostradores analógicos que equipam versões mais antigas da aeronave. Atualmente empregam o painel Collins Pro Line 21, que conta com três telas LCD – Adaptative Flight Display (AFD) – dois PFDs (Primary Flight Display), um para cada piloto, e um MFD (Multi-Function Display) no centro do painel. Os pilotos possuem praticamente todas as informações relacionadas com a aeronave e com a operação apresentadas nestas telas, reduzindo a carga de trabalho. Esta geração de C90 também é dotada de um FMS – Flight Management System, e de uma CDU – Control Display Unit, através dos quais os pilotos inserem dados relativos ao plano de voo e à performance do avião.
Além das telas, a cabine ainda conta com o painel de alertas (annunciator panel), a unidade de rádio (Radio Tunning Unit – RTU) e um display secundário de voo (Secondary Flight Display System – SFDS), que funciona como backup para o caso de perda das telas. Se isso ocorrer, os pilotos ainda terão dados referentes à velocidade, nível de voo, proa, e ainda será possível executar aproximação por ILS usando o display secundário. No topo do painel, está localizado o FGP – Flight Guidance Panel, que controla o FGS – Flight Guidance System. Os pilotos podem inserir dados através desse painel diretamente no piloto automático, e as informações serão apresentadas nos PFDs. Os dados dos motores são apresentados no topo do MFD, esta parte da tela é chamada de Engine Indicating System – EIS. Na Figura 3, podemos ver a disposição da cabine de comando:
	
MOTOR TURBOÉLICE
Os modelos C90 GTi/GTx são equipados com motor turboélice da Pratt & Whitney, o PT6A-135A, que produz 750 shp. Os modelos da série C90 A e B usam o PT6A-21A, que produz 550 shp. Entretanto, a Beechcraft decidiu aplicar um derate no 135A que equipa os modelos GTi e GTx, dessa forma, os motores geram 550 shp, que é apresentado no manual da aeronave.
O motor PT6A é um turboélice de fluxo de ar reverso e turbina livre, que aciona a hélice através de uma caixa de redução. O termo “turbina livre” se refere ao design da seção de turbinas do motor. No caso do PT6A, existem duas seções: uma responsável por girar o compressor e a caixa de acessórios – turbina de compressão – e outra que vai girar a seção de potência, caixa de redução e hélice – turbina de força/potência. As turbinas são montadas em eixos diferentes, que não se conectam, e direções opostas, e são movidas pelo fluxo de ar que circula pelo interior do motor.
	O termo fluxo de ar reverso se explica pelo modo como o ar é admitido no sistema. O ar é direcionado pelo duto de admissão para a parte de trás do motor. Ali, se localiza o compressor, e segue para a parte da frente, onde estão a câmara de combustão, seção de turbinas e o escapamento.
O conjunto de potência que equipa os GTi/GTx ainda conta com hélices quadripá da Hartzell, com 90 polegadas de diâmetro. A configuração com quatro pás reduz a velocidade na ponta das hélices e a vibração gerada pelo movimento. Além disso, o sistema é completado com um governador hidráulico. Este conjunto possibilita ao King Air a aplicação de reverso durante o pouso.
Como já mencionado, o PT6A-135A possui um derate por razões de performance e vida útil do motor, e isso se explica por conta de deficiências observadas nas versões A e B do C90. O PT6A-21A gera 550 shp, porém, tem restrição durante a subida. Ao cruzar 14.000 ft, em regime de potência máxima de subida, o motor gerará 550 shp, porém, o indicador de temperatura interna (ITT) das turbinas atingirá o arco vermelho (próximo de 695 ºC), fazendo com que uma redução de potência seja aplicada, e reduzindo sua disponibilidade.
O PT6A-135A tem um ESHP – Equivalent Shaft Horsepower – que é a potência máxima desenvolvida pelo motor quando combinando a potência no eixo de transmissão mais hélice com a tração gerada pelos gases da exaustão. Nessa condição, o valor máximo de ITT será de 800 ºC, pois, uma vez que esse motor recebe o derate e passa a gerar somente 550 shp, temos uma margem de temperatura muito grande, o que possibilita ganhos de potência e desempenho para ele e a aeronave. Assim, a restrição de temperatura durante a subida deixa de existir e o avião pode subir com 550 shp até 18.000 ft.
PRINCIPAIS SISTEMAS
Como dito anteriormente, este é um ground school bem resumido sobre o King Air C90, portanto, agora falaremos de alguns dos sistemas que fazem parte da aeronave. Um estudo mais aprofundado deles, você terá se no futuro vier a voar neste avião, ou se por curiosidade ler seu manual de treinamento.
Um dos principais sistemas do C90 GTi/GTx é o sistema de combustível. Cada motor é alimentado pelos seus respectivos tanques de combustível, a única exceção é durante o crossfeed em caso de falha da bomba de combustível. A capacidade máxima utilizável do sistema é de 384 galões – 192 galões em cada asa, divididos da seguinte forma:
· 40 galões nos tanques de bordo de ataque (Figura 6, 1);
· 23 e 25 galões nos dois tanques localizados no bordo de fuga (Figura 6, 2);
· 44 galões nos tanques centrais, localizados próximos as raízes das asas (Figura 6, 3);
· 61 galões nos tanques de nacele (Figura 6, 4).
Cada tanque de nacele se liga diretamente com o respectivo motor, e recebe combustível do tanque central através de uma bomba de transferência (boost pump ou bomba mecânica do motor). Os outros tanques da asa transferem combustível para o central por gravidade, seguindo a sequência de fluxo: asas – central - nacele.
Uma característica da série C90 é que existe uma válvula que impede o retorno de combustível do tanque de nacele para os das asas (bordos de ataque e fuga, mais tanque central), assim, o combustível só flui em uma direção. Para além, o bocal de abastecimento dos tanques da asa fica no mesmo nível que o tanque de nacele, e por essa razão, ao abastecer, deve-se iniciar sempre pelo tanque de nacele e, na sequência, os da asa, assim se garante que a quantidade correta de combustível foi para cada tanque.
Outra característica presente nesta aeronave é a de que o único tanque que fornece combustível para o motor é o da nacele, nenhum outro se conecta ao motor. Assim, todo o combustível passa pelo tanque de nacele, que conta com um sensor que ativa uma bomba de transferência sempre que a quantidade de combustível em seu interior é reduzida em 10 galões. Com essa configuração, é, hipoteticamente, possível sofre uma pane seca no King Air com combustível a bordo, basta que a bomba de transferência do tanque de nacele pare de funcionar e o sistema de crossfeed – automatizado – não funcione.
Para além do sistema de combustível, o C90 contacom o sistema de pressurização, que possibilita voos em altitudes elevadas, com regimes de cruzeiro mais econômicos e mais conforto para os passageiros a bordo.
Nos primeiros modelos do King Air (A90 e B90), a pressurização era feita por uma bomba mecânica ligada a uma caixa de transmissão localizada no motor esquerdo. A sangria de ar dos compressores só foi adotada na versão C90 e vem sendo empregada desde então. O ar é sangrado dos compressores dos dois motores da aeronave, gerando redundância para o caso de pane em um deles. Isso eleva o nível de conforto, pois a sangria possibilita uma pressurização melhor e a redução da altitude de cabine para níveis mais confortáveis, além de melhorar a segurança do voo, como já mencionado em relação a panes.
O sistema empregado no GTi/GTx consegue manter uma altitude de cabine de 6.000 ft quando nivelado a 20.000 ft em um gradiente diferencial de pressão de 5,0 +/-0,1 psi. 5,0 é o valor máximo utilizado para gradiente, pois a estrutura do avião é projetada para resistir a valores superiores, porém não irá resistir a pressões diferenciais negativas. Para descobrir qual será a altitude de cabine, o piloto deverá utilizar o Gráfico 1.
Vendo o Gráfico 1, sabemos que, voando nivelado a 20.000 ft, com um gradiente diferencial de 4,0 psi, a altitude de cabine será de 8.500 ft. Assim, podemos chegar ao valor de altitude de cabine a 30.000 ft, mantendo o gradiente diferencial máximo (5.0 psi), que será 12.000 ft. Vale ressaltar que 12.000 ft ainda é uma altitude em que podemos respirar sem necessidade de oxigênio suplementar.
PERFORMANCE
O C90 GTi/GTx tem uma velocidade máxima de cruzeiro em torno de 272 kt, com um alcance máximo de 1260 nm. Como é uma aeronave que opera em pistas preparadas e não preparadas, distância de pouso e de decolagem são fatores importantes para a operação. Para decolar, o C90 GTi/GTx usa 605 metros, para pousar, 640, sendo 321 metros a distância de desaceleração. Seu teto máximo operacional é de 30.000 ft, permitindo uma viagem mais confortável para seus passageiros, e voando em espaço aéreo RVSM (Reduced Vertical Separation Minimum), possibilitando voos mais diretos. A razão de subida máxima fica em torno de 1900 ft/min.
Conceito glass cockpit
A ideia de glass cockpit surgiu no início dos anos 1970, com o intuito de reduzir a quantidade de instrumentos indicadores nos painéis das aeronaves, que exigiam grande divisão da atenção dos pilotos, sobrecarregando-os. A substituição dos instrumentos eletromecânicos analógicos por telas que compactavam informações facilitou a operação de voo, aumentando a consciência situacional. A composição comum de uma aeronave glass é um PFD e um MFD Garmin G1000. Aeronaves de maior porte contam com telas específicas para monitoramento de sistemas, chamados de Eletronic Centralized Aircraft Monitoring – ECAM (Monitor Eletrônico Centralizado da Aeronave, em tradução livre). O ECAM divide as funções do MFD com o Navigation Display – ND (Tela de Navegação) em jatos de passageiros como os Airbus A320.
Entretanto, problemas com a complexidade da cabine de voo vieram muito antes dos glass cockpits. Os monomotores a pistão das décadas de 1950 e 60, como os Cessna 152 e 172, abriram as portas para que indivíduos da sociedade civil se aproximassem da aviação sem, necessariamente, se tornarem pilotos profissionais. Com o crescimento de operadores privados, as fabricantes como Piper, Beechcraft e Cessna começaram a criar novas aeronaves e melhorar as já existentes e consolidadas no mercado, com motores mais potentes, mais assentos e maior conforto. Isso incluiu trens retráteis, hélices com passo variável e maior velocidade de aproximação e pouso.
Tal desenvolvimento deixou o voo mais atarefado para pilotos majoritariamente privados com pouca experiência. Isso levou à uma das aeronaves de pequeno porte de maior sucesso da história, o Bonanza, a ser apelidado de doctor’s killer, justamente pelo alto índice de acidentes entre operadores com alto poder aquisitivo (como médicos). Isso fez a Agência Federal de Aviação dos EUA (FAA) criar o termo Technically Advanced Aircraft (TAA), que posteriormente seria rebatizado de Technologically Advanced Aircraft, devido ao crescente mercado dos glass cockpits.
AERONAVES TECNOLOGICAMENTE AVANÇADAS (TAA)
O avanço desse tipo de aeronaves mudou o treinamento dos pilotos, que deixou de ser puramente focado nas habilidades físicas de pilotagem (no jargão aeronáutico, o “pé e mão”) e começou a focar no gerenciamento de sistemas e no processo de tomada de decisão, além de maior rigor no conhecimento dos sistemas da aeronave.
De acordo com a FAA, para que uma aeronave seja considerada tecnologicamente avançada é necessário que ela seja equipada com uma tela com mapa em movimento, um GPS aprovado para voos por instrumento (IFR) e piloto automático. Um estudo do National Transportation Safety Board (NTSB) de 2010 analisou o impacto na segurança de voo com a entrada dessas aeronaves no mercado.
EXPLICANDO
NTSB é o conselho nacional de segurança do transporte, em tradução livre. Órgão do governo norte-americano que investiga acidentes e incidentes em meios de transporte civis, incluindo modais aéreos. É análogo ao Centro de Investigação e Prevenção de Acidentes Aeronáuticos (CENIPA) do Brasil.
O estudo apontou que, apesar do volume de acidentes vir diminuindo em números absolutos com o avanço da segurança operacional, os acidentes em TAAs vêm aumentando consideravelmente. O treinamento em aeronaves analógicas não prepara completamente o piloto para voar aeronaves glass, e a FAA não regulamentou um treinamento específico para isso. Foi sugerido, ainda, incluir perguntas técnicas nos exames de proficiência sobre procedimentos pertinentes à operação de aviões tecnologicamente avançados. Além dessas deficiências, estudos similares ao do NTSB observaram que os pilotos tendem a aumentar a aceitação de risco face aos equipamentos eletrônicos, como voar mais baixo, com menor visibilidade e mais próximos de outras aeronaves.
O aperfeiçoamento do processo de tomada de decisão é uma das ferramentas de redução de acidentes associados à operação e carga de trabalho das TAAs. Ele envolve a avaliação de opções, soluções de problemas, gerenciamento de risco, monitoramento de consequências e, principalmente, a consciência situacional. Ela é significativamente reduzida por inúmeros fatores, que, separadamente, dificilmente resultarão num acidente, mas quando combinados, possivelmente gerarão problemas maiores, como:
· Ambiguidade de informações;
· Comunicação malfeita;
· Uso de procedimentos não oficiais;
· Violações de limites conhecidos (como altitudes mínimas);
· Desvio dos procedimentos padrões da empresa;
· Estresse;
· Fadiga;
· Tédio.
Vigilância e conhecimento são fundamentais para a manutenção da consciência situacional. A vigilância é mantida através de práticas simples, como a cabine de comando estéril (em silêncio) durante procedimentos críticos, como decolagens e pousos; abertura à opinião de outros tripulantes para tomada de decisões não rotineiras; autocrítica; evitar interromper checklists para não omitir itens. O conhecimento envolve todos os estudos inerentes aos tripulantes técnicos e pessoal envolvidos na operação de voo. É o principal embasamento para tomar decisões, pois os tripulantes saberão o que estão fazendo e por que estão fazendo.
Além dos recursos de aumento da consciência situacional, há a necessidade, no caso de muitos operadores privados, de pôr em prática os conceitos de Single Pilot Resource Management (SRM). Oriundo do Crew Resource Management (CRM), o SRM aplica os mesmos conceitos, mas para uma tripulação de piloto único. São atividades que envolvem a boa preparação para o voo, como:
· Controle de tempo, para que tudo seja planejado com antecedência;
· Preparação mental, pensando em todos os aspectos do voo do início ao fim;
· Ter um plano de contingência, como uma lanterna extra para um voo noturno e consulta ao preço do combustível no aeródromo de destino;
· Usar oschecklists, mesmo que sozinho. Não haverá uma segunda pessoa a bordo monitorando-o;
· Mantenha sempre o mais alto padrão de operação, buscando sua melhor performance. Poucos metros fora do eixo durante a aproximação final podem ser a diferença entre um pouso seguro e uma excursão de pista.
O piloto ainda deve ter um checklist próprio, sobre suas próprias condições de voo, psicológicas e fisiológicas. É uma sigla criada pela FAA do termo I’M SAFE (estou seguro, em tradução livre) para que o aviador faça uma autocrítica se está apto a voar.
· I – ilness, se estou doente ou inapto fisicamente;
· M – medications, se algum remédio que estou tomando interfere na minha cognição;
· S – stress, se estresse da vida pessoal ou profissional pode causar distrações;
· A – alcohol, se houve a ingestão de bebidas alcoólicas nas últimas oito horas;
· F – fatigue, se o cansaço mental e físico pode gerar desatenção;
· E – eating, se me alimentei corretamente e de maneira leve antes do voo.
GARMIN G1000
Esses aviônicos (palavra oriunda da junção de aviação e eletrônicos) são um dos equipamentos de maior sucesso na aviação geral. O G1000 é sucessor do G600 e de outros GPS da mesma fabricante, como o GNS 430 e GNS 530. Seu manuseio simples dispõe de informações completas e adaptáveis a vários tipos de aeronaves, desde monomotores à pistão como o Cessna 172 até jatos executivos, como os Embraer Phenom 300.
Os dispositivos que compõem o G1000 são chamados de Line Replaceable Units – LRUs (Unidades de Linha Substituíveis, em tradução livre). Cada uma delas tem a função de coletar, armazenar e processar diferentes dados para o G1000. Todas as LRUs tem um projeto modular, facilitando a resolução de problemas e a rápida troca de sistemas, tornando a manutenção rápida e relativamente barata.
A principal delas é a GDU (Garmin Display Unit) 1040, que são as telas do PFD e MFD, expostas na Figura 7. Com 10,4 polegadas e resolução de 1.204 x 768 ppi, as GDUs comunicam-se com as outras LRUs através de uma conexão ethernet via um High-Speed Data Bus (HSDB), que tem a capacidade de fornecer as informações de forma íntegra e rápida, necessárias para a confiabilidade dos parâmetros de voo. Além das GDUs, há outras oito LRUs:
GIA 63 (Garmin Integrated Avionics)
–
Funciona como um hub de comunicação principal, ligando todas as LRUs com o PFD e MFD. Cada GIA (o G1000 possui duas, uma para cada GDU) contém um receptor GPS, VHF para comunicação e auxílios-rádio e receptores de G/S (glideslope), além de microprocessadores de integração de sistemas;
GRS 77 (Garmin Reference System)
–
 Essa LRU possui acelerômetros e sensores avançados para fornecer dados de atitude e direção da aeronave para as GDUs, além de compilá-los com informações de GPS;
GMU 44 (Garmin Magnetometer Unit)
–
Unidade que mede as informações do campo magnético terrestre local, e envia esses dados para o GRS 77, para determinação do rumo magnético da aeronave;
GDC 74A (Garmin Data Computer)
–
Processador de informações do sistema Pitot-estático, bem como da temperatura do ar externo. Fornece dados de altitude pressão, velocidade e razão de subida e descida;
GEA 71 (Garmin Engine Airframe)
–
Recebe e processa os sinais dos sensores do motor e outros sistemas espalhados pela aeronave. Os sensores incluem temperatura do motor, pressão de óleo, medição de combustível, entre outros. O G1000 depende de um cartão SD para saber qual aeronave está instalado, chamado de cartão de airframe (fuselagem);
GTX 33 (Garmin Transponder)
–
É um moderno equipamento transponder que fornece os modos A, C e S de operação. Comunica-se através do PFD com a GIA por uma interface digital;
GDL 69/69A (Garmin Data Link)
–
Receptor de satélite que fornece informações meteorológicas em tempo real para o MFD através de um barramento de dados de alta velocidade. É necessário uma assinatura de serviços de rádio via satélite, mas não é disponível para o Brasil. A GLD 69A oferece entretenimento de áudio digital no MFD.
// Primary Flight Display – PFD
O PFD une os instrumentos básicos de voo em apenas uma tela: velocímetro, horizonte artificial, altímetro, variômetro (climb), giro direcional e indicador de coordenação de curva. Além disso, traz avisos de falhas de sistemas, de tráfego e ações evasivas (quando equipado com o sistema anticolisão), possibilita a inserção de uma pequeno mapa em movimento no canto inferior esquerdo e resumo do plano de voo no canto inferior direito, assim como indicadores de auxílios-rádio e suas frequências próximo ao giro direcional.
É um instrumento tecnicamente padronizado, ou seja, todas as aeronaves glass cockpits possuem um PFD muito similar, com pequenas diferenças, como simbologias ou cores diferentes. Essa praticidade evita que o piloto desvie o olhar do horizonte artificial durante voos por instrumento, onde deve realizar toda a operação sem referências visuais, principalmente procedimentos de aproximação e pouso.
A parte superior do PFD mostra, em suas extremidades, as frequências de navegação e comunicação, tanto as ativas quanto as em standby, justamente para que o piloto se adiante e deixe as frequências que usará posteriormente já inseridas. A parte central do topo do PFD indica o status da navegação, com informações acerca do próximo waypoint (fixo no espaço aéreo, podendo ser um auxílio-rádio ou de GPS), proa, rumo e distância.
Na lateral esquerda há a speed tape (fita de velocidade), que, se configurada, pode mostrar as velocidades de referência, como as velocidades de rotação, melhor ângulo de subida, melhor razão de subida (VR, VX  e VY , respectivamente) e velocidade de melhor planeio. O velocímetro traz ainda as faixas de velocidades (arcos branco, verde, e amarelo) e o arco vermelho, que vai de zero à velocidade de estol. Obviamente, as faixas não estão dispostas em forma de arco, e sim horizontalmente. Abaixo da fita, há a indicação de True Airspeed – TAS (Velocidade Verdadeira).
O centro superior da tela mostra o horizonte artificial ou indicador de atitude, muito similar ao instrumento analógico. Cada barra horizontal representa 5º de ângulo de atitude (pitch), e o semiarco acima demonstra o ângulo de inclinação de curva (bank). As três primeiras barras verticais indicam 10º, até a barra maior de 30º. As outras duas barras indicam 15º cada, para representar curvas com inclinação de 45º e 60º. O triângulo branco com uma base separada é o indicador de curva. Uma curva coordenada é indicada com a base seguindo o triângulo, permanecendo como na Figura 8. Se a base deslizar para o lado oposto ao da curva, há excesso de aplicação de pedais, ocorrendo uma curva derrapada. Quando a barra desliza para dentro da curva, há pouca aplicação de pedais, resultando numa curva glissada.
Na lateral direita do PFD há a altitude tape (fita de altitude), logo ao lado o variômetro (climb). O piloto pode configurar no piloto automático a altitude limite de subida, que será indicada no topo da fita, em cor azul. Se for inserido um plano de voo com procedimentos de chegada ou saída, e neles houver restrições de altitude, a altitude estará em cor magenta. Abaixo dela, há o QNH do momento, que deve ser configurado para QNE em voos em rota.
O centro inferior da tela mostra o giro direcional, acoplado a um Horizontal Situation Indicator – HSI (Indicado de Situação Horizontal). Acima do giro, há a indicação de proa da aeronave, em três dígitos. O rumo é indicado através de um losango magenta nos limites do giro. A barra central, magenta, de acordo com a Figura 8, mostra a posição da aeronave em relação à rota programada no MFD, pelo GPS. Essa barra pode ser convertida para mostrar o rumo em relação às radiais dos VORs 1 e 2, em verde claro. Ela é chamada de Course Deviation Indicator – CDI (Indicador de Desvio de Curso). A flecha na ponta da barra indica para onde ela está direcionada, enquanto a flecha no meio indica a situação em relação ao auxílio-rádio (bandeirola de TO/FROM).
CURIOSIDADE
Na comunidade aeronáutica, não se utilizam termos em português para referir-seaos Indicadores de situação horizontal e de desvio de curso; utilizam-se somente HSI e CDI, respectivamente.
A parte de baixo do PFD mostra os grupos de páginas que podem ser acessados pelas soft keys (teclas) para configurá-lo, além de, na parte direita, trazer informações do transponder e de hora.
// Multi-Function Display – MFD
O MFD é basicamente um mapa em movimento, ou seja, uma tela GPS. Como o próprio nome diz, ele possui várias funções além de mapa, que mostram parâmetros de operação do motor, status de sinal de GPS, planejamento de voo, cartas aeronáuticas (quando há uma assinatura paga para tal), informações meteorológicas etc.
Assim como o PFD, na parte superior há as caixas de frequências de navegação e comunicação e a barra de status da navegação. A lateral esquerda substitui também vários instrumentos analógicos de motor e de comandos de voo. Estão presentes, de cima para baixo, o manômetro de pressão de admissão, tacômetro de RPM do motor, liquidômetro (indicador de quantidade de combustível), indicador de consumo de combustível em galões por hora, indicadores de pressão e temperatura do óleo e indicadores de temperatura de gases de escape (EGT) e da cabeça do cilindro (CHT). Há ainda o indicador de compensadores de aileron e profundor.
No canto inferior direto, é possível observar diversos grupos de páginas para consulta de informações sobre aeródromos, procedimentos de saída e chegada, fixos de navegação, ajustes no motor e criar um plano de voo, salvá-lo, modificá-lo ou excluí-lo. Algumas versões contam ainda com as listas de verificações (checklists) totalmente digitalizadas para que cada item dela seja realizado e confirmado pelo piloto na tela do MFD.
OUTROS AVIÔNICOS
A Garmin, consolidada no mercado da aviação geral, possui fortes concorrentes também norte-americanos, como a Honeywell e a Rockwell Collins. A Honeywell é mundialmente famosa por fabricar os aviônicos das aeronaves comerciais de maior sucesso da história, como os Boeing 737 e Airbus A320. Também com grande mercado está a Rockwell Collins, com a linha Pro Line, atualmente na versão Fusion, equipando toda a linha de turboélices King Air e a linha de jatos Citation, da Textron Aviation (conglomerado de empresas de aviação composto pelas famosas Beechcraft, Cessna, e Hawker).
Em termos operacionais, todos são de relativa praticidade, assim como o G1000, compactando informações nas telas e reduzindo consideravelmente a carga de trabalho dos pilotos. Atualmente, são fundamentais para a manutenção da segurança operacional em aeronaves de alta performance, como as citadas anteriormente. Uma grande diferença entre os aviônicos Honeywell e Rockwell Collins dos aviônicos Garmin é que eles possuem um sistema de navegação inercial, além de seus sistemas GPS e um Sistema de Gerenciamento de Voo (Flight Management System – FMS). Os sistemas de navegação inerciais serão explicados em detalhes no próximo tópico.
Sistemas atuais de navegação
Com o crescimento da aviação civil nos anos 1920, principalmente para transporte de malotes de correio nos EUA, foi necessário implantar auxílios à navegação para que os pilotos pudessem navegar com apoio de algo além de mapas rodoviários ou formações geológicas conhecidas. Posteriormente, autoridades instalaram faróis estroboscópicos (que piscam em intervalos regulares) ao longo de uma determinada rota para criar, então, uma aerovia balizada por eles. Com o passar do tempo, a tecnologia desenvolveu-se, criando os auxílios-rádio como os Non-Directional Beacon (NDB) e depois os mais precisos VHF Omnidirectional Range (VOR), além dos sistemas de pouso por instrumentos (Instrument Landing System – ILS).
Atualmente, a navegação aérea possui grande confiabilidade e precisão em todo o globo, com a cobertura por satélites geoestacionários do Sistema de Posicionamento Global, tradução para o português de Global Positioning System – GPS), disponível para a sociedade civil em celulares computadores. Além deles, os aviões contam com um sistema o sistema inercial, explicado a seguir.
SISTEMA DE NAVEGAÇÃO INERCIAL
Não há uma definição consensual para esse sistema, que vem do inglês, Inertial Reference System – IRS. Esse termo é utilizado para definir uma variedade de sensores e sistemas de navegação. Entretanto, é seguro dizer que, apesar de diferenças resultantes do avanço da tecnologia, aperfeiçoando-o, todos funcionam a partir dos mesmos princípios e com mesmo propósito.
O equipamento de navegação inercial é composto de giroscópios e acelerômetros. Os giroscópios funcionam com três giros laser, um para cada eixo de movimento da aeronave (vertical, lateral ou transversal e longitudinal). Quando há um movimento, a frequência entre os feixes varia, e os sensores indicam a magnitude e a direção na qual a aeronave deslocou-se. A notável precisão do giroscópio permite que ele meça a rotação do planeta e calcule a latitude em que a aeronave está somente pela velocidade tangencial da Terra. O outro eixo do giro-laser poderá calcular a direção para onde a aeronave aponta pela defasagem em relação ao norte verdadeiro. A longitude é obtida através de informação do GPS da aeronave ou de inserção manual pelo piloto. Ela só deve ser inserida em solo, antes de iniciar o processo de alinhamento, o qual leva em torno de cinco minutos próximo da linha do Equador e até 20 minutos em grandes latitudes (próximo aos polos).
EXPLICANDO
A rotação da Terra e a velocidade tangencial
 Para entendermos como o giroscópio obtém a latitude pela velocidade da Terra, é importante entendermos o conceito de velocidade tangencial. O nosso planeta gira a uma velocidade de 1.700 km/h na região do Equador e essa velocidade diminui gradativamente em direção aos polos.
Assim, quanto mais próximo deles, menor a distância percorrida por um ponto na Terra, por isso sua velocidade tangencial é menor. Podemos explicar isso fazendo uma analogia com a prova olímpica de 400 metros rasos. O atleta mais próximo do centro do hipódromo larga mais atrás que os outros, pois a distância que ele percorrerá é menor que a dos outros corredores.
Acelerômetros são dispositivos que sentem o deslocamento da aeronave pelo
 movimento de uma massa presa a molas muito sensíveis, as quais são pressionadas por ela. A pressão exercida é calculada em Gs, resultando numa aceleração. Integrando-o com os giroscópios, o sistema calcula precisamente a posição da aeronave e para onde e com que velocidade a mesma dirige-se. Unindo-se o sistema inercial ao air data (dados atmosféricos), que conta com informações de pressão, temperatura do ar e cálculos de compressibilidade, a aeronave estará equipada com sistemas precisos e muito confiáveis, independentes de informações externas.
A montagem do sistema é complexa e mecanizada. Há muitas partes móveis que se desgastam pela fricção, sendo necessários lubrificantes especiais, e reparos custosos e demorados. Apesar de muito preciso, por calcular as posições matematicamente, pequenos erros acumulam-se, chegando a uma defasagem de posição de duas milhas náuticas por hora de voo em sistemas inerciais mais antigos (década de 1970 e 1980), e os mais modernos com um erro de 0,6 milhas náuticas por hora voada. Esses erros são corrigidos através do cruzamento de dados dos auxílios-rádio da aeronave (VOR) ou do GPS.
As informações fornecidas pelo IRS compreendem ângulos de atitude, rolagem e guinadas, proas verdadeiras e magnéticas, velocidades verdadeira (VA) e em relação ao solo (VS), ângulo de correção de deriva e razões de subida e descida. Os equipamentos de bordo e aviônicos alimentados pelas informações do sistema inercial vão desde o acelerador automático (autothrottle) e computador de gerenciamento de bordo, até os radares meteorológicos, sistema de freios automáticos (autobrakes) e antiderrapante (antiskid) e piloto automático.
NAVEGAÇÃO RNAV
É a sigla em inglês para Area Navigation, ou Navegação de Área. Seu propósito é permitir a Navegação Baseada em Performance (Performance Based Navigation – PBN), que otimiza a rota emque a aeronave voará, possibilitando-a seguir praticamente qualquer rota desejada, ponto a ponto. Dessa maneira, a posição da aeronave é determinada continuamente se ela estiver dentro do alcance de auxílio-rádios, dos limites de um sistema independente ou uma combinação de ambos.
Atualmente, os sistemas RNAV utilizam informações do Sistema de Satélites de Navegação Global (do inglês Global Navigation Satellite Systems – GNSS), controlados pelos Estados Unidos, proporcionando maior precisão das posições tridimensionais (VNAV ou Navegação Vertical, derivada do RNAV) e bidimensional (LNAV ou Navegação Lateral, também derivada do RNAV).
SINTETIZANDO
Estudamos, nessa unidade, sobre a finalidade e divisões básicas de um POH, exemplificados através do POH do Cessna 152. Vimos, ainda, uma introdução ao ground school de uma aeronave de um bimotor turboélice de alta performance, o King Air C90, com alguns de seus diversos sistemas e importantes informações operacionais e técnicas. Posteriormente compreendemos conceitos de glass cockpits, através das TAA e aprofundamos uma análise sobre o Garmin G100 e suas telas PFD e MFD. Finalmente, observamos os principais de sistemas de navegação atuais, inercial e via GPS (RNAV).
UNIDADE 2.
GPWS; conceito e aplicação de ACAS/TCAS; novos sistemas e conceitos
Henrique Piovezan Fernandes
OBJETIVOS DA UNIDADE
· Apontar os principais componentes da cabine de comando como o painel principal, superior e pedestal;
· Explicar o funcionamento dos sistemas do Airbus e a localização deles na cabine de comando;
· Apresentar o funcionamento básico do computador de bordo e variáveis dele de acordo com as aeronaves;
· Demonstrar o funcionamento e procedimentos relacionados ao sistema de anticolisão com o tráfego (TCAS);
· Definir os sistemas de alerta e anticolisão com o terreno (TAWS), classes e aplicabilidade de acordo com a legislação vigente.
TÓPICOS DE ESTUDO
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Principais componentes da cabine de comando
–
// Painel Principal (Main Panel)
// Painel Superior (Overhead Panel)
// Pedestal (Pedestal Panel)
Sistema de Gerenciamento de Voo (FMS)
–
// Conceito 
// Partes
// Manuseio
Sistema de Alerta e Anticolisão com o Tráfego (TCAS)
–
// Histórico
// Funcionamento
// Procedimentos
Sistema de Alerta e Anticolisão com o Terreno (TAWS)
–
// Histórico
// Características
// Funcionamento
Principais componentes da cabine de comando
Nesse tópico, estudaremos as partes de uma cabine de comando (também conhecida como flight deck) de uma aeronave. Nesse tópico, mostraremos as partes principais de um Airbus da família A320, lembrando que é o mesmo layout dos Airbus A318, A319, A320 e A321. É uma cabine de voo moderna, onde há poucos instrumentos analógicos e com sistemas amplamente automatizados.
Essa aeronave voou pela primeira vez em 1987, sendo concorrente direta do Boeing 737. A capacidade da família Airbus varia entre 100 e 240 passageiros. Atualmente, encontra-se na versão A320neo (do inglês New Engine Option), que permitiu um aumento de 15% em alcance e economia de combustível de até 25% em relação a sua versão anterior.
CURIOSIDADE
As cabines de comando são locais restritos e com muitos protocolos de acesso, principalmente após os atentados de 11/9/2001. Não é adequado denominar esta área simplesmente como cabine, pois assim confunde-se com a cabine de passageiros. Os procedimentos de acesso são guardados a sete chaves e variam de empresa para empresa, assim como de região para região. As portas são reforçadas com travas elétricas, provendo dupla confirmação de acesso, tanto pelos pilotos quanto pelos comissários do lado de fora.
PAINEL PRINCIPAL (MAIN PANEL)
Conforme será mostrado na Figura 1 a seguir, o painel principal do Airbus possui algumas seções que facilitam a interpretação dos instrumentos e indicadores de voo pelo piloto, assim como a pilotagem da aeronave em si. Muitos sistemas são operados pelo painel superior, que será detalhado no próximo tópico, da mesma maneira em que a navegação aérea e o controle da aeronave são feitos majoritariamente através do pedestal e os side-sticks (controles de comando do Airbus, similares à joysticks de videogames).
O Glare Shield contém avisos importantes, os quais devem reter atenção imediata dos pilotos. Os três pequenos quadrados escuros à esquerda, mostrados na Figura 1, são os alarmes de Auto Land (Pouso Automático, em tradução livre), Master Warning (ou Alerta Vermelho) e Master Caution (ou Alerta Amarelo). O alarme de pouso automático ilumina-se quando ambos os pilotos automáticos são desconectados e há grande desvio ou perda de sinal do localizador (Localizer) do Sistema de Pouso por Instrumentos (ILS) ou do 
sinal de rampa de planeio (Glideslope) do ILS. Já o alerta vermelho acende junto a um alarme aural (sirene), pois houve uma pane nível três. O alerta amarelo é iluminado junto a um alarme aural único, pois houve uma pane nível dois na aeronave. O pequeno círculo escuro é para iniciar o cronômetro, mostrado na tela de navegação (Navigation Display – ND). O quadrado escuro acima do cronômetro indica qual side-stick está controlando o avião (lado esquerdo ou direito).
O EFIS (Sistema de Instrumentos Eletrônicos de Voo, em tradução livre) é basicamente um configurador dos mostradores abaixo dele, as telas primárias de voo e de navegação (PFD e ND, respectivamente). É possível escolher como a rosa dos ventos é mostrada (semiarco ou círculo completo), ou modos de interceptação de radias para VOR ou Localizador para ILS, além da quantidade de fixos exibidos, como NDBs, VORs, aeródromos próximos e altitude de restrições de procedimentos. É também no EFIS que o piloto configura o ajuste de pressão para QNH ou QNE, além de escolher a unidade de medida (inHg ou hpa).
Ao lado direito do EFIS, há o FCU, ou Unidade de Controle de Voo, onde o piloto configura o piloto automático do Airbus. Ele possui dos modos de operação, gerenciado (managed) e selecionado (selected). Em modo gerenciado, pressionam-se os botões do FCU para ativá-lo e a aeronave voará conforme programado no computador de bordo (FMS), e a cor magenta (rosada) predomina as indicações no PFD. Em modo selecionado, os botões são puxados para ativá-los, e a cor anil (azulada) predomina nas indicações do PFD.
Os modos laterais de voo que podem ser selecionados pelo piloto são de proas (Heading – HDG) e rumos (Track – TRK). Os demais modos laterais são gerenciados. Os modos verticais selecionados pelo piloto são livre subida e livre descida (Open Climb – OP CLB e Open Descent – OP DES, respectivamente) na qual o Airbus irá subir ou descer com as máximas razões possíveis sem alterar a velocidade. Outro modo vertical é de acelerar a subida ou descida (Expedite Climb – EXP CLB e Expedite Descent – EXP DES, respectivamente), na qual o Airbus irá reduzir a velocidade até o mínimo permitido para alcançar a máxima razão de subida de sua performance, assim como em situação de expedir a descida, irá acelerar até a VMAX para atingir a máxima razão de descida possível. Por fim, o outro modo vertical selecionado pode ser o de escolher a razão de subida/descida manualmente em pés por minutos (acima de 300) ou em ângulo de atitude (acima de 3,3º) (Vertical Speed – V/S e Flight Path Angle – FPA, respectivamente).
O Mostrador Primário de Voo (Primary Flight Display – PFD) contém as informações básicas de voo numa tela só, sintetizando seis instrumentos analógicos, que são velocímetro, horizonte artificial, altímetro, variômetro (indicador de razão), coordenador de curva e giro direcional. O mais importante indicador do PFD é o Anunciador de Modo de Voo (Flight Mode Annunciator – FMA), pois indica em quais modos o Airbus está operando. Localizado na parte superior do PFD, suas cinco janelas indicam, nessa ordem, modos de velocidade, modos verticais, modos laterais, capacidade de procedimento de aproximação e altitude de decisão, e por fim o status de piloto automático e aceleradores automáticos (autothrust).
O Mostrador de Navegação (Navigation Display– ND) indica a rota, auxílios-rádio, fixos, estimados e informações dos radares de terreno e meteorológico em voo. É um mapa em movimento que pode ter o alcance e tipo de mapa configurado pelo PFD. Pode ser adaptado para um HSI (Horizontal Situation Indicator) para procedimentos VOR ou ILS.
No Painel Frontal Esquerdo há os instrumentos standby do Airbus (conhecidos como Integrated Standby Instrument System – ISIS), um indicador de atitude digital, com velocímetro e altímetro e um DRMI (Distance Radio Magnetic Indicator) também digital. Este último possui setas que indicam a direção e distância de estações VOR. Além dos instrumentos reserva, o piloto liga ou desliga as informações oriundas do radar de terreno, mostradas no ND.
O Upper Electronic Centralized Aircraft Monitor – ECAM, ou Monitor Centralizado Superior mostra os parâmetros básicos dos motores (N1, EGT, N2 e fluxo de combustível), combustível a bordo e configuração de flaps do momento, além do memorando (memo) de checklists e falhas, assim como ações necessárias para correção ou amenização de panes.
O Monitor Centralizado Inferior (Lower Electronic Centralized Aircraft Monitor – ECAM) ou Mostrador de Sistemas (Systems Display – SD) possui 11 páginas de sistemas da aeronave (sistema de combustível, pressurização, elétrico, hidráulico, controles de voo, APU, portas, trens de pouso, sangria de ar, motores e ar condicionado) e se estão operando normalmente ou com alguma falha. As páginas e os brilhos dos ECAMs podem ser configurados através de um pequeno painel no pedestal. Alguns sistemas são mostrados automaticamente, como a página da APU quando ela é acionada e quando algum sistema sofre alguma pane.
Por fim, o Painel Frontal Direito possui as luzes de indicação de situação do trem de pouso e sua alavanca de acionamento, botão para ligar os ventiladores de freios (brake fans) em caso de superaquecimento, configuração de freios automáticos (autobrakes), relógio e indicador de pressão no sistema de óleo (acumuladores) do freio de estacionamento (parking brake).
PAINEL SUPERIOR (OVERHEAD PANEL)
No painel superior, é possível controlar a operação dos sistemas da aeronave, mostrados no ECAM Inferior, além de luzes e supressão de incêndios. Todas as verificações por parte dos pilotos precisam ser feitas de cima para baixo, da esquerda para a direita, seguindo uma ordem lógica a fim de evitar esquecimentos de etapas. Essa ordem serve tanto para acionamento, quanto para corte de sistemas.
No primeiro sistema, no topo do Left Side, há o Air Data Inertial Reference System – ADIRS ou Sistema de Referência Inercial e Dados do Ar externo, em tradução livre. Esse é o principal sistema de navegação. Ele computa dados do sistema pitot-estático ao sistema inercial para determinar a velocidade da aeronave, altitude, posição na Terra, direção e outros dados de navegação. O Airbus possui três sistemas inerciais (Inertial Reference Unit – IRU) associados a três computadores de análise do ar externo (Air Data Reference – ADR).
O sistema de controles de voo (Flight Controls – FLT CTL) é composto por dois side-sticks, dois pilotos automáticos, dois computadores de profundores e ailerons (Elevator Aileron Computers – ELAC), três computadores de freios aerodinâmicos (spoilers) e profundores (Spoiler Elevator Computers – SEC) e de dois computadores de aumento de precisão de voo (Flight Augmentation Computers – FAC). Estes últimos possuem três funções principais, que são ações acerca de comandos de leme e yaw damper, envelope de voo, computar velocidades e detectar tesouras de vento (windshear). Em caso de emergência, há controles com conectores mecânicos nos profundores e lemes. A mensagem USE MAN PITCH TRIM (“use compensador manualmente”) aparecerá no FMA.
Abaixo dos controles de voo, há os comandos de evacuação da aeronave. O piloto pode acionar um alarme que ecoa em toda a aeronave ou os comissários através dos comandos nas galleys. Logo abaixo deles há o sistema emergencial de geração de energia (Emergency Electrical Power – EMER ELEC PWR), o qual aciona a turbina de ar de impacto, conhecida como Ram Air Turbine – RAT, em caso de falha de todos os motores, o que é praticamente impossível. Em um dos poucos casos envolvendo o uso da RAT, houve uma falha na manutenção da aeronave e os motores deixaram de receber combustível, sendo necessário um pouso forçado.
O Sistema de Alerta de Proximidade com o Solo (GPWS) do Airbus pode ser configurado de acordo com a situação do voo. Ele fornece alertas diferentes em caso de aproximação de precisão com o G/S inoperante ou com configuração de flaps para pouso menor que quatro (máximo). Isso ocorre pois, se não forem desligados os alarmes, isso pode tirar a concentração dos pilotos.
Na parte inferior do lado esquerdo (e do direito), há os comandos de limpadores de para-brisas (windshield wiper). Não devem ser ligados acima de 230 nós e não se recomenda com chuva fraca, pois as partículas de água passam despercebidas. São eficientes com chuvas fortes e sua combinação de aquecimento com velocidade de limpadores auxilia na visibilidade. O botão escuro dispersa um líquido repelente de chuva (hidrofóbico) sobre o para-brisa e só deve ser utilizado em caso de chuvas intensas.
O centro do Overhead Panel tem em seu topo o sistema de supressão de incêndio dos motores e da Unidade de Energia Auxiliar (Auxiliar Power Unit – APU). Cada motor possui dois extintores de incêndio e a APU. Em caso de incêndio, a luz do respectivo motor irá acender na chave vermelha, todos os alertas vermelhos acendem junto ao alarme aural (sonoro), a informação de fogo no memorando do ECAM aparece e a luz de fogo no painel pedestal aparece para o motor em chamas. Para suprimir o fogo, o piloto deve abrir a chave com proteção plástica e pressionar o botão, assim os agentes extintores 1 e 2 acendem a luz SQUIB (dispositivo explosivo com agentes extintores), indicando sua dispersão, e quando perdem a pressão, a luz DISCHRG (descarga) acenderá.
O sistema hidráulico do Airbus é intuitivo, além da importante característica da redundância. Cada motor alimenta um sistema, além do sistema reserva. É fundamental saber em qual sistema houve um mal funcionamento para que seja observado se o sistema alternativo está suprimindo o principal corretamente. A Unidade de Transferência de Energia (Power Transfer Unit – PTU) é a fonte reserva em caso de falha das bombas hidráulicas operadas pelos motores 1 ou 2. A energia será transferida do motor operante para os suprir os sistemas alimentados pelo motor inoperante. Em caso de falha dos dois motores, o sistema azul será acionado eletricamente para alimentar todos os sistemas hidráulicos fundamentais para voo. Em caso de falha da bomba elétrica, a RAT fornece energia para o sistema azul. O painel hidráulico é logo abaixo do painel extintor de fogo e suas luzes acendem em caso de falhas. Nele também pode ser acionado a RAT. Observe o Diagrama 1.
	O Airbus A320 possui cinco tanques de combustível, sendo um central e dois para cada asa. A capacidade total do Airbus A320 é de 24.000 litros de querosene de aviação, ou de 19 toneladas, como utilizado na aviação. No sistema de controle é possível acionar as bombas de combustível, duas para cada tanque. Todas são normalmente acionadas automaticamente. O A320 não possui um sistema de alijamento de combustível.
Os sistemas elétricos do Airbus são automáticos e operam isolados. Há três geradores (um para cada motor e um para a APU). Os geradores transformam a energia mecânica dos motores em elétrica, fornecendo uma corrente alternada que é transferida aos buses (barramentos) de distribuição de energia. A RAT fornecerá energia elétrica em caso de falha dos geradores, assim como a APU fornece eletricidade quando em solo.
O sistema de ar condicionado do A320 é alimentado pela sangria de ar (air bleed) dos dois motores. O ar é transferido para as packs, unidades que pressurizam o refrigeram o ar para manter a temperatura adequada da cabine, assim como a pressurização. Em solo, a APU tambémaciona as packs para que o sistema de ar condicionado funcione. O painel de controle de temperatura fica abaixo do painel do sistema elétrico. Algumas companhias desligam o ar condicionado e religam-no após a decolagem, para que, nesse procedimento, haja o maior empuxo possível desenvolvido pelos motores.
O sistema de pressurização funciona de modo totalmente automático. As informações de ajuste de pressão e altitude de aeródromo são fornecidas pelo sistema inercial, computador de bordo e altímetro do comandante (lado esquerdo). Os limites diferenciais de pressão suportado pelo Airbus vão de -1,0 e +8,6 psi. Se a altitude de cabine passar 10.000 pés, soará um alerta vermelho (Master Warning). Se a altitude de cabine exceder 14.000 pés, as máscaras de oxigênio cairão automaticamente.
EXPLICANDO
Aeronaves a jato voam a grandes altitudes, acima de um nível de voo onde há oxigênio suficiente para respirarmos, assim como a baixa pressão facilita a ebulição da água, ou seja, o corpo humano ferveria por dentro. A pressurização é feita para que haja pressão e ar suficiente para sobrevivermos a mais de 10 km de altitude. Porém, a aeronave não consegue manter a pressão daqui do solo. Ela irá “simular” a pressão do ar a 5.000 pés, aproximadamente. Assim, as paredes do avião estão sendo empurradas e, quando há uma despressurização como nos filmes, não somos sugados para fora e sim empurrados.
As luzes, tanto interna quanto externas, são controladas na parte de baixo do centro do Overhead Panel. As luzes externas são as mais importantes em termos regulamentares, como as de navegação e anticolisão (beacon), além de luzes estroboscópicas de ponta de asa e faróis de pouso. As luzes internas incluem a iluminação da cabine de comando, luzes de emergência (acionadas automaticamente durante a evacuação da aeronave) e os sinais aos passageiros (afivelar cintos e proibido fumar).
No lado direito do painel superior há dois sistemas importantes. O primeiro é o de detecção de fumaça e supressão de incêndio nos porões de carga (Cargo Smoke). Assim como nos motores, em caso de detecção de fumaça, soará o alerta vermelho junto ao alarme aural, e deve-se seguir os procedimentos de extinção do incêndio. O segundo sistema é o de configuração de ventilação dos aviônicos em situações anormais, como superaquecimento. Há ainda ativação manual dos ventiladores de recirculação de ar da cabine. Por fim, há dois botões para partida manual do Airbus em caso de fogo no duto de escapamento (tailpipe fire).
PEDESTAL (PEDESTAL PANEL)
Esse painel possui, assim como o Overhead, controle de diversos equipamentos. Os principais são a configuração de potência dos motores e os computadores de bordo. Além deles, há os rádios, radar meteorológico, manuseio dos ECAMs, transponder, flaps, speedbrakes e a porta de acesso à cabine.
O MCDU é a nomenclatura da Airbus para referir-se ao seu Sistema de Gerenciamento de Voo. Logo abaixo do MCDU, há o painel de rádios, onde os pilotos inserem apenas frequências de tráfego aéreo, não de navegação, como VOR, ILS ou NDB. Estes são inseridos no MCDU. Além disso, é possível falar aos passageiros e configurar, em caso de emergência, um canal de VHF do VOR para comunicação.
O painel de manetes configura, como dito anteriormente, a potência da aeronave. Curiosamente, no Airbus, os pilotos não movimentam as manetes à frente para mais potência ou para trás para reduzi-la, como na maioria dos aviões, e elas nem se movem automaticamente quando o autothrust está acionado. Elas possuem as chamadas zonas de engate. As marcas são de reversores acionados (REV), marcha lenta (IDLE), subida e cruzeiro (CLIMB), tração reduzida para decolagem ou potência máxima contínua (FLEX/MCT) e potência máxima para decolagem ou arremetida (TO/GA). Somente em modo manual que a movimentação da manete resulta em alteração da potência. Em grande parte do voo, as manetes permanecem em posição CLIMB, sendo gerenciada pelo computador de bordo.
No painel pedestal, é possível configurar o Transponder e o Sistema de Anticolisão com o Tráfego, detalhados no item 3 dessa unidade. São equipamentos importantíssimos para uma operação segura da aeronave. Além deles, o piloto configura o radar meteorológico, como modo de operação, supressor de ecos e áreas de turbulência. Os radares também são fundamentais para evitar áreas de tempestades e principalmente níveis onde há possível formação de gelo, o qual pode afetar os sistemas pitot-estático, naceles dos motores e bordos de ataque dos aerofólios.
CURIOSIDADE
Como em todos os aviões, há um dispositivo que movimenta-se para aplicação de potência, seja em formato de alavanca, como em jatos, ou uma haste pressionável, como na maioria de aviões Cessna, todos com o nome técnico de manete. O Airbus foi desenvolvido com um novo conceito, onde não seria necessário um conjunto de manetes e sim apenas botões. Entretanto, pensando na interação homem-máquina, desenvolveram esses novos botões em formato de manetes, para que os pilotos “sintam” a aplicação de potência e consequente controle da aeronave, como estão acostumados.
Sistema de Gerenciamento de Voo (FMS)
O Sistema de Gerenciamento de Voo, ou Flight Management System (FMS) é um sistema embarcado multifuncional, responsável pelo gerenciamento da navegação, performance e operações da aeronave a qual ele equipa. Foi desenvolvido para fornecer informações eletrônicas e coordenar o funcionamento de todos os elementos associados ao voo durante todas as fases do mesmo. Podemos encontrar este sistema em aeronaves de transporte de passageiros, bem como em aeronaves executivas, uma vez que estas estão equipadas com o EFIS, que substitui sistemas convencionais encontrados antigamente nas cabines de comando. A denominação do sistema muda de fabricante de aeronave para fabricante de aeronave, a exemplo da Airbus que usa a sigla FMGS – Flight Management and Guidance System, e da Boeing que denomina como FMC – Flight Management Computer.
Coordenando os elementos de navegação e performance de voo, ele calcula automaticamente mudanças que ocorrem ao longo da rota. Aeronaves antigas, como o Boeing 737-200, não possui um computador de bordo e todos os cálculos precisavam ser feitos manualmente pelos pilotos, como desvios necessários, impacto da componente de vento nos rumos e proas e marcação cruzada de instrumentos via auxílios-rádio.
CONCEITO
Como colocado anteriormente, o FMS gerencia navegação, performance e operações da aeronave, fornecendo para a tripulação predições de tempo de voo, distância voada e restante do voo, velocidade, altitudes e perfis de voo econômico. Assim, reduzindo a carga de trabalho na cabine de comando, melhorando a eficiência e eliminando muitas operações que eram necessárias durante o voo e que os pilotos deveriam executar.
A operação do FMS se dá da seguinte forma:
· Durante a preparação do voo, a tripulação usa a unidade de display e controle- MCDU (Multipurpose Control and Display Unit), no caso de um Airbus e o CDU (Control Display Unit) no caso de um Boeing – para inserir a rota pré-programada da origem ao destino. Esta rota inclui todos os procedimentos que serão executados, aerovias que serão utilizadas, waypoints (fixos) que serão cruzados e altitudes que serão mantidas. Todas essas informações são armazenadas no banco de dados do FMS
· O FMS irá definir um perfil vertical e uma velocidade a ser mantida, levando em consideração solicitações do ATC (dados que os pilotos irão inserir no sistema) e critérios de performance.
Por conta da redundância, cada FMC pode executar todas as operações em caso de falha do outro. O sistema registra a posição da aeronave continuamente, usando dados de performance e informações de navegação. Dessa forma, o sistema consegue controlar a aeronave ao longo da rota programada, além de executar mudanças de altitude e velocidade programadas. Os pilotos podem executar as mudanças de altitude e velocidade, além de mudança de proa, através do painel do piloto automático – FCU (Flight Control Unit) no Airbus e MCP(Mode Control Panel) no Boeing.
PARTES
O FMS é divido em quatro componentes principais, o computador de gerenciamento de voo (FMC – Flight Management Computer), o controle automático de voo ou sistema automático diretor de voo (AFCS – Automatic Flight Control System – AFGS – Automatic Flight Guidance System), o sistema de navegação e o EFIS ou outro sistema de instrumentação eletrônica.
O computador de gerenciamento de voo (FMC) utiliza o banco de dados do FMS, possibilitando a pré-programação das rotas dos planos de voo. O banco de dados é atualizado constantemente para evitar erros na programação do plano de voo, bem como problemas com waypoint, em especial com os presentes em cartas de procedimentos (SID, STAR e IAC). A posição da aeronave é constantemente atualizada durante o voo usando as informações do sistema de navegação. A parte visível do FMC são as unidades de controle (Figura 4), que ficam localizadas no painel pedestal, entre os pilotos.
O AFCS/AFGS usa informações de sensores de outros sistemas da aeronave e comanda o piloto automático e diretor de voo. Caso o piloto automático esteja ativado, este poderá usar as informações inseridas no FMC, seguindo o plano de voo que foi ativado, ou seguir os inputs dos pilotos no painel de controle do piloto automático (MCP – Mode Control Panel; FCU – Flight Control Unit). O diretor de voo, quando ativo, mostra no PFD o que o piloto “deve fazer” para atingir a atitude de voo desejada. Piloto automático e diretor de voo podem estar acionados ao mesmo tempo, especialmente em procedimento de precisão como ILS CAT II e III, ou separadamente. Por exemplo, durante o voo manual em uma aproximação visual, o diretor de voo estará ativo e o piloto automático desativado.
O sistema de navegação calcula continuamente a posição da aeronave usando todos os auxílios disponíveis para o voo. Em uma aeronave como o Airbus A320, este sistema vai contar com IRS (Inertial Reference System), GPS, rádio navegação, (VOR, DME e NDB), além do input do piloto. Em uma aeronave equipada com EFIS, a navegação será mostrada no ND e é possível para o piloto, usando a unidade de controle, checar todos os pontos da rota planejada e visualizar cada um deles no ND.
O EFIS é o sistema de instrumentação da aeronave, onde todos os dados inseridos no FMS em forma de plano de voo, dados de performance e parâmetros do voo serão apresentados. Ele compõe o FMS justamente por fornecer uma interface para os dados de navegação, como já mencionado.
MANUSEIO
A programação do FMS tem pequenas variações a depender do equipamento voado (aeronave), pois cada fabricante opta pelo sistema que melhor se adequa ao seu projeto. Neste tópico, utilizaremos a sequência empregada na programação do FMS do Airbus A320 (MCDU).
A ordem correta para programação do MCDU é apelidada de D.I.F.S.R.I.P.P. pois segue uma sequência lógica de programação:
O FMC ainda alerta aos pilotos caso haja alguma informação importante calculada por ele. O cálculo de combustível restante e estimados de consumo atualiza-se constantemente, a depender de eventos ocorrendo durante a operação (por exemplo, ventos fortes de proa ou de cauda e desvios de formações meteorológicas). Se o combustível estimado, ao chegar ao destino, ficar perigosamente baixo ou abaixo do mínimo regulamentar, o FMC emite uma mensagem na caixa de escrita.
Sistema de Alerta e Anticolisão com o Tráfego (TCAS)
O Sistema de Alerta e Anticolisão com o Tráfego (Traffic and Alert Avoidance System – TCAS) é um aprimoramento originado de outros sistemas para, como o próprio nome diz, evitar colisões aéreas entre aeronaves. É o último recurso de segurança para prevenir colisões, uma vez que o correto é jamais duas aeronaves aproximarem-se a ponto de causar uma colisão. É de responsabilidade do piloto em comando evitar tal proximidade, assim como do controle de tráfego aéreo.
HISTÓRICO
Desde meados da década de 1950, diversas formas de evitar colisões aéreas foram estudadas, com esforços intensificados a cada colisão que ocorria. Grandes acidentes marcaram o período pré-implementação do TCAS, como a colisão entre um Boeing 727-200 da Pacific Southwest Airlines e um Cessna 172 pilotado por um aluno em instrução em 1978 e, oito anos depois, entre um Douglas DC-9 operado pela Aeromexico e um Piper Cherokee.
O primeiro dispositivo com proposta mais concreta foi o Beacon Collision Avoidance System, BCAS, um sistema baseado no transponder, que mais tarde, em 1981, foi renomeado para Airborne Collision Avoidance System, ACAS. Hoje, o único equipamento comercialmente disponível compatível com os padrões mínimos de operação exigidos pela Organização de Aviação Civil Internacional (OACI) é o TCAS. Desde primeiro de janeiro de 2005, todas as aeronaves com motor a reação, com peso máximo de decolagem acima de 5.700 kg, ou autorizadas a transportarem mais de 19 passageiros, devem ser equipadas com o TCAS II versão 7.0. A partir de primeiro de janeiro de 2017, para as mesmas aeronaves nas quais é obrigatório o uso da versão 7.0, foi necessário a atualização para a versão 7.1 (detalhada a seguir), a qual corrige erros da versão 7.0.
FUNCIONAMENTO
O TCAS funciona baseado no transponder. Esse equipamento tem capacidade de estabelecer uma conexão com um transponder (modo C ou modo S) instalado em outra aeronave, chamada de “invasora”. Ele constantemente interroga o outro sistema por dados de altitude, posição e velocidade e alimenta o TCAS com essas informações. A partir delas, o TCAS cria um mapa tridimensional ao redor da aeronave, exibindo para a tripulação quais são os tráfegos próximos em sua região, em uma tela presente no painel principal. Esse display varia de configuração, em algumas aeronaves é integrado ao ND, ou então em um mostrador próprio no painel.
Ele funciona independentemente de outros sistemas a bordo da aeronave (sistemas de navegação e computadores de bordo, por exemplo) e em solo (controle de tráfego aéreo). Entretanto, ele não funcionará contra aeronaves que não possuem equipamento transponder. Por isso, atualmente é proibido, por exemplo, ingresso de aeronaves sem equipamento transponder em espaço aéreo controlado.
O TCAS II emite dois tipos de alertas, os Avisos de Tráfego (Traffic Advisories – TA) ou Avisos de Evasão (Resolution Advisories – RA). As TA indicam a proximidade visual e sonoramente, a fim de fazer o piloto observar externamente pela aeronave invasora e prepará-lo para uma possível RA. A mensagem audível da TA é “Traffic! Traffic!”, ou seja, “Tráfego! Tráfego!”. Persistindo o conflito, a RA soará e será indicada nos instrumentos, dizendo basicamente ao piloto qual a margem de razão de subida ou descida que deve ser mantida para evitar a outra aeronave. Entretanto, como é possível uma ameaça de colisão iminente, a RA pode soar sem uma TA antecedendo-a.
A RA tem o objetivo de manter uma separação mínima de segurança, em torno de 300 a 700 pés, não de recuperar uma separação emitida pelo órgão de controle. As RA sobrepõem instruções dos controladores, que devem ser avisados pelos pilotos se estiverem seguindo uma RA.
// TCAS II Versão 7.1
Desde sua implementação, a versão 7.0 esteve sob monitoramento por partes das agências reguladoras mundo afora. Algumas RA causavam certa confusão nos pilotos sobre como ajustar-se à razão de subida ou descida. Com o alerta “Adjust vertical speed!” os pilotos aumentavam a razão ao invés de reduzi-la. Além disso, a versão 7.0 falhava em inverter o comando de manobra evasiva quando as aeronaves chegavam a 100 pés de distância. Isso poderia acontecer quando uma das aeronaves não cumpria com a RA, ou tentaria desviar-se da outra aeronave baseando-se em ordens do controle de tráfego aéreo ou contato visual.
Esta nova versão permite a aplicação da “lógica reversa”, onde além das ordens de ajuste de razão de descida ou subida, o equipamento instrui os pilotos a cessarem a manobra, nivelando a aeronave (substituindo de “Adjust vertical speed!” para “Level off, level off!”, ou seja, “Nivele, nivele!”). Essa lógica também