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Graduação | Livro Didático 27 Capítulo 2 Capítulo 2 Instrumentos magnéticos Seção 1 Magnetismo terrestre Documentos chineses do século XI noticiavam que forças magnéticas atuavam na superfície terrestre. A análise dos textos leva à conclusão de que os chineses já conheciam o fenômeno anteriormente, pois nada na documentação indica novidade acerca do tema1. Algumas forças podem interagir entre corpos independentemente de contato físico, como as forças gravitacionais e magnéticas. Nesses casos há a atuação de um campo para a transmissão dessas forças. A representação gráfica de campos magnéticos é usualmente composta de linhas de força que ligam os polos do ímã que sustenta o campo. Você deve ainda se lembrar das experiências com metais magnetizados e limalha de ferro em seus estudos anteriores. Quando um material é permanentemente magnetizado, temos um ímã, o qual não será necessariamente metálico. Hoje já temos ímãs de carbono (grafeno) capazes de sustentar um campo magnético em condições normais de temperatura e pressão2. Eletroímãs dependem do deslocamento de cargas elétricas ao redor de um núcleo para a produção de campo magnético. Esse é o caso da Terra, a qual se comporta como um eletroímã completo, com polos magnéticos e linhas de força. Figura 2.1 – Campo magnético Fonte: Shoaib et al. (2012) 3. O modelo mais aceito para explicar o magnetismo terrestre propõe que o campo magnético da Terra tem origem em correntes elétricas que surgem do atrito entre ferro e outros metais derretidos em seu núcleo. A interação entre o movimento de rotação do planeta, as correntes convectivas de magma no manto terrestre e as correntes elétricas resultam no campo magnético do nosso planeta. Estudos sobre campos magnéticos de outros planetas corroboram o modelo. Planetas com campos muito fracos ou inexistentes, como Vênus e Marte, giram muito devagar ou são muito frios em seu interior para a manutenção de correntes convectivas de magma. Já Júpiter e Saturno, dotados de campos magnéticos fortíssimos, giram rapidamente e contêm núcleos muito quentes4. Polaridade é uma das propriedades dos campos magnéticos. Polos iguais se repelem e polos opostos se atraem. Os corpos magnéticos apresentam polos que, por convenção, são designados sul e norte. Uma vez que a agulha de uma bússola é um corpo magnético, o polo norte da agulha será atraído pelo Polo Sul Magnético da Terra. Ocorre que o Polo Sul Magnético está próximo ao Polo Norte Geográfico do planeta e, por seu turno, o Polo Norte Magnético localiza-se nas cercanias do Polo Sul Geográfico5. É dessa forma que a agulha da bússola acompanha as linhas de força do campo magnético terrestre. Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Graduação | Livro Didático 28 Capítulo 2 Navegação Aérea Figura 2.2 – Polos magnéticos e geográficos S N PSG PNM PSGPNM Fonte: Adaptado de Franco e Rocha (2018) 6. As linhas de força mergulham na vertical nos polos magnéticos da Terra. Fosse permitido à agulha de uma bússola mover-se livremente e apontar para qualquer lugar, seu lado norte apontaria para baixo no polo magnético do hemisfério norte e o lado sul da agulha livre apontaria também para baixo se a bússola estivesse sobre o polo magnético localizado no território antártico. Agora, uma cautela: designar o polo magnético atualmente localizado no Oceano Ártico de Polo Magnético Sul é tecnicamente correto, mas muito pouco usual e pode causar confusão. Por isso, este livro didático, após a explicação tecnicamente correta, passa a adotar as designações mais frequentemente encontradas nas obras sobre navegação aérea, as quais, por convenção, localizam o Polo Norte Magnético (PNM) nas vizinhanças do Polo Norte Geográfico ou Verdadeiro (PNG/NV). Portanto, a partir desse ponto, entenda Polo Norte Magnético como uma pequena região no Hemisfério Norte. Inclinação magnética A descoberta da inclinação magnética merece ser creditada a Robert Norman, um hidrógrafo inglês do séc. XVII. Norman inseriu uma agulha magnetizada em uma pequena esfera de cortiça e em seguida ajustou o volume da esfera até que o conjunto agulha-cortiça adquirisse flutuabilidade neutra na água. Ao cuidadosamente colocar o conjunto em uma taça com água, a cortiça permaneceu no centro, nem submergindo nem emergindo 597. Todavia, a agulha logo se ajustou à linha de força do campo magnético da Terra e passou a apontar uma de suas extremidades, isto é, um de seus polos, uma vez que fora magnetizada, para o Norte e também para baixo. Veja na figura a seguir a demonstração da experiência de Norman: Figura 2.3 – Inclinação magnética Fonte: Gilbert (1600) 8. Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Graduação | Livro Didático 29 Capítulo 2 Navegação Aérea Norman havia descoberto a inclinação magnética. Nas regiões equatoriais, as linhas de força do campo magnético terrestre estão relativamente paralelas à superfície do planeta, fazendo a inclinação magnética ser nula ou diminuta. Já em latitudes maiores, onde as linhas de força penetram no solo, a inclinação magnética é correspondentemente mais pronunciada. Convencionou-se que quando o lado norte da agulha aponta para baixo, a inclinação é medida em graus positivos e, quando o lado sul da agulha aponta para o solo, a inclinação é negativa. Estude o fragmento de carta de inclinação mostrado na figura 2.4 e note as linhas que passam por pontos de igual inclinação magnética no Brasil. Figura 2.4 – Inclinação magnética no Brasil em 2015 Fonte: U.S.A. (2014) 9. Observe, ainda na figura 2.2, o desenho do ímã que representa a fonte do campo magnético. Note que o imã desenhado não é retangular. Tem seis lados e o lado superior não é paralelo ao lado inferior. Perceba também que a reta vertical tracejada, que representa o eixo de rotação da Terra, passa pelos polos geográficos e pelo centro do planeta e que o mesmo não ocorre com a linha que passa pelos polos magnéticos. Diferentemente dos polos geográficos, os polos magnéticos não são antipódicos, não são exatamente contrários e uma linha que os unisse não passaria pelo centro da esfera terrestre. Os polos magnéticos também não são fixos. Em 1831, James Clark Ross localizou o Polo Magnético Norte em território canadense (70,411ºN / 98,069ºW) e em 2008 sua posição foi registrada no Oceano Glacial Ártico (86,476ºN / 178,858ºW, movendo- se atualmente 55 km por ano no sentido NNW. Processo similar ocorre com o Polo Magnético Sul. Em que pese a velocidade do deslocamento do Polo Norte Magnético Norte não ser fixa e seu rumo variar, há modelos que podem prever com razoável precisão essas variações10. O afastamento do Polo Magnético Norte do Polo Norte Verdadeiro causa um fenômeno muito relevante para a navegação aérea e para a cartografia aeronáutica: a declinação magnética. Declinação magnética (Variation) Uma vez que o Polo Magnético Norte não ocupa a mesma posição que o Polo Norte Verdadeiro, uma linha pode ser traçada entre esses pontos. Naturalmente, tratar-se-á de uma linha curva, pois acompanha a superfície da esfera terrestre. Adicionando-se outra posição (P1) surge um triângulo esférico. Atenção: se as linhas do campo de força magnético que passam pelos polos magnéticos traçassem círculos máximos, o ângulo P1 teria o valor da Declinação Magnética, e mediria a distância angular entre o Polo Magnético Norte e o Polo Norte Verdadeiro11. Confira na figura a seguir, essa situação ideal: Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Graduação | Livro Didático 30 Capítulo 2 Navegação Aérea Figura 2.5 – Declinação Magnética: modelo ideal PNV P1 PMN Fonte: Elaboração do autor (2018). Note que nas proximidadesdo Polo Norte os valores de declinação magnética podem ser bem elevados. De outra forma, se P1 estivesse localizado nas vizinhanças do Círculo Polar Sul, o ângulo P1 seria menor, pois o triângulo PMN-PNV-P1 teria formato semelhante a um triângulo esférico isósceles mais alongado. Caso particular ocorre quando a posição de interesse (P1) está no prolongamento da linha que passa por PMN e PNV, ou seja, quando as três posições estão no mesmo meridiano: Figura 2.6 – Modelo Ideal para Declinação Magnética zero PNV P1 PMN Fonte: Elaboração do autor (2018). Todavia, a realidade magnética terrestre não é tão simples e as linhas de fluxo do campo magnético são sinuosas e irregulares em seus desvios. Não obstante, pode-se afirmar que a declinação magnética é o desvio ou diferença angular entre o segmento da agulha atraído pelo Polo Norte Magnético e a linha de meridiano que leva, por definição, ao Polo Norte Verdadeiro. A declinação magnética será Leste ou Oeste conforme o lado da agulha atraído pelo norte aponte para o Leste ou para o Oeste do meridiano que passa pela posição na qual está a agulha magnética. Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Graduação | Livro Didático 31 Capítulo 2 Navegação Aérea Figura 2.7 – Declinação Magnética Positiva e Negativa Fonte: Elaboração do autor (2018). A figura 2.7 mostra duas agulhas magnéticas, cada uma sobreposta a uma rosa dos ventos. Isso constitui um par de bússolas simples. É hora de uma rápida experiência mental, ainda considerando um modelo ideal de declinação magnética, útil somente para o fim de compreensão: Imagine-se que as duas bússolas estão em posições nas quais passa um meridiano. Concepção muito natural, pois existem infinitos meridianos, cabe relembrar; uma bússola a oeste do Polo Magnético Norte e outra a leste. Considere-se que o norte de cada rosa dos ventos esteja alinhado com o Norte Verdadeiro (geográfico). Nessas condições, a bússola posicionada a oeste do PMN indicará declinação leste, cujo valor convencionou-se ser positivo e a bússola posicionada a leste do PMN mostrará declinação oeste e negativa. Unindo-se os pontos da superfície terrestre cujos valores de declinação magnética são iguais, têm-se linhas de declinação magnética, as linhas isogônicas (mesmo ângulo). Uma linha isogônica particular é aquela que tem zero como valor de declinação magnética. Essa linha recebe a designação de linha agônica (sem ângulo). A figura a seguir mostra a declinação magnética no Brasil em 2015: Figura 2.8 – Declinação magnética no Brasil em 2015 Fonte: U.S.A. (2014) 12. Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Graduação | Livro Didático 32 Capítulo 2 Navegação Aérea É fácil perceber que as linhas de inclinação magnética são predominantemente horizontais, ao passo que as linhas de declinação são mormente verticais. Variação anual da declinação (anual variation rate of change) Existem cartas aeronáuticas que mostram a variação anual estimada da declinação magnética. Isso permite a atualização da carta mediante cálculos aritméticos simples. Observe os dois fragmentos de cartas aeronáuticas mostrados em seguida e que se referem ao Aeroporto Internacional de Ponta Porã, MS (SBPP): o fragmento da esquerda foi extraído de uma carta que descreve o circuito de tráfego do aeródromo (VAC-SBPP) e o da direita pertence a uma carta subida por instrumentos. Note que em 2007 a declinação magnética (variation) era de 14ºW no aeródromo e em 2018 passou a ser de 16ºW. O fragmento da direita é mais informativo e fornece a variação anual (VA) da declinação: 10’ W. Essa variação de 10’W, em que pese ser estimada, permite calcular que a declinação magnética em SBPP será de 17ºW em 2024, eis que em seis anos uma variação anual de 10’ resultará em um grau inteiro (1º = 60’). Experimente verificar se uma variação de 14ºW em 2007 evoluirá para 16º em onze anos (2018-2007). Figura 2.9 – Variação anual da declinação magnética em SBPP Fontes: Brasil (201113, 201814). Experimente verificar se uma variação de 14ºW em 2007 evoluirá para 16º em onze anos (2018-2007). Um alerta: cautela com a armadilha linguística entre variation, que significa declinação magnética, e variação (change/CHG), que remete à modificação anual do valor da declinação magnética. Seção 2 Instrumentos de orientação magnética Esta seção tratará das bússolas magnéticas, cujo funcionamento não difere muito daquelas construídas na idade do ferro chinesa, e suas variantes evolutivas modernas. Bússola magnética Frequentemente ignorada em aeronaves tecnicamente avançadas, a bússola magnética (magnetic compass) é, no entanto, um dos instrumentos mais relevantes à disposição do piloto: é o único que não depende de energia elétrica ou bombas de vácuo e continuará funcionando mesmo que todos os outros tenham falhado. Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Graduação | Livro Didático 33 Capítulo 2 Navegação Aérea Figura 2.10 – Bússola magnética Fonte: Take-Off (2010)15. A bússola magnética é composta de dois ou mais imãs articulados em um conjunto livre para alinhar-se com as linhas de força campo magnético terrestre. Ligado ao conjunto livre está um mostrador com marcações dos pontos cardeais (N-E-S-W) e marcações numéricas de 30 em 30 graus com o primeiro e último zero suprimido (030=3, 060=6, 120=12...). As marcações gráficas são compostas de linhas verticais espaçadas em cinco ou dez graus. Se o mostrador (card) fosse aberto, seria assim sua aparência: Figura 2.11 – Mostrador de bússola magnética N 33 30 W 24 21 S 15 12 L 6 3 ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו ӏ ו Fonte: Elaboração do autor (2018). O conjunto formado por mostrador e ímãs é montado em uma estrutura cujo centro de gravidade repousa sobre uma haste vertical contida em uma câmara. A câmara é repleta de líquido lubrificante e amortece as oscilações do mostrador. Um diafragma com um orifício para o exterior permite a compensação da pressão interna da câmara que varia conforme altitude e temperatura16. Figura 2.12 – Conjunto mostrador no interior de câmara de bússola magnética Fonte: Adaptado de Schaefer (2018) 17. Na parte inferior direita da figura 2.12, o botão de ajuste de correção de erros induzidos por campos magnéticos internos; ao centro, o conjunto mostrador; à direita, como formato de sanfona, o diafragma (câmara aneroide) e à esquerda, lente e placa transparente de vedação. Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Graduação | Livro Didático 34 Capítulo 2 Navegação Aérea Figura 2.13 – Conjunto mostrador E N Pino de sustentação Imã Fonte: Adaptado de New Zealand ([2018]) 18. Os equipamentos elétricos criam campos magnéticos que perturbam o funcionamento da bússola. Esse problema é corrigido através de ajuste feito pela movimentação de um par de pequenos ímãs ligados a parafusos que os fazem deslizar dentro da câmara que contém o mostrador flutuante. Tal perturbação nem sempre é inteiramente corrigível e é designada por desvio bússola ou deviation19. Outro erro que merece atenção é aquele causado pela inércia do conjunto mostrador durante acelerações e desacelerações. Erros de aceleração e desaceleração Também chamadas de bússolas magnéticas de leitura direta (direct reading compasses), as bússolas magnéticas simples apresentam erros de aceleração e desaceleração. Dois fatores se combinam para causar tais erros. Um é a tendência do conjunto mostrador em manter a mesma velocidade, isto é, sua inércia. O outro fator é o ajuste do conjunto mostrador à inclinação magnética presente. Por acompanhar as linhas de força do campo magnético terrestre, o lado sul do conjunto mostrador resta inclinado para baixo no hemisfério sul e inclinado para cima no Hemisfério Norte. Nas regiõesequatoriais não há efeito notável da inclinação magnética no conjunto mostrador. A figura a seguir mostra, na parte superior, um conjunto mostrador situado em região de inclinação magnética zero (equatorial). Note que o imã está na horizontal e o pino que sustenta o conjunto mostrador está alinhado com o centro de gravidade do conjunto mostrador. A aeronave voa em velocidade constante no sentido Leste (letra “E” na seta). Figura 2.14 – Conjunto mostrador em velocidade constante e em região equatorial N S Fonte: Adaptado de New Zealand ([2018]) 20. Em segundo momento, a parte inferior da figura 2.15 demonstra o efeito da inclinação magnética em um conjunto mostrador de uma bússola acelerando no Hemisfério Norte. O conjunto está inclinado, pois acompanha determinada inclinação magnética. Observe que, por causa da inclinação magnética, o centro de gravidade do conjunto mostrador está deslocado levemente à direita do pino de sustentação P. Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Graduação | Livro Didático 35 Capítulo 2 Navegação Aérea Consequentemente, há mais massa do imã à direita do pino de sustentação do conjunto mostrador (parte tracejada do imã). Nessa configuração, quando a aeronave acelera, a parte do imã que está à direita do pino de sustentação tende, por inércia, a permanecer na mesma posição e, uma vez que detém mais massa que a parte que está à esquerda do pino de sustentação, força o conjunto mostrador a girar no sentido horário, sem que a aeronave tenha realmente alterado seu rumo. Em uma desaceleração, com a aeronave voando para leste, o conjunto mostrador apresentaria desvio no sentido anti-horário. Figura 2.15 – Acelerando para Leste, no Hemisfério Norte, região não equatorial N S Fonte: Adaptado de New Zealand ([2018]) 21. Destarte, quando no Hemisfério Norte e voando para Leste, a aceleração causará um desvio da bússola em alguns graus para o Norte e a desaceleração causará desvio para o Sul. O mesmo efeito ocorrerá se a aeronave estiver voando no sentido oeste, eis que agora, em que pese o sentido inverso, a inclinação norte fará com que o centro de gravidade do conjunto mostrador se posicione levemente à esquerda do pino de sustentação. Efeito oposto ocorre no Hemisfério Sul: aceleração causa desvio aparente para o Sul e desaceleração causa desvio aparente para o Norte. Um recurso mnemônico apreciável se apresenta no jogo de vocábulos ANDS/SAND. Voando no Hemisfério Norte, ANDS ajuda a relembrar: Aceleração (desvio) para o Norte, Desaceleração para o Sul. Já voando no Hemisfério Sul, SAND é a solução: Sul na Aceleração, Norte na Desaceleração. As curvas que a aeronave executa também provocam erros na bússola. Há medidas mitigadoras desses erros, como apontado em seguida. Erros de curva Durante curvas coordenadas (sem derrapagem), tanto o conjunto mostrador quanto os ocupantes da aeronave reagem como se houvesse um vetor gravidade alinhado com o eixo vertical da aeronave. Consequentemente, durante a curva coordenada, aumenta o desalinhamento do conjunto mostrador em relação ao plano horizontal. Vale dizer, soma-se ao desalinhamento causado pela inclinação magnética o desvio em relação ao plano horizontal causado pela curva da aeronave. Como visto no estudo dos erros de aceleração e desaceleração, em regiões nas quais há inclinação magnética significativa, o centro de gravidade do conjunto mostrador resta em desalinho com o eixo do pino de sustentação. Por essa razão, quando a aeronave traça uma curva, a força centrífuga causada pela trajetória em curva atuará com maior efeito na parte do conjunto mostrador que abriga o centro de gravidade (que está deslocado). Tal efeito é maior em curvas para o Setor Norte e para o Setor Sul e mínimo em curvas que terminam em orientação Leste ou Oeste. O valor do erro resultante depende de algumas variáveis: proa magnética, sentido da curva (esquerda ou direita) o ângulo de inclinação (bank angle, roll) das asas, o hemisfério e a inclinação magnética local. Proa magnética é a direção – expressa em graus contados a partir do Norte Magnético – em que aponta o eixo longitudinal da aeronave22. Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Graduação | Livro Didático 36 Capítulo 2 Navegação Aérea A próxima ilustração apresenta uma rosa dos ventos para proa inicial e final (magnéticas), valores de correção aproximada e recursos mnemônicos. Começando por esses últimos23: Voando no Hemisfério Norte, pode ser usado o tetragrama UNOS como ferramenta de memorização. Underturn heading through North and Overturn heading through South. Atenuar, abrandar a proa que aparece no mostrador nas curvas para o Norte e acentuar, exceder a proa quando curvando para o Sul. Voando no Hemisfério Sul, convém lembrar da locução ONUS. Overturn heading through North and Underturn heading through South. Acentuar a proa mostrada na bússola quando curvando para o Norte e abrandá-la quando curvando para o Sul. Notável a rosa dos ventos na faixa externa da figura, com marcações com 3 algarismos e espaçadas de 30 em 30 graus (000, 030, 060 ... 300, 330). Em oposição às marcações com três algarismos, na parte interna, há indicações de zero, dez, vinte ou trinta graus. Tais indicações mostram quantos graus devem ser acrescentados ou subtraídos da proa desejada para ajustar a curva e corrigir o erro dela decorrente. Figura 2.16 – Diagrama de compensação do erro de curva Fonte: Adaptado de Aviation Security Service (2019) 24. Tome-se o exemplo de uma aeronave voando no Hemisfério Sul, com proa 320 e que deve iniciar uma curva à esquerda e estabilizar na proa 270: nenhuma correção se faz necessária (há o número zero em oposição à proa 270). Uma vez que os erros de curva não se manifestam nas direções Leste/Oeste. Outro exemplo, ainda acerca de aeronave voando no Hemisfério Sul: aeronave sob vetoração, voando na proa 120, é orientada pelo controle de tráfego a efetuar curva à esquerda e estabilizar na proa 030. Espera-se que o piloto continue curvando até que a bússola indique 010 e estão pare de curvar. Tão logo pare de curvar, a indicação da bússola deslizará lentamente para 030. Assim o piloto deve proceder porque quando se voa no Hemisfério Sul e se efetua curva à esquerda para a proa 030, a curva deve continuar por mais vinte graus aparentes, como mostrado no diagrama, para compensar o erro de curva. Não são todas as bússolas magnéticas que apresentam erros de curva ou de aceleração/desaceleração. As bússolas magnéticas de cartão (mostrador) vertical não padecem desses defeitos. Bússola de cartão vertical Uma das dificuldades de leitura das bússolas magnéticas de câmara molhada, isto é, aquelas cujo conjunto mostrador está mergulhado em um líquido, jaz no fato de a parte do mostrador que está mostrando a proa magnética ter seu substrato físico orientado para o sentido oposto. Tal característica dificulta leitura durante curvas por ser contraintuitiva. A próxima ilustração ajudará a entender o problema. Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Graduação | Livro Didático 37 Capítulo 2 Navegação Aérea Figura 2.17 – Indicação contraintuitiva do conjunto mostrador Fonte: Puddy (2002)25. A pequena aeronave voa para Norte e a parte escura da agulha magnética aponta igualmente para o Norte. Já a letra N, indicadora da proa, está inscrita no lado Sul do mostrador. Conceba-se que um piloto iniciante, voando na proa do Norte Magnético receba instrução de voar na proa 060. Ele poderá ficar inclinado a efetuar curva à esquerda, quando deveria curvar à direita, porque a marcação 060 está à esquerda no conjunto mostrador. É fácil para o iniciante iniciar uma curva para o lado errado porque o cartão do conjunto mostrador tem asmarcações invertidas26. Já as bússolas de cartão vertical não oferecem essa desvantagem. Nelas, o mostrador está na vertical, há uma representação do perfil da aeronave e o cartão gira de forma intuitiva27. Figura 2.18 – Vertical card compass Fonte: Flightillusion (2019) 28. Vertical card compasses funcionam sem câmara molhada, o mostrador é girado por um conjunto de engrenagens. Esse desenho permite leitura rápida, compreensão facilitada do curso presente e previsão imediata do sentido da curva a ser eventualmente feita. Os efeitos negativos de aceleração e de curva são grandemente reduzidos nesse tipo de bússola magnética29. Giro direcional ou bússola giroscópica Instrumento de apresentação similar à bússola de navegação terrestre, o giro direcional indica a proa da aeronave de forma mais estável, sem as oscilações da bússola magnética. O emprego de um giroscópio acoplado a um cartão de bússola (rosa dos ventos) é que garante a ausência de oscilações durante o voo através de massas turbulentas de ar e permite que curvas mais precisas possam ser traçadas, sem os prejuízos causados pelos erros de aceleração, de inclinação magnética e de curva. Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Graduação | Livro Didático 38 Capítulo 2 Navegação Aérea Figura 2.19 – Giro direcional (bússola giroscópica) Fonte: Sigma-tek (2019) 30. A informação acerca da proa presentemente voada e colhida junto à bussola magnética e inserida mediante o manejo do botão PUSH. Entretanto, devido ao fenômeno da precessão do rotor do giroscópio, falha intrínseca nesse tipo de dispositivo, causada pelo atrito31, erros vão paulatinamente se acumulando, fato que torna necessário o reajuste periódico da proa mediante nova consulta à bússola magnética (cheque cruzado, a cada 15 minutos, aproximadamente32). Note-se que o giro direcional não é propriamente uma bússola, como uma de suas designações sugere, na medida em que não detecta o Norte Magnético, mas tão somente o registra. O botão HDG REF serve para informar a proa desejada ao piloto automático (quando este estiver acionado) ou para meramente destacar a próxima proa a ser tomada. Também modernamente chamado de Heading Indicator (HI), free gyro, Directional Gyro (DG) e de Directional Indicator (DI), o dispositivo só funciona com o motor acionado pois o giroscópio precisa de alimentação. Uma bandeira surge no visor quando há pane ou desligamento do giroscópio. Sistema de bússola giromagnética O sistema de bússola giromagnética pode fornecer, além da orientação (proa), o rumo magnético estabilizado por giroscópio. O rumo magnético e a orientação são obtidos por um detector de fluxo vinculado a um giro direcional localizado no compartimento eletrônico. Antes de abordar a composição do sistema em maior grau de detalhamento, cabe o estudo das definições de proa (heading) e de rumo (course). Proa é a orientação apontada pelo eixo longitudinal de uma aeronave. A proa é expressa em graus medidos a partir do Norte, no sentido horário, o qual poderá ser geográfico, magnético ou da bússola33. O Norte da bússola é aquele que desvios próprios, específicos do equipamento. Rumo é a orientação, em determinado momento, de uma rota já traçada ou ainda a percorrer34. O rumo é expresso do mesmo modo que a proa. Note-se que uma aeronave pode estar voando em determinado rumo e com proa dele distinta. Basta haver vento lateral para que isso ocorra com aeronaves de asa fixa. Helicópteros o fazem com frequência. Figura 2.20 – Proa e Rumo Proa 045 Rumo 090 Fonte: Elaboração do autor (2019). Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Graduação | Livro Didático 39 Capítulo 2 Navegação Aérea O sistema é composto pelos seguintes elementos principais: detector de fluxo (válvula de fluxo); unidade acopladora; giro direcional; indicador radiomagnético (RMI - Radio Magnetic Indicator); indicador de curso (HSI - Horizontal Situation Indicator). A válvula de fluxo detecta a direção de um campo magnético e revela o azimute do seu vetor35. Os dispositivos internos que a compõem se energizam de forma diferente de acordo com a orientação da aeronave na superfície do planeta, captando fluxos magnéticos de forma diversa. Após processamento digital e amplificação, as informações acerca do vetor do fluxo magnético são levadas a um giro direcional por intermédio da unidade acopladora, dispositivo capaz de corrigir (atualizar) a informação lida no giro direcional na medida das modificações na orientação magnética detectadas pela válvula de fluxo. A unidade acopladora (slaving accessory) contém dispositivos eletromecânicos e de eletrônica digital capazes de promover a integração forçada entre o giro direcional e o detector de fluxo. A locução inglesa slaving designa propriamente uma das funções da unidade acopladora: sujeitar, escravizar o giro direcional às atualizações da direção do vetor do campo magnético terrestre detectadas pela válvula de fluxo36. Entre os instrumentos de navegação hoje considerados hoje considerados tradicionais37 está o indicador radiomagnético (RMI). Essa ferramenta combina giro direcional com sistema de orientação que aponta para uma antena emissora de ondas de rádio. A antena pode estar a bordo de uma aeronave, de navio ou estar fixa no solo. Quando baseada no solo e destinada à orientação de aeronaves, faz parte de uma ferramenta designada por auxílio à navegação38. O indicador de curso ou indicador de situação horizontal (HSI) é instrumento de navegação pictórico, isto é, ferramenta que oferece uma representação visual imediata da localização da aeronave em relação a um curso escolhido39. Seguindo tendência já estabelecida de se combinar diversas funcionalidades em um mesmo mostrador, o HSI fornece orientação magnética estabilizada por giroscópio, localização de determinado rumo magnético tomado a partir de um auxílio à navegação, assim como posições relativas ao perfil de descida e ao eixo da pista durante a condução de aproximações de precisão por instrumentos. Diferentemente de bússolas magnéticas ou astronômicas40 (sim, existem bússolas que apontam o Norte Verdadeiro quando o observador mira determinados astros), os componentes RMI e HSI do sistema de bússola giromagnética não são somente instrumentos de orientação, mas também de localização pictórica. Nesse sentido, é razoável afirmar que instrumento de navegação é espécie que comporta dois gêneros ou funções: instrumentos de orientação (para aonde se vai ou se aponta) e de posicionamento (onde se está). Soluções de navegação mais sofisticadas combinam as duas funcionalidades em um mesmo mostrador digital. Pela sua importância na compreensão da arte da navegação aérea, os instrumentos de posicionamento tradicionais introduzirão, no próximo capítulo, o estudo de sistemas de navegação mais atuais. Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Vitória Wilamil Graduação | Livro Didático 40 Referências Bibliográfica 1 COLE, George H. A.; WOOLFSON, Michael M. Planetary science: the science of planets around stars. Bristol: InstituteOfPhysicsPublishing, 2002. 506 p. 2 RAMOS, Carol. Ímãs sem metais: carbono magnético. 2018. Disponível em: http://www.magtek.com.br/ blog/imas-sem-metais-carbono-magnetico/. Acesso em: 25 maio 2018. 3 SHOAIB, Urwa et al. Magnetism: reflectiveessayonmagnetism. 2012. Disponível em: http://prepii-t.blogspot. com. Acesso em: 30 maio 2018. 4 ARNY, Thomas T.; SCHNEIDER, Stephen E. Explorations: an introduction to astronomy. 8. ed. New York: Mcgraw Hill, 2017. 585 p. 5 PICAZZIO, Enos et al (Org.). 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