Como funcionam os spoilers de aeronaves e freios de velocidade?

Os painéis do spoiler, quando estendidos no ar, atuam também como freios de velocidade que ajudam a aumentar a razão de descida da aeronave.

(Foto: Magma Aviation)

Os spoilers são painéis nas asas que sobem durante os pousos para descarregar sustentação, o que ajuda a aumentar a eficiência da frenagem. Eles também aumentam o arrasto da aeronave, o que ajuda na frenagem aerodinâmica.

Os painéis do spoiler, quando estendidos em voo, atuam como freios de velocidade que ajudam a aumentar a razão de descida da aeronave. Eles também podem ser desviados diferencialmente, para rolar a aeronave.

Os tipos de spoilers em aeronaves

Existem dois tipos principais de spoilers. Eles são spoilers de solo e spoilers de voo. Os spoilers de solo são usados ​​apenas no solo, enquanto os spoilers de voo são usados ​​tanto no solo quanto em voo.

Para dar um exemplo, o Boeing 737 tem 12 superfícies de spoiler, das quais apenas quatro são spoilers de solo dedicados. O restante dos oito spoilers são spoilers de voo. No Airbus A320 , há um total de 10 superfícies de spoiler. Dos 10, apenas dois spoilers são spoilers de solo dedicados.

Controles do spoiler do Boeing 737 (Imagem: Boeing 737 FCOM)

No ar, os spoilers de voo podem ser usados ​​como freios de velocidade e spoilers de rolagem.

Como funcionam os spoilers

A atuação de spoilers ou speed brakes em voo provoca uma redução na sustentação das asas, o que faz com que a aeronave desça mais rapidamente. Eles são úteis em emergências que exigem uma taxa de descida muito alta. Eles também podem ser usados ​​pelos pilotos para gerenciar seus perfis de descida.

Quando os aviões descem, eles convertem energia potencial (altura) em energia cinética (velocidade). O que isso significa é que, à medida que uma aeronave desce cada vez mais rápido, há um inevitável aumento na velocidade. Se um piloto quiser aumentar sua razão de descida mantendo a velocidade em um valor baixo (isso pode acontecer devido a restrições de velocidade impostas pelo controle de tráfego aéreo), ele pode estender os spoilers.

Ao fazer isso, há uma perda repentina de sustentação que aumenta a razão de descida e, ao mesmo tempo, o arrasto dos painéis do spoiler ajuda a reduzir a velocidade da aeronave.

Quando usados ​​em roll, os spoilers são conhecidos como roll spoilers. Os spoilers de rolagem desviam diferencialmente, o que ajuda a inclinar a aeronave. Por exemplo, se os pilotos quiserem inclinar ou rolar a aeronave para a direita, os spoilers da asa direita se estendem enquanto os spoilers da asa esquerda permanecem retraídos. Isso faz com que a asa direita perca sustentação e a aeronave se incline para a direita.

Asa de um Airbus A330 com os spoilers estendidos (Foto: Getty Images)

Durante o pouso e no caso de uma decolagem rejeitada, os spoilers podem ser estendidos no solo para despejar o elevador, o que aumenta a carga nas rodas. Isso torna os freios das rodas mais eficazes. Quando acionados no solo, os spoilers de solo e de voo se estendem.

O A220 com os spoilers ativados (Foto: Airbus)

Existem também aviões com freios a ar. Normalmente, os freios a ar são encontrados na cauda da aeronave e não afetam diretamente a sustentação da aeronave. Eles são usados ​​apenas para aumentar o arrasto da aeronave, o que, por sua vez, reduz sua velocidade. Eles podem ser estendidos e usados ​​durante a aproximação e até o pouso.

BAe 146 da Eurowings (Foto: Adrian Pingstone por Wikimedia)

Existem dois aviões comumente conhecidos com esse recurso. Um é o BAe 146 e o ​​outro é o Fokker 100.

Como os spoilers são controlados e operados

No cockpit, os spoilers podem ser estendidos ou retraídos por uma alavanca de controle do spoiler. Na maioria das configurações do cockpit, os pilotos são obrigados a mover a alavanca do spoiler para trás para estendê-los e mover a alavanca para frente para retraí-los.

Durante o voo, o movimento da alavanca apenas estende os spoilers de voo, enquanto os spoilers de solo permanecem bloqueados. Quando usados ​​como freios de velocidade, os spoilers se estendem simetricamente em ambas as asas. Para dar um exemplo, no A320, os spoilers 2, 3 e 4 atuam como freios de velocidade. Assim, quando o piloto os estende movendo a alavanca do spoiler para trás, os painéis do spoiler número 2, 3 e 4 da asa esquerda e direita sobem.

Em algumas aeronaves, se a superfície do spoiler em uma asa não se estende, o mesmo spoiler na outra asa é automaticamente inibido. Isso evita uma condição de assimetria do spoiler que pode deteriorar as características de manuseio da aeronave.

Alavanca do freio de velocidade (Imagem: Airbus A380 FCOM)

Os spoilers de rolagem são ativados automaticamente com entradas do piloto no manche ou no side stick. Em aeronaves não fly-by-wire, o controle de rolagem é dividido. A coluna de controle de um piloto controla o aileron, que é o controle primário para a rolagem, e a coluna de controle do outro piloto controla os spoilers de rolagem. Na maioria das aeronaves convencionais, ambos os controles são interconectados de forma que a entrada em qualquer coluna de controle mova tanto o aileron quanto os spoilers.

Porém, quando há um travamento nos controles, a força aplicada em um dos controles libera a interligação e permite que o lado não travado controle a aeronave. Por exemplo, se os ailerons estiverem conectados aos controles do capitão e ficarem presos, a força aplicada ao controle do copiloto remove a conexão e permite que o copiloto controle a rolagem através das superfícies do spoiler.

No Boeing 737, por exemplo, o manche do capitão está conectado aos ailerons, enquanto o do copiloto está conectado aos spoilers de rolagem.

Cockpit de um Boeing 737-9 MAX - A coluna de controle é usada para controlar o pitch and roll (Foto: Joe Kunzler)

Em operações normais, o movimento do mecanismo de controle do aileron movimenta os spoilers. Existe uma ligação mecânica entre as hastes de controle do aileron e os controles do spoiler. Quando uma certa quantidade de rotação da roda de controle é aplicada, os spoilers surgem junto com os ailerons, o que ajuda a aumentar a taxa de rolagem da aeronave.

Em aeronaves fly-by-wire, os spoilers são comandados pelos computadores de controle de voo.

Automação de spoiler

Ao se aproximar para um pouso ou para preparar a aeronave para uma decolagem rejeitada, os spoilers podem ser armados para serem estendidos automaticamente. Para armar os spoilers, os pilotos são obrigados a mover a alavanca de controle do spoiler para a posição de braço. Quando armados, os spoilers surgem quando certas condições da aeronave são atendidas. Diferentes fabricantes de aeronaves têm condições diferentes, mas, na maioria dos casos, envolve a detecção da aeronave no solo. Essa detecção é feita pelos interruptores de Peso sobre Rodas (WoW) que são ativados quando os trens de pouso principais tocam.

Alavanca de freio de velocidade do Boeing 737 (Imagem: Boeing 737 FCOM)

Se os pilotos se esquecerem de armar os spoilers para o pouso, existe um mecanismo automático de extensão do spoiler. Isso geralmente inclui a ativação do empuxo reverso nos motores e, às vezes, surge automaticamente quando as rodas giram até uma certa velocidade durante o pouso.

Nas aeronaves Airbus, existe um recurso chamado Phased Lift Dumping (PLD). Na maioria das aeronaves Airbus, os spoilers se estendem apenas quando ambas as rodas principais tocam o solo. No entanto, quando o PLD está ativo, há uma extensão parcial do spoiler quando apenas um trem de pouso principal faz contato com a pista. Isso permite um pouso mais suave do outro trem de pouso principal.

Assim que o outro trem de pouso principal tocar o solo, a extensão total do spoiler é comandada. No Airbus A380, a extensão total do spoiler ocorre quando três rodas de pouso principais fazem contato com a pista.

Aterrissagem de um Airbus A320 da Air India (Foto: Airbus)

A inibição automática do spoiler

Os spoilers são retraídos automaticamente se as alavancas de empuxo forem avançadas. Isso pode ocorrer se um piloto iniciar uma arremetida após o toque das rodas principais. Isso permite que a aeronave funcione durante a arremetida sem perder sustentação.

Em aeronaves modernas, se o piloto mover as alavancas de empuxo ao máximo em voo com a alavanca de controle do spoiler não retraída, os spoilers se retraem automaticamente. Essa inibição continuará até que o piloto afaste as alavancas de potência da posição máxima e redefina a alavanca de controle do spoiler. Além disso, algumas aeronaves inibem os freios de velocidade ou reduzem seu ângulo máximo de deflexão com uma certa quantidade de flaps estendidos. Isso evita golpes aerodinâmicos excessivos nos flaps.

Com informações do Simple Flying