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quinta-feira, 4 de abril de 2024

Asa do avião pode bater até quatro metros para cima e para baixo no voo

Estrutura onde foram realizados os testes da asa do Airbus A350, em 2012 (Foto: Airbus)
Não estranhe se você estiver voando e, ao olhar pela janela, veja seu avião "batendo a asa", parecido com o movimento de um pássaro. Essa oscilação pode chegar a quatro metros em algumas situações.

É evidente que um avião comercial não funciona como uma ave, mas é esperado que a ponta de sua asa se flexione para cima e para baixo para garantir a segurança de sua estrutura e de todos a bordo.

Essa superfície da aeronave tem uma boa elasticidade, o que é desejável por vários motivos. O principal deles é suportar o peso e as forças às quais o avião estará submetido durante o voo.

Caso a asa fosse demasiadamente rígida, poderia rachar ou, até mesmo se quebrar. Como ela tem uma certa flexibilidade, garante que esse risco esteja distante de se tornar realidade.

Voo mais confortável


Esse movimento também acaba absorvendo o excesso de vibração que seria causado caso o impacto do ar sobre a superfície fosse transmitido totalmente para a fuselagem da aeronave. Assim, essa flexão evita que o avião chacoalhe com mais intensidade do que qualquer um a bordo gostaria de sentir.

Por isso é normal ver a asa se mexendo até cerca de quatro metros para cima e para baixo durante um voo comercial, dependendo do avião. Mas isso não é sinal de risco, já que a estrutura do avião foi planejada e testada para aguentar isso.

Veja como a asa do avião se mexe durante o voo:


Comparativo mostra como a asa se mexe durante a decolagem:


Testes


Antes de voar, os aviões são submetidos a testes exaustivos. Alguns deles, inclusive, são destrutivos, com objetivo de saber até quanto a aeronave aguentaria em uma situação de risco extremo.

Um desses testes é o de flexão da asa, realizado para saber até quanto de carga ela é capaz de suportar. O Boeing 787 Dreamliner, um dos maiores aviões comerciais do mundo, realizou no ano de 2010 um teste estrutural extremo, para analisar qual a carga seu corpo aguentaria.

Teste realizado com o Boeing 787 Dreamliner mostra o quanto a asa de um avião
pode ser flexionada (Foto: Jennifer Reitz/Boeing)
Foram aplicadas forças 150% maiores que a mais extrema condição que um avião possa enfrentar em um voo. Ao todo, elas foram flexionadas 7,6 metros para cima, isso sem levar em conta que elas ainda são capazes de curvarem um pouco para baixo também, e tudo isso sem quebrar.

Para realizar esse teste, diversos cabos são presos em toda a asa, assim como são instalados diversos sensores. Em seguida, esses cabos são puxados para aplicar a força necessária para testar a estrutura.

Nas últimas décadas, não há registro de acidentes envolvendo o rompimento de uma asa em voo, mais uma prova da segurança envolvida na fabricação e manutenção dessa superfície. 

Veja como foi feito o teste de flexão da asa do Boeing 777 (em inglês):


Gerente de testes do A350XWB ES mostra como o avião é levado à prova em solo (em inglês):


Por Alexandre Saconi (UOL)

segunda-feira, 1 de abril de 2024

O que é o TCAS e como funciona?

Uma olhada em como a tecnologia ajuda a evitar que as aeronaves se aproximem demais umas das outras.


Com a segurança sendo primordial em toda a aviação, várias medidas estão em vigor para manter as aeronaves separadas no ar. Um exemplo é um sistema independente de prevenção de colisões conhecido como TCAS. Mas o que exatamente é isso e como funciona?

Separação vertical


A separação vertical refere-se à quantidade de altitude entre duas aeronaves no momento em que seus caminhos se cruzam. A quantidade necessária de separação vertical entre aeronaves é ditada pela Organização da Aviação Civil Internacional ( ICAO ). Formado em Montreal, Canadá, em abril de 1947, este é um órgão das Nações Unidas responsável por estabelecer "os princípios fundamentais que permitem o transporte aéreo internacional".

Um mínimo de 1.000 pés de separação vertical é necessário entre duas aeronaves (Foto: Getty Images)
A ICAO afirma que, de acordo com as Regras de Voo por Instrumentos (IFR), as aeronaves devem manter uma separação vertical não inferior a 1.000 pés de altitude. Isso se aplica a aeronaves voando a 29.000 pés ou abaixo. Aeronaves acima desta altitude geralmente requerem uma separação vertical de 2.000 pés ou mais. Certos corredores de alta capacidade estão isentos disso sob Separação Vertical Mínima Reduzida (RVSM). Nesses casos, a separação vertical mínima permanece em 1.000 pés.

A ICAO exige que todas as aeronaves com peso máximo de decolagem (MTOW) superior a
5.700 kg sejam equipadas com TCAS (Foto: Getty Images)
Os controladores de tráfego aéreo são geralmente responsáveis ​​por garantir que as aeronaves mantenham um grau adequado de separação vertical. No entanto, nos casos em que parece que uma colisão no ar pode ser possível, um sistema conhecido como TCAS também entra em ação.

Como funciona o TCAS?


TCAS significa Traffic Collision Avoidance System, e seu objetivo é minimizar o risco de colisões no ar entre aeronaves. A ICAO exige que todas as aeronaves com capacidade superior a 19 passageiros estejam equipadas com esta medida de segurança. A regra também se aplica a aeronaves com peso máximo de decolagem (MTOW) superior a 5.700 kg.

Trabalhando independentemente do controle de tráfego aéreo, o TCAS usa os sinais do transponder das aeronaves próximas para alertar os pilotos sobre o perigo de colisões no ar. Ele faz isso construindo um mapa tridimensional do espaço aéreo pelo qual a aeronave está viajando. Ao detectar os sinais do transponder de outras aeronaves, ele pode prever possíveis colisões com base nas velocidades e altitudes dos aviões que passam pelo espaço aéreo em questão.

O TCAS usa os sinais do transponder da aeronave próxima para alertar os pilotos
sobre o perigo de colisões no ar (Foto: Getty Images)
Se o TCAS detectar uma possível colisão, ele notificará automaticamente cada uma das aeronaves afetadas. Nesse caso, ele iniciará automaticamente uma manobra de prevenção mútua. Isso envolve o sistema informando as tripulações da aeronave em questão de forma audível e visível para subir ou descer de uma maneira que garanta que, quando seus caminhos se cruzarem, eles não se encontrem.

Um acidente que poderia ter sido evitado


Em 12 de novembro de 1996, a colisão aérea mais mortal do mundo ocorreu perto da capital da Índia, Nova Délhi. Um Boeing 747 da Saudia partiu de Delhi enquanto um Kazakhstan Airlines Ilyushin Il-76TD descia para pousar na capital.

A aeronave Saudia recebeu permissão do ATC para subir para 14.000 pés, enquanto o avião do Cazaquistão foi liberado para descer para 15.000 pés. Os controladores acreditavam que ambos os aviões passariam um pelo outro com segurança devido a uma separação de 1.000 pés entre eles.

O Boeing 747 da Saudia envolvido na colisão no ar perto de Delhi em 1996
(Foto: Andy Kennaugh via Wikimedia Commons)
Mas momentos depois, as duas aeronaves colidiram ao entrar em uma nuvem espessa, matando todas as 349 pessoas a bordo. Uma investigação pós-acidente sugeriu que os pilotos do Kazhak não entenderam as instruções do ATC e desceram abaixo da altitude atribuída.

Após o incidente, as autoridades de aviação indianas tornaram obrigatório que todas as aeronaves operadas em seu espaço aéreo fossem equipadas com TCAS.

Catástrofe como consequência da confusão


No entanto, o TCAS não é um sistema perfeito. Em 2002, um Tupolev Tu-154 e um Boeing 757F colidiram sobre Überlingen, na Alemanha, resultando na morte de todos os 71 ocupantes das duas aeronaves. A causa do acidente foi a confusão entre as instruções fornecidas pelo controle de tráfego aéreo e o TCAS.

Um Boeing 737 da GOL se envolveu em uma colisão aérea em 2006 (Foto: Lukas Souza)
Especificamente, a tripulação do Tupolev desconsiderou as instruções do TCAS em favor do controle de tráfego aéreo local. Enquanto isso, a tripulação do Boeing seguiu o conselho do TCAS, não tendo sido instruída pelo ATC. Como tal, ambas as aeronaves desceram (em vez de uma descendo e uma subindo conforme o TCAS) e posteriormente colidiram.

O acidente foi a segunda colisão aérea mais mortal do século 21, atrás do voo 1907 da GOL . Este voo, operado por um Boeing 737, colidiu com um jato particular Legacy da Embraer sobre o Brasil em setembro de 2006. ter seu transponder ativado no momento do acidente, tornando-o invisível para o TCAS do GOL 737. Todos os 154 ocupantes do 737 perderam a vida, embora o Embraer tenha conseguido pousar com segurança apesar dos danos, sem ferimentos em seus sete ocupantes.

Edição de texto e imagens por Jorge Tadeu com informações da Simple Flying

quarta-feira, 27 de março de 2024

Documentos, vacinação e raças restritas: saiba como viajar de avião com cães e gatos

Especialista explica como viajar de avião com cães e gatos e diferenças entre companhias e destinos.

Países têm regras distintas para embarques dos animais domésticos (Freepik)
Encontrar alguém confiável para cuidar do pet durante o período fora ou levá-lo na viagem e arriscar a saúde do bichano? Esse é o dilema vivido por muitos donos de animais de estimações, que ainda não sabem como viajar de avião com cães e gatos.

Foi o que aconteceu com a ex-BBB Aline Dahlen, que levou Ringo, seu gato, de 18 anos, para uma temporada em Los Angeles, nos EUA: “O maior desafio é lidar com as regras das companhias aéreas, que por muitas vezes tratam os bichinhos como se eles fossem bagagem".

"Bicho não é bagagem, é como um bebê de colo", alertou a fisiculturista. Dahlen tomou uma série de cuidados com o felino, que está se recuperando de um câncer: "Conversei muito com ele para prepará-lo. Por incrível que pareça, os animais entendem”.

Informações necessárias


Wagner Pontes, fundador da assessoria imigratória D4U Immigration, conversou com AnaMaria para explicar como viajar de avião com cães e gatos. Inicialmente, o especialista explica que há diferenças entre os requisitos veterinários e requisitos de transportes.

No primeiro caso, depende de qual é o destino do tutor:
  • Viagens nacionais: cães ou gatos precisam apenas estar com a vacina antirrábica atualizada e ter um atestado de saúde emitido dentro de 10 dias antes do embarque;
  • Viagens internacionais: os requisitos variam de acordo com o país de destino. A maioria exige que os cães e gatos possuam microchip, vacina antirrábica e titulação de anticorpos contra o vírus da raiva (mais conhecido como sorologia).
"Levando em conta que cada país possui requisitos diferentes, o ideal é começar a se organizar com a maior antecedência possível".

O Ministério da Agricultura e Pecuária do Brasil disponibiliza um manual para viajantes donos de animais domésticos. As exigências veterinárias de cada país podem ser consultadas clicando aqui.

Caso o destino não esteja na lista, o recomendado é entrar em contato com a embaixada do país de destino para obter mais informações. Consulte os canais de contato das embaixadas estrangeiras no Brasil clicando aqui.

Como viajar de avião com meu pet?


Depois dos requisitos veterinários, há também os requisitos de transporte, que são determinados pela Associação Internacional de Transportes Aéreos (IATA, na sigla em inglês). A organização internacional permite que cada companhia aérea adote normas próprias para aceitar animais em seus aviões.

Desta forma, vale consultar as regras específicas de cada empresa. Segundo as normas da Agência Nacional de Aviação Civil (Anac), a viagem de animais é cobrada à parte e o dono precisa reservar a passagem com antecedência, pois muitos voos limitam o número de animais por aeronave.

Quanto custa viajar de avião com cão ou gato? 

Ainda segundo o especialista, o custo para levar um pet em viagens de avião varia. Em voos nacionais, na faixa de R$ 250, enquanto voos internacionais, R$ 1600 - como para os EUA em classe executiva.

Posso viajar de avião com meu pet ao lado, no assento de passageiro? 

Não! Com exceção dos animais de serviço, como cão guia ou policial por exemplo, todos os animais que viajam na cabine precisam viajar dentro de bolsas de transportes que cumpram os requisitos de segurança da IATA.

A maioria das companhias aéreas que aceitam animais na cabine limitam o peso em até 10kg (animais mais a bolsa de transporte). O animal precisa permanecer dentro da bolsa de transporte abaixo do assento à frente durante todo o voo.

Os animais que excedam os requisitos para embarque na cabine, como peso, por exemplo, precisam viajar no compartimento inferior. Wagner ressalta que o meio é seguro e confortável aos animais. Para isso, eles precisam estar em perfeito e estado de saúde e habituados às caixas de transporte.

Documentação


Cada país também conta com uma lista de documentos distintos para a entrada no país. Em Portugal, por exemplo, é necessário registrar o seu animal junto ao governo municipal, feito na Junta de Freguesia do bairro e chama-se Bilhete de Identidade Animal com o custo de 15 euros por ano.

É necessário confirmar quais são as exigências com os órgãos responsáveis do destino do passageiro. Clique aqui para saber como viajar com seu cão ou gato para os EUA.

Viagens internacionais


O cuidado deve ser redobrado no caso de viagens internacionais. Isso porque, como dito anteriormente, cada país conta com suas próprias normas para receber animais estrangeiros. As medidas visam proteger a saúde local de doenças controladas ou até mesmo erradicadas.

Para isso, em alguns casos demora-se meses até que os animais consigam cumprir todos requisitos. Além disso, alguns países podem limitar a quantidade de animais por pessoas e/ou exigir que os animais sejam importados como carga viva (transporte desvinculado de passageiros).

No caso de viagens em que os pets irão desacompanhados (sem o tutor),o transporte precisa ser realizado por uma empresa habilitada pela IATA.

Raças proibidas ou restritas


Wagner também alerta sobre a particularidade de cada raça. Ainda no caso de viagens internacionais, raças específicas são proibidas de entrar em determinados países. O pitbull, por exemplo, é proibido ou restrito em 24 países. Canadá, Estados Unidos e França são países que restringem a raça.

Outra restrição, desta vez por conta das companhias aéreas, é contra as raças braquicefálicas. Os animais de focinho curto têm sensibilidade a altas temperatura. É preciso ter cuidado para evitar complicações respiratórias durante o voo e até mesmo infartos.

Alguns cachorros braquicefálicos:
  • Bulldogs francês e inglês;
  • Shih tzu;
  • Pequinês;
  • Pug;
  • Boxer;
  • Boston terrier;
  • Chow chow;
  • Bully americano.
Gatos de focinho curto:
  • British Shorthair ou pelo curto britânico;
  • Gato dos Himalaias;
  • Gato persa;
  • Scottish Fold.
O transporte de animais braquicefálicos é possível, mas deve ser muito bem planejado", acrescenta o especialista. Companhias que permitem a viagens desses animais, devem ser obrigatoriamente realizadas pela cabine.

terça-feira, 26 de março de 2024

Como funcionam as superfícies de controle de voo de aeronaves?

Apenas o simples fato de que uma aeronave pode decolar e permanecer no ar é um milagre da engenharia que geralmente consideramos garantido. Embora as partes fixas da fuselagem, asas e estabilizadores sejam essenciais, a verdadeira sutileza na manobra de um jato vem das partes dinâmicas anexadas a eles - as superfícies de controle de voo. Vamos dar uma olhada no que são e como funcionam.

Como funcionam as superfícies de controle dinâmico de uma aeronave? (Foto: Getty Images)

Superfícies primárias e secundárias


As superfícies de controle são todas as partes dinâmicas em uma aeronave que podem ser manipuladas para dirigir o avião durante o voo. Eles são divididos em superfícies de controle primárias e secundárias. Os principais em uma aeronave de asa fixa incluem os ailerons, elevadores e leme. Estes são responsáveis ​​por dirigir a aeronave.

Uma aeronave em voo pode girar em três dimensões - horizontal ou guinada, vertical ou inclinação e longitudinal ou roll. As superfícies de controle primárias produzem torque, que varia a distribuição da força aerodinâmica ao redor do avião.

As superfícies de controle secundárias incluem spoilers, flaps, slats e freios a ar. Isso modifica a aerodinâmica geral do avião, aumentando ou reduzindo a sustentação ou resistência gerada pelas asas.

Todas as superfícies atuam juntas para equilibrar as forças aerodinâmicas que impactam uma aeronave e para mover o avião em diferentes eixos em relação ao seu centro de gravidade.

Os elevadores


Os elevadores levantam e abaixam a aeronave, movendo o avião em seu eixo transversal, produzindo inclinação. A maioria das aeronaves possui dois elevadores. Eles são colocados na borda de fuga em cada metade do estabilizador horizontal fixo.

Os elevadores são montados nos estabilizadores horizontais fixos (Foto: Jake Hardiman/Simple Flying)
A entrada manual ou do piloto automático move os elevadores para cima ou para baixo conforme necessário por um movimento para frente ou para trás da coluna de controle ou da alavanca de controle. 

Se for movido para frente, o profundor desvia para baixo, o que gera um aumento na sustentação da superfície da cauda. Isso, por sua vez, faz com que o nariz do avião gire ao longo do eixo vertical e vire para baixo. O oposto é verdadeiro quando o painel de controle é puxado para trás.

O leme


O leme move a aeronave em seu eixo horizontal, produzindo guinada. Assenta no estabilizador vertical ou na barbatana caudal. Não é usado para dirigir a aeronave diretamente, como o próprio nome pode fazer crer. Em vez disso, é usado para neutralizar a guinada adversa produzida ao virar a aeronave ou para neutralizar uma falha de motor em quatro jatos.

O leme é articulado à barbatana de cauda fixa da aeronave (Foto: Getty Images)
Ele também é usado para 'escorregar' e direcionar a trajetória do avião antes de pousar durante uma aproximação com forte vento cruzado. O leme é geralmente controlado pelos pedais esquerdo e direito do leme na cabine.

Os ailerons


Os ailerons, que em francês significa 'asas pequenas', são usados ​​para inclinar o avião de um lado para o outro, movendo-o ao longo de seu eixo longitudinal, produzindo roll. Eles são fixados nas bordas externas das asas da aeronave e se movem em direções opostas uma da outra para ajustar a posição do avião.

Os ailerons estão localizados nas bordas externas das asas da aeronave e funcionam
em oposição um ao outro (Foto: Jake Hardiman/Simple Flying)
Quando o dispositivo de controle da cabine de comando é movido ou girado, um aileron desvia para cima e o outro para baixo. Isso faz com que uma asa gere mais sustentação do que a outra, o que faz o avião rolar e facilita uma curva na trajetória de vôo, ou o que é conhecido como 'curva inclinada'. A aeronave continuará a girar até que um movimento oposto retorne o plano ao longo do eixo longitudinal.

Flaps


Os flaps lembram os ailerons, mas ficam mais próximos da fuselagem. Eles mudam o formato da asa da aeronave e são utilizados para gerar mais sustentação e aumentar o arrasto, dependendo de seu ângulo. Sua configuração é geralmente entre cinco e quinze graus, dependendo da aeronave.

Os flaps são usados ​​para alterar a forma da asa para manipular o arrasto ou a sustentação (Foto: Getty Images)
Os flaps da borda final se estendem e se movem para baixo na parte de trás da asa. Os flaps de ponta se movem para fora e para frente na frente da asa. No entanto, as abas da borda dianteira e as venezianas não são controladas individualmente, mas respondem ao movimento das abas da borda traseira.

Slats e slots


As ripas de ponta se estendem da superfície da frente da asa usando pressão hidráulica. Ao todo, eles podem alterar a forma e o tamanho da asa de maneira bastante significativa. Isso permite que os pilotos adaptem a quantidade de arrasto e sustentação necessária para os procedimentos de decolagem e pouso.

Os espaços entre os flaps são chamados de ranhuras, que permitem mais fluxo de ar
para o topo da superfície extra da asa (Foto: Getty Images)
Os slots são aberturas entre os diferentes segmentos das abas. Eles são recursos aerodinâmicos que permitem que o ar flua de debaixo da asa para sua superfície superior. Quanto maior a superfície dos flaps da borda de fuga implantados, mais slots são necessários.

Spoilers e freios a ar


Spoilers e freios a ar são usados ​​para reduzir a sustentação e desacelerar a aeronave. Eles são usados ​​na aproximação e após o pouso. Spoilers são pequenos painéis articulados na superfície superior da asa e diminuem a sustentação interrompendo o fluxo de ar.

Spoilers são usados ​​para interromper o fluxo de ar sobre a asa, aumentando o arrasto
(Foto: Olga Ernst via Wikimedia Commons)
Embora os spoilers possam atuar como freios, os freios a ar adequados se estendem da superfície para a corrente de ar para reduzir a velocidade da aeronave. Na maioria das vezes, eles são implantados simetricamente em cada lado.

Circuito hidráulico


As aeronaves a jato contam com sistemas hidráulicos para manipular as superfícies de controle. Um circuito mecânico liga o controle da cabine ao circuito hidráulico que controla as superfícies dinâmicas do avião. Isso tem bombas hidráulicas, reservatórios, filtros, tubos, válvulas e atuadores. Esse sistema significa que a forma como uma aeronave responde é determinada pela economia, e não pela força física do piloto.

Por Jorge Tadeu com informações da Simple Flying

5 fatos surpreendentes sobre o capacete usado pelos pilotos do F-35 Lightning II

O capacete piloto Lockheed Martin F-35 Lightning II apresenta uma tecnologia incrível.

Um caça a jato USMC Lockheed Martin F-35 Lightning (Foto: Michael Fitzsimmons)
Não há dúvida de que o Lockheed Martin F-35 Lightning II é uma maravilha tecnológica, com o caça a jato sendo equipado com diversas tecnologias para aumentar sua superioridade no ar. O caça de quinta geração, que se juntou ao Lockheed Martin F-22 como o caça mais avançado no ar, derrotou o Boeing X-32 e entrou em serviço em julho de 2015.

A aeronave também está equipada com um capacete de última geração, que ajuda seus pilotos a navegar e monitorar o ambiente enquanto voam em diversas missões, uma vez que a aeronave foi entregue a diversas filiais de serviço nos Estados Unidos. Como tal, aqui estão alguns recursos interessantes do capacete do F-35.

1. Visor montado no capacete


Capacete Piloto F-35 com Display (Foto: Lockheed Martin)
Fornecido por duas empresas (Parceiros da joint venture RCEVS): Elbit Sistemas e Rockwell Collins

De acordo com a Elbit Systems , o Helmet Mounted Display (HMD) do Lockheed Martin F-35 Lightning II é construído e fornecido aos operadores do F-35 pela RCEVS, uma joint venture entre a Elbit Systems e a Rockwell Collins. O display fornece informações críticas de voo ao piloto durante toda a sua missão no ar.

O HMD também permite direcionamento e sinalização fora do eixo extremos, que estavam presentes nos sistemas antecessores, como o Joint Helmet Mounted Cueing System (JHMCS) ou o Display and Sight Helmet System (DASH). Por último, o HMD fornece imagens, seja de dia ou de noite, e combinado com simbologia de precisão, dá ao piloto uma consciência situacional sem precedentes enquanto pilota o Lockheed Martin F-35 Lightning II. O HMD também possui um heads-up display virtual (HUD), tornando o F-35 o primeiro caça a voar sem HUD.

2. Personalização e Conforto


Montagem de um capacete F-35 (Foto: Aviadora Sênior Erica Webster/USAF)
Ajuste personalizado concluído em: dois dias

Inspeções adicionais: A cada 105 dias / Verificação de ajuste de 120 dias

Em agosto de 2021, a 419ª Ala de Caça, baseada na Base Aérea de Hill (HIF) em Utah, Estados Unidos, descreveu como os capacetes são ajustados a cada piloto. De acordo com a ala de caça, cada piloto passa por um processo de dois dias para personalizar o capacete, sendo feitas medidas da cabeça antes da montagem do capacete.

Depois de montados, a distância entre as pupilas do piloto é medida com um pupilômetro, garantindo que os pilotos vejam uma única imagem no HMD, que exibe informações de missão crítica e uma visão de 360 ​​graus do ambiente ao redor da aeronave.

De acordo com William Vass, sargento técnico do 419º Esquadrão de Apoio a Operações, um piloto pode olhar para baixo, para uma parte de sua asa e o que está abaixo dele. Vass acrescentou que para onde quer que os pilotos olhem, as câmeras embutidas na fuselagem da aeronave projetam uma imagem no HMD.

3. Visibilidade de 360 ​​graus


Capacete de piloto de F-35 (Foto: Aviadora Sênior Erica Webster/USAF)
Habilitado por seis câmeras externas

O Sistema de Abertura Distribuída (DAS) fornece: Detecção e rastreamento de mísseis; Detecção de ponto de lançamento; Suporte de armas e Navegação diurna/noturna

De acordo com o Joint Program Office (JPO) do F-35 Lightning II, os pilotos recebem um campo de visão de 360 ​​graus usando o Distributed Aperture System (DAS). O escritório também destacou que é o único sistema esférico de consciência situacional de 360 ​​graus.

Os exemplos incluem alertar os pilotos sobre aeronaves e mísseis que se aproximam, fornecendo aos pilotos visão diurna/noturna, capacidade de controle de fogo e rastreamento preciso de alas ou aeronaves amigas para aumentar as manobras táticas. Oficialmente, o sistema é conhecido como AN/AAQ-37. Composto por seis sensores, o DAS faz parte do Sistema de Abertura Eletro-Óptica Distribuída (EODAS), que permite aos pilotos ver tudo ao seu redor enquanto voam no F-35.

Segundo a Raytheon, o HMD traz dados do EODAS, que atua em tempo real, enviando para o capacete imagens de alta resolução a partir das seis câmeras montadas ao redor da aeronave.

4. Capacidades de visão noturna


(Foto: Aviadora Sênior Erica Webster/USAF)
Habilitado pelo HMDS

Recursos de visão noturna: Capacidade integrada no capacete e no HMDS; Sensor digital de visão noturna e Projetado na viseira

A RCEVS afirmou que o HMDS F-35 Gen III fornece aos pilotos uma solução diurna e noturna totalmente integrada por meio de recursos avançados. Especificamente para missões noturnas, o HMDS projeta uma visão externa diretamente no visor, o que elimina a necessidade de óculos de visão noturna separados, simplificando os processos a bordo do caça.

Quando a Lockheed Martin selecionou a BAE Systems para fornecer o sistema Night Vision Goggle Helmet Mounted Display (NVG HMD) para o F-35, a última empresa disse que os NVGs eram destacáveis. Além disso, o sistema também integraria um sistema óptico de rastreamento de cabeça para entrega de armas de precisão, transporte e operações terrestres durante o voo do F-35.

5. Sistemas Integrados


Lockheed Martin F-35 Lightning II em um porta-aviões (Foto: Lockheed Martin)
O capacete F-35 possui seis características principais: Visor binocular; Consciência situacional; Visão noturna digital integrada; Ajuste leve e personalizado; Sistema de mira de armas e Ajuste com o DAS

Falando sobre o capacete em si, a Raytheon descreveu seus seis principais recursos e benefícios, incluindo uma tela binocular, consciência situacional aprimorada, visão noturna digital integrada, ajuste leve e personalizado com um centro de gravidade otimizado para maximizar o conforto, mira de armas olhando e designando alvos. e integração com DAS.

“No ambiente de combate acelerado, cada segundo conta. Os pilotos precisam das melhores informações disponíveis para tomar decisões num instante. O sistema de exibição montado no capacete (HMDS) Collins Aerospace F-35 Joint Strike Fighter (JSF) fornece a consciência situacional mais capaz com acesso intuitivo a informações táticas, de voo e de sensores.

A empresa destacou que continuará atualizando os capacetes, incluindo um recurso de diodo orgânico emissor de luz (OLED) disponível nos capacetes desde 2022. Olhando para o futuro, a Raytheon prometeu que, com as tecnologias emergentes, o HMDS estava preparado para incorporar facilmente as inovações mais recentes.

Com informações do Simple Flying

Como o drone voa? Entenda equilíbrio de forças que o mantém parado no ar


Para quem cresceu achando carrinhos de controle remoto algo supermaneiro, ver um drone em ação é quase uma experiência mágica. Seja pela suavidade com a qual ele se move ou a infinidade de aplicações —que vão desde a diversão até usos logísticos—, esses aparelhos despertam a curiosidade de muita gente. 

E aí fica dúvida: como eles funcionam? E como eles podem ser controlados por longas distâncias sem perder a estabilidade no ar? Aqui, consideramos os drones de uso civil, que se dividem em quatro categorias básicas de acordo com o número de rotores: tricópteros, quadricópteros, hexacópteros e octacópteros.


Para a explicação abaixo, usaremos os quadricópteros como referência, que são os tipos mais comuns à venda. Eles contam com quatro rotores (chamados popularmente de hélices). 

O princípio básico de funcionamento de um drone envolve equilíbrio. Enquanto dois desses rotores giram no sentido horário, outros dois giram no sentido anti-horário. Desta forma, há uma compensação de forças que evita que o drone gire descontroladamente ao redor do seu eixo vertical.

É preciso uma condição para levantar voo: a força de empuxo gerada pelos rotores ao empurrarem o ar para baixo e, por consequência, serem empurrados para cima. Essa força precisa ser maior do que a da gravidade.

Uma vez no ar, o aparelho se mantém em parado enquanto o empuxo gerado se mantiver em equilíbrio com a gravidade. Os movimentos também são controlados pela velocidade dos rotores. Para ir para frente, por exemplo, os rotores da traseira aumentam sua velocidade, enquanto os da frente diminuem, inclinando levemente o aparelho para que ele se movimente.

Situação similar ocorre quando comandamos o drone para trás, para os lados ou para que ele gire ao redor de seu eixo vertical. 

Além dos rotores —movimentados por motores elétricos— os drones contam com outros sistemas básicos. É preciso ter uma bateria, geralmente de íons de lítio (do mesmo material das dos smartphones) e sensores como altímetros e acelerômetros. Eles medem variáveis como altitude e velocidade e também colhem informações enviadas aos circuitos de controle no corpo do drone. 

Há também tem um receptor de rádio que permite a integração entre o controle remoto do usuário e as ações do veículo.


Como os drones se mantém equilibrados mesmo quando há vento?

Aqui, o mérito é dos circuitos de controle. Ao receberem dados dos sensores presentes no corpo do drone, esses circuitos conseguem ter uma "visão" da situação e mudar a rotação dos rotores para compensar a ação de forças externas. 

Qual é a velocidade máxima de um drone?

Isso, claro, varia de acordo com o tipo de drone. Modelos "de brinquedo" podem voar a cerca de 20 km/h, enquanto variações para uso profissional podem passar dos 60 km/h. Há ainda drones de competição, com recorde de velocidade, segundo o Livro Guinness dos Recordes, de 263,12 km/h, alcançado em 2017. 

Drones podem sofrer interferência?

Como os drones usam ondas de rádio para se comunicar com o controle em terra, eles estão sujeitos sim a interferências de origem eletromagnética. Elas podem partir de outros equipamentos que operam em frequência parecida ou de estruturas como linhas de alta tensão. As interferências podem dificultar o controle do drone e até interromper a comunicação por completo.

Via Tilt/UOL - Fontes: Fábio Raia, professor de engenharia elétrica e engenharia mecânica da Universidade Presbiteriana Mackenzie; Murilo Zanini de Carvalho, professor de engenharia da computação do Instituto Mauá de Tecnologia.

segunda-feira, 25 de março de 2024

Os engenheiros de voo antes essenciais à aviação que hoje só voam em aviões raros

Engenheiro Fabio Brito diante dos equipamentos que opera no 727; ele está na aviação há 34 anos
O Airbus 350 XWB, aeronave de última geração entregue a partir de 2019 na Europa, é o primeiro da aviação comercial equipado com telas sensíveis ao toque na cabine de comando. São dezenas de indicadores digitais coloridos que se movimentam à medida que atualizam dados sobre tráfego aéreo, condições de pressão, inclinação, vento, combustível. Um contraste e tanto com o Boeing 727, avião comercial mais antigo em operação no Brasil.

Lançado em 1963, nos Estados Unidos, o 727 conta com um painel preenchido com reloginhos, medidores, luzes de avisos, botões, manetes e outras traquitanas analógicas.

Diferentemente do modelo europeu, cujos sistemas funcionam de forma automática, no 727 tudo depende do conhecimento e das habilidades dos pilotos. E ainda: de profissionais raros, mas que ainda estão na ativa, como o carioca Fábio Oliveira de Brito.

A cada voo, Brito veste uma camisa branca com duas faixas bordadas no ombro. O emblema o designa engenheiro de voo - flight engineer ou mecânico de voo, no jargão dos aeronautas. O engenheiro de voo é o terceiro membro da cabine de pilotagem (cockpit) do 727.

Sua função é manejar a casa de máquinas aérea, monitorando sistemas e municiando o comandante com dados sobre a situação do avião e do ambiente. A rigor, é como se fosse um assistente de voz. Só que de carne e osso.

"A leitura dos parâmetros de voo é praticamente centralizada em mim, enquanto os que estão na frente mantêm o foco na pilotagem do avião", diz Brito, de 51 anos - 34 deles dedicados à aviação.

A origem do engenheiro de voo


727 que virou cargueiro da Total; modelos dependem de oito engenheiros de voo
O ofício remonta à década de 1930, quando as grandes aeronaves comerciais e de guerra podiam receber até cinco pessoas na cabine. Além dos dois pilotos e do engenheiro, também havia o navegador e o operador de rádio. Esses foram dispensados nos anos 1960, à medida que as aeronaves evoluíram de forma técnica.

Os engenheiros de voo começaram a perder espaço duas décadas depois, quando os computadores de bordo diminuíram a dependência humana do controle dos sistemas.

Atualmente, a função está relegada a antigos aviões e alguns modelos militares. No Brasil, quase não há aeronaves comerciais que a exijam. A exceção são os três cargueiros 727 da Total Linhas Aéreas, com sede em Belo Horizonte, para a qual Brito trabalha. A companhia tem oito engenheiros de voo no quadro de funcionários, com salário em torno de R$ 14 mil por mês.

Antes de cada viagem, o engenheiro de voo analisa os documentos da jornada anterior do avião. Depois, ele checa a parte externa - pneus, fuselagem e outros compartimentos -, à procura de eventuais avarias ou vazamentos.

Se uma intervenção é necessária, os mecânicos em terra são acionados. Do contrário, o engenheiro de voo assume sua posição no cockpit (cabine de comando).

Ele se posiciona em um assento logo atrás do comandante e do copiloto, virado 90 graus à direita, de frente para um painel. Então confere se o plano de viagem está de acordo com o peso e o balanceamento do avião. Por fim, verifica cada sistema - elétrico, hidráulico, combustível, pressurização, etapa realizada com movimentos curtos, rápidos e decididos.

Caso tudo esteja ok, a decolagem é autorizada. O profissional continuará vigilante até o avião aterrissar e descarregar a carga.

Atrás do copiloto, o complexo painel operado pelo engenheiro de voo Fabio Brito

Trabalhando em um clássico


Depois de terminar o ensino médio, Fábio Oliveira de Brito fez um curso técnico para mecânico de avião. Formou-se aos 17 anos e trabalhou para empresas como Varig e TAM (atual Latam). Em 1997, foi contratado pela Total. Integrou a equipe de mecânicos em solo por quase dez anos.

Em 2007, a empresa expandiu a frota e adquiriu três Boeing 727 dos anos 1970 e 1980. Originalmente destinadas à viagem de passageiros, as aeronaves foram convertidas em cargueiros.

Quando as aeronaves aterrissaram na Total, foi necessária a criação de uma equipe de engenheiros de voo. Brito estava entre os convocados. Durante um ano, fez cursos e habilitações. Ampliou o conhecimento técnico não só sobre o 727, como também sobre meteorologia e tráfego aéreo.

Morando no Rio de Janeiro, Brito acabou designado para a base de Guarulhos (SP), principal centro de distribuição aérea dos Correios - um importante cliente da Total Linhas Aéreas. A escala de Brito costuma incluir quatro voos por semana.

O engenheiro diz que voar a bordo do 727 é um privilégio. "O 727 é um avião histórico, admirado como o Cadillac. O pessoal da aviação fica encantado quando vê", afirma.

Além da configuração incomum para três tripulantes na cabine, o 727 possui barulhentos motores Pratt & Whitney JT8D. São três, instalados na icónica traseira, sob uma cauda alta em forma de T.

O trijato tem 46,7 metros de comprimento e pode transportar até 25 toneladas por cerca de 3 mil quilômetros. Trata-se de uma performance melhor se comparada ao 737 cargueiro - embora o antecessor gaste mais combustível.

Antigamente, o 727 era um avião bastante comum. No Brasil, voou por empresas como Varig, Vasp e Transbrasil. Hoje, no entanto, é objeto raro. Procurada pela BBC News Brasil, a Boeing não soube especificar quantas das 1.832 unidades fabricadas entre as décadas de 1960 e 1980 ainda permanecem em serviço.

Especialistas do setor estimam que haja pelo menos 30 em operação, a maioria cargueiros em empresas como a uruguaia Air Class Líneas Aéreas, a colombiana Aerosucre e a Safe Air, do Quênia.

"Continuar voando mesmo quase 60 anos depois de seu lançamento mostra que o 727 foi uma ideia muito bem desenvolvida e projetada, um acerto da fabricante", opina Cláudio Scherer, um ex-piloto da aeronave que hoje atua como instrutor no simulador de voo do curso de Ciências Aeronáuticas da PUCRS.

Cláudio Scherer diante do 727 que costumava pilotar: "Continuar voando mesmo quase 60 anos depois de seu lançamento mostra que o 727 foi uma ideia muito bem desenvolvida e projetada", diz

Futuro incerto


É difícil saber quando o último 727 deixará os aeroportos brasileiros para voar no imaginário dos saudosistas. Até porque, no ano passado, uma nova empresa brasileira anunciou o investimento em um cargueiro do modelo. Além da operação de cargas, a Asas Linhas Aéreas - com sede em São José dos Campos (SP) - pretende buscar um segundo 727 para realizar fretamentos de passageiros (voos charter). As aeronaves não estavam em operação até a publicação desta reportagem.

Já a Total diz que não há prazo para aposentar os três 727. "A aeronave atende aos nossos requisitos de rotas e tem boa despachabilidade", informou a empresa por e-mail. A boa forma se deve à manutenção constante e ao tempo médio de voo dos cargueiros - apenas três a quatro horas diárias, sempre à noite.

Apesar de esticar a vida útil do trimotor, a Total está de olho em outros cargueiros. Adicionou recentemente à malha um Boeing 737, modelo que dispensa o mecânico de voo. A cabine, mais moderna, é configurada apenas para piloto e copiloto.

No passado, as companhias aéreas chegaram a criar programas para transformar o cargo de engenheiro de voo em copiloto. Embora isso não esteja nos planos, a Total reconhece que pode adotar ação semelhante.

Mas Brito tem outros projetos. "Decidi não me arriscar na aviação moderna, nem esperar pela retirada do 727", diz. Ele pretende obter a aposentadoria ainda em 2022.

Via Leonardo Pujol (BBC News Brasil) - Fotos: Reprodução

Aço no céu: afinal, aviões mais 'duros' evitariam mortes em acidentes?

Foto de arquivo mostra um boeing 737 MAX da American Airlines pousando no
aeroporto de La Guardia, em Nova York (Imagem: Shannon Stapleton/Reuters)
Na última segunda-feira (21), um avião Boeing 737-800 sofreu um acidente no sul da China, deixando todos os seus ocupantes mortos. A situação levantou uma dúvida: será que se as aeronaves fossem construídas com materiais mais resistentes, haveria a chance de haver sobreviventes?

Primeiramente, é importante ressaltar que as características do acidente no qual a aeronave da China Eastern Airlines se envolveu foram atípicas e, particularmente extremas, com o avião despencando praticamente na vertical em direção ao solo. Não se tratou, portanto, de um pouso emergencial ou forçado que deu errado ou algo do tipo: a situação em questão, por si só, já praticamente zera a chance de alguém sobreviver.

De qualquer maneira, segundo especialistas consultados por Tilt, as técnicas atuais de construção de aeronaves já tornam elas seguras e resistentes.

"Os materiais mais usados na construção de estrutura e fuselagem de aeronaves comerciais, como o Boeing 737, são perfis e chapas de diferentes ligas de alumínio, por vezes chamadas de 'alumínio aeronáutico'", explica Rodrigo Magnabosco, professor do departamento de engenharia de materiais do Centro Universitário FEI.

Ele acrescenta que, em alguns casos, também se usam materiais compósitos, sendo que os de matriz polimérica (como epóxi e PEEK ou PPS, nos projetos mais modernos) são reforçados com fibras de carbono, o que contribui para essa resistência.

Materiais do tipo atendem às principais exigências para a construção de uma aeronave: proporcionar uma estrutura rígida e resistente que mantenha a forma no ar e suporte os esforços decorrentes do voo ao mesmo tempo que seja leve.

"Alumínio é um material extremamente leve e resistente. Quanto mais leve, melhor para a aviação. O custo acaba sendo secundário neste ponto, tanto que alguns aviões usam até titânio, que é um material muito resistente a altas temperaturas e bem mais caro do que o alumínio", acrescenta Lito Sousa, especialista em segurança da aviação, ex-mecânico de aeronaves e responsável pelo canal Aviões e Músicas no YouTube.

E se os aviões fossem mais "duros"?


É incorreto pensar que se os aviões fossem feitos de materiais mais "duros", como o aço, as consequências de acidentes aéreos seriam menores. Adotar tais materiais acarretaria em aeronaves mais pesadas e com capacidade de voo comprometida.

"Como são construídos hoje, os aviões são até melhores em amortecer impactos do que veículos", diz Sousa. Outro ponto a ser considerado é que, mesmo se os aviões ficassem intactos após acidentes, isso não significaria que seus ocupantes sairiam ilesos.

O motivo para tal é que o maior problema em situações do tipo é a desaceleração súbita, que causa danos consideráveis — e potencialmente fatais — aos órgãos do corpo.

Mesmo em situações como um pouso forçado, uma suposta resistência adicional não evitaria que a desaceleração súbita fosse o maior fator de risco para os ocupantes. Aqui, é importante diferenciar pouso de emergência de pouso forçado.

"O termo pouso de emergência significa que o piloto está solicitando uma prioridade para o pouso, não que o avião, necessariamente, tenha um problema técnico urgente", explica Sousa.

O que ocorre nesses casos é que o avião acaba "furando a fila" de prioridade dos aeroportos para pouso. É uma situação que pode ocorrer por diversos motivos, como um passageiro passando mal ou problemas técnicos. E, mesmo no caso de problemas técnicos, nem sempre há necessidade de um pouso imediato.

"Um exemplo é quando, durante a decolagem, o avião perde algum motor devido à ingestão de um pássaro. Neste caso, especialmente quando os voos são mais longos, o procedimento mais comum é o avião ficar voando ao redor do aeroporto por meia hora ou 45 minutos para fazer o alijamento de combustível [ato de se liberar no ar combustível dos tanques], diminuir seu peso e conseguir pousar com segurança", aponta Sousa.

Ele complementa dizendo que situações do tipo são relativamente comuns e ocorrem de quatro a cinco vezes por dia em todo o mundo.

Já um pouso forçado também é uma situação de emergência, só que envolve contextos mais críticos, como problemas no trem de pouso, danos mais severos no avião e aterrissagem em superfícies inadequadas, como na água.

E, mesmo em casos assim, o uso de materiais mais resistentes em nada influenciaria, segundo os entrevistados. Da mesma forma, a percepção de que aviões de pequeno porte tendem a resistir melhor a esse tipo de situação acaba sendo errada.

"Tantos aviões comerciais quanto os de pequeno porte têm projetos similares de engenharia para pousarem de barriga e há uma série de procedimentos que os pilotos realizam nessas situações. Além disso, não há qualquer estudo estatístico que aponte que o porte da aeronave influencia no resultado dessas ocorrências", conclui Sousa.

Via Rodrigo Lara (Tilt/UOL)

sexta-feira, 22 de março de 2024

A que altitude os aviões podem chegar e como isso afeta seu voo?


A altitude dos aviões durante o voo influencia em diversos fatores, que vão da economia de combustível ao conforto dos passageiros. Quanto mais alto, melhor. O teto operacional máximo (altitude que o avião pode atingir), no entanto, varia de acordo com cada modelo de aeronave. 

Um avião menor, como o Cessna Caravan, usado pela Azul Conecta, tem capacidade de subida bastante inferior em relação aos grandes jatos comerciais ou mesmo em comparação com turboélices bimotores, como o ATR 72-600.

No caso do Cessna Caravan, a fabricante afirma que a altitude máxima operacional é de 25 mil pés (7.620 metros). Nos voos da Azul Conecta, no entanto, a altitude padrão de cruzeiro fica limitada a 10 mil pés (3.048 metros). Isso ocorre porque o avião não é pressurizado, e voar mais alto do que isso poderia causar mal-estar aos passageiros. 

Nos turboélices maiores, como o ATR 72-600, a cabine de passageiros é pressurizada e, assim, o avião chega aos 20 mil pés (6.096 metros). Os jatos comerciais, como os fabricados pela Airbus, Boeing e Embraer, vão bem mais alto e podem atingir 40 mil pés (12.192 metros) de altitude.

Altitude média dos principais aviões comerciais

  • Turboélice monomotor (Cessna Caravan): 10 mil pés (3.048 metros) 
  • Turboélice bimotor (ATR 72-600): 20 mil pés (6.096 metros) 
  • Jato (Boeing, Airbus e Embraer): 36 mil a 40 mil pés (10.972 a 12.192 metros)
  • Jato supersônico (Concorde): 60 mil pés (18.288 metros)

Mais baixo, mais perto das nuvens


Essa diferença influencia diretamente no conforto dos passageiros. Quanto mais alto, o ar fica mais rarefeito e a atmosfera fica mais calma. Além disso, quanto mais alto o avião voar, mais longe ficará das nuvens. 

As nuvens são classificadas em três categorias de acordo com o estágio de formação. Elas podem ser baixas, médias ou altas:
  • Baixas: de 30 metros a 2.000 metros 
  • Médias: de 2.000 metros a 8.000 metros em latitudes tropicais ou 7.000 metros em latitudes temperadas 
  • Altas: acima das médias (sem um limite máximo definido, mas, em geral, até 10 mil metros)
Como atingem uma altitude mais baixa, os aviões turboélices estão mais suscetíveis a voar por entre as nuvens, uma área na qual a atmosfera é mais agitada. A consequência é que estão mais propensos a encarar uma turbulência pelo caminho. 

São sete os principais motivos que fazem o avião sofrer turbulência. A maioria ocorre a baixas altitudes, e até a altura dos prédios de uma cidade pode causar o balanço da aeronave. 

Já os jatos comerciais conseguem voar acima da camada de nuvens, em uma atmosfera mais calma e com menos turbulência.

No entanto, podem sofrer com a turbulência de ar claro. Ela ocorre em altitudes elevadas e são causadas pelos correntes de jato, grandes correntes de vento que chegam a mais de 100 km/h. 

No inverno e sobre o continente, a corrente de jato é mais intensa, causando a turbulência de céu claro com mais frequência e intensidade.

Economia de combustível


Além de influenciar no conforto, a altitude ajuda os aviões a economizarem combustível. Com o ar mais rarefeito, precisam de menos combustível para realizar a queima dentro do motor. Como existem menos moléculas de ar na altitude, também são necessárias menos moléculas de combustível. 

Além disso, o avião encontra menos resistência para se deslocar, o que faz com que a força que o motor tem de fazer em altitude também seja menor, economizando ainda mais combustível. 

O problema é que a partir de uma determinada altitude o ar fica tão rarefeito que já não é suficiente para realizar a queima do combustível no motor. No entanto, há modelos que vão bem além dos jatos comerciais, como os caças militares e o já aposentado supersônico Concorde. Esses aviões utilizam outra tecnologia de motores.

Por Vinícius Casagrande (UOL)

quarta-feira, 20 de março de 2024

Quão longe você pode voar em um jato jumbo movido a bateria?

A resposta explica por que os carros elétricos estão por toda parte, mas as aeronaves elétricas ainda são uma novidade.


A melhor coisa sobre os carros elétricos é que eles não queimam combustíveis fósseis, adicionando dióxido de carbono à atmosfera e contribuindo para as mudanças climáticas. Não podemos continuar queimando essas coisas para sempre .

Mas enquanto os carros elétricos são cada vez mais comuns, as aeronaves elétricas estão apenas começando a decolar . Claro, existem drones com motores elétricos, veículos do tipo quadricóptero grandes o suficiente para transportar uma pessoa e até algumas aeronaves comerciais elétricas (a Air Canada encomendou recentemente 30 desses aviões da Heart Aerospace).

Ainda assim, existem alguns desafios significativos no uso de baterias para voar, e é por isso que você provavelmente nunca fez uma viagem em um avião elétrico. Aqui estão alguns dos problemas de física com os quais os engenheiros de aviação terão que lidar primeiro.

Física do Voo


Os objetos na Terra permanecem no solo devido à sua interação gravitacional com o planeta, o que cria uma força descendente. Para sair do chão e permanecer no ar, um avião precisa de uma força de empuxo para cima que seja igual em magnitude à força gravitacional. Para aeronaves, essa força é chamada de sustentação e se deve à interação entre as asas do avião e o ar.

Como exatamente uma asa fornece sustentação? Uma asa é uma superfície angular que se move através do ar, composta de pequenas moléculas que são essencialmente estacionárias. Imagine essas moléculas como sendo como neve, e a asa como um arado que as empurra, desviando-as para baixo, mas também ligeiramente para a frente. Se a asa empurra o ar, então o ar deve empurrar a asa para trás na direção oposta – o que neste caso significa principalmente para cima. Esta é a força de sustentação.


Na verdade, como a força do ar empurra principalmente para cima, mas também empurra ligeiramente para trás, na direção oposta ao movimento da asa, frequentemente dividimos essa interação em duas forças. A força que empurra para cima é chamada de sustentação, e a força para trás é o arrasto. Observe que essas duas forças estão conectadas. Você não pode ter sustentação sem arrasto, porque eles são da mesma interação.

Você pode alterar a magnitude da força de sustentação em uma asa. Se o avião estiver viajando mais rápido, ele colidirá com mais ar e produzirá uma sustentação maior – mas também um arrasto maior. Se você deseja que a aeronave voe em um caminho nivelado, sua sustentação deve ser igual ao seu peso. Quando um avião diminui sua velocidade abaixo de um determinado valor (que depende das características desse avião em particular), ele começará a cair.

A força de sustentação também depende da área das asas. Asas maiores colidem com mais ar para produzir maior sustentação. Por fim, a sustentação também depende do ângulo que a asa se move no ar, que é chamado de “ângulo de ataque”.

Com todos esses parâmetros, às vezes é mais fácil caracterizar uma aeronave em particular com um valor chamado “taxa de planeio”. Imagine um avião sem impulso para a frente, que é o que aconteceria se os motores fossem desligados. Agora, a força de arrasto que empurra para trás fará com que a velocidade do avião diminua. No entanto, se a aeronave se mover para baixo (para uma altitude menor) enquanto continua a voar para frente, ela pode usar a força gravitacional para continuar se movendo a uma velocidade constante, mas não manterá um vôo nivelado. Essa proporção de quanto ele se move horizontalmente em comparação com o quanto ele cai verticalmente é a taxa de planeio (como essa proporção realmente depende da conexão entre sustentação e arrasto, ela é igual ao valor da força de sustentação dividida pela força de arrasto, geralmente chamada de relação L/D).

Um avião típico terá uma taxa de planeio de cerca de 15 para 1 (ou apenas 15), o que significa que ele avançará 15 metros e cairá 1 metro durante o voo sem motor. Um planador sem motor pode ter uma proporção de mais de 40 para 1.

Força para voar


Se você deseja que uma aeronave viaje a uma velocidade constante em vôo nivelado, precisará de algum tipo de empuxo. Tem que haver alguma força empurrando o avião para frente para equilibrar a força de arrasto que empurra para trás. Tanto os jatos quanto os veículos movidos a hélice fazem isso essencialmente pegando o ar e jogando-o para trás, através de um motor ou passando por uma hélice, para fornecer uma força de avanço.

Aumentar a velocidade do ar requer energia. Aeronaves convencionais obtêm essa energia por meio da combustão de combustível de aviação - mas poderia ser facilmente proveniente de uma bateria elétrica ou de qualquer outra fonte de energia. O importante é que não pode fazer isso apenas uma vez; ele tem que continuamente empurrar o ar para fornecer impulso. Se parar, a aeronave passará de voo motorizado para voo planado e provavelmente voltará ao solo muito cedo.

Vamos pensar na potência necessária para voar a uma velocidade constante. Definimos potência como a taxa de variação da energia. Digamos que você pilote este avião por 100 segundos (esse é o nosso Δt ) e use uma energia total de 200 joules ( ΔE ). Então a potência seria ΔE / Δt = 2 joules por segundo. Isso é o mesmo que 2 watts.


Como estimamos a potência necessária para pilotar um avião? Um método seria apenas pilotá-lo e, em seguida, verificar quanto combustível foi consumido. Mas eu quero uma maneira de aproximar esse valor sem realmente entrar em uma aeronave, então aqui está uma maneira de fazer isso usando a razão de planeio. Imagine que tenho um avião sem energia planando em algum ângulo. Depois que ele cai 1 metro, eu o levanto de volta à sua altura original. Levantar um avião a uma altura h requer uma energia de m × g × h , onde m é a massa do avião e g é o campo gravitacional. (Na Terra, isso tem um valor de 9,8 newtons por quilograma.) Aqui está um diagrama de como isso se parece:


Tenho a energia necessária para erguer o avião, mas para calcular a potência também preciso do tempo que leva para que esse movimento aconteça. Se a aeronave estiver viajando com uma velocidade v , ela percorrerá uma certa distância s , e exigirá um intervalo de tempo entre as elevações de Δt = s / v . Juntando tudo isso, obtenho a seguinte expressão para o poder:

Essa expressão tem a razão de h/s , que é exatamente o inverso da razão de planeio. Vamos chamar a taxa de planeio de G . Isso significa que a potência para pilotar a aeronave será:


Se a massa estiver em quilogramas e a velocidade em metros por segundo, a potência estará em watts.

Só por diversão, vamos tentar isso para um Boeing 747. Há várias variantes do 747, então vou apenas escolher alguns valores. Vamos com um peso de 800.000 libras e uma velocidade de cruzeiro de 800 quilômetros por hora (precisarei fazer algumas conversões de unidade para esses valores). Finalmente, irei com uma razão de planeio de 15 , o que parece razoável. Com isso, obtenho um requisito de potência de cruzeiro de 5,26 x 10 7 watts, ou cerca de 70.000 cavalos de potência. Isso é muito, mas lembre-se que este é um jato gigante.

Que tal uma aeronave menor como um Cessna 172? Tem uma massa de 1.111 kg com uma velocidade de cruzeiro de 226 km/h. Isso colocou sua potência em 45.600 watts, ou apenas 61 cavalos de potência. Obviamente, um avião pequeno não deveria exigir tanta potência quanto um avião grande, então isso faz sentido.

Energia e Massa Armazenadas


Por que os aviões usam combustíveis fósseis em vez de bateria para voar? A razão é que você pode obter muita energia queimando gasolina de aviação (para aeronaves a hélice) ou combustível de aviação (para jatos - obviamente).

A ideia-chave aqui é o que chamamos de “densidade de energia”. Na verdade, existem duas versões de densidade de energia. Existe a energia armazenada por unidade de volume (em joules por litro) ou a energia armazenada por unidade de massa (em joules por quilograma), que costuma ser chamada de energia específica .

Vamos voltar ao exemplo do 747. A maioria das variantes deste avião tem uma capacidade de combustível em torno de 200.000 litros, o que é realmente muito combustível. Com uma densidade de cerca de 0,8 quilograma por litro, isso lhe dá uma massa de combustível de 160.000 quilos. A energia específica do combustível de aviação é de cerca de 12.600 watts-hora por quilo. Isso significa que, com 1 quilo de combustível, você pode obter uma potência de 12.600 watts por uma hora – supondo que você possa usar toda a energia, o que não pode.

Digamos que a eficiência geral do avião seja de 35% (o que é o mesmo que dizer que cada motor a jato é 35% eficiente). Isso significa que 1 quilo de combustível fornecerá apenas 4.410 watts por uma hora. Mas você vê onde isso vai dar, certo? Eu sei a quantidade de combustível no 747 e a potência necessária. Com isso, posso calcular o tempo de voo (e também a distância de voo). Acionar os números me dá um tempo de voo de 13,5 horas e uma distância de cerca de 10.000 quilômetros, ou 6.200 milhas. Isso é apenas um cálculo aproximado, mas parece legítimo.

Agora suponha que eu pegue todo aquele combustível de aviação e o substitua por baterias. Suponha que eu possa substituir os motores a jato por motores turbofan elétricos equivalentes ou algo assim. Então, é uma bateria de 160.000 quilos. Os carros elétricos usam uma bateria de íons de lítio, e a melhor energia específica que você pode obter é de cerca de 250 watts-hora por quilo. Agora você já pode ver o problema. Se eu assumir que um motor elétrico é 50% eficiente, nosso 747 movido a eletricidade poderia voar por 22,7 minutos com um alcance de 304 quilômetros. Esqueça aquela viagem ao Havaí.

Na verdade, é ainda pior do que isso. Ignorei a energia extra necessária para levar a aeronave à altitude de cruzeiro em sua velocidade de cruzeiro. Nem chegaria tão longe.

Ajudaria ter uma aeronave menor como o Cessna 172? Claro, ele consome menos energia, mas também carrega menos combustível – cerca de 170 quilos. Se substituirmos esse combustível por uma bateria de íons de lítio, ela poderá voar por cerca de 30 minutos. Isso ainda não é ótimo. Se você reduzir a velocidade de 220 km/h para 150 km/h, poderá obter um tempo de voo de cerca de 42 minutos, mas não conseguirá realmente obter uma distância melhor, pois estará voando mais devagar.

Então, talvez as baterias de íons de lítio não sejam a melhor opção. E algumas outras fontes de energia? Vamos apenas tentar algumas coisas para nos divertir.

Que tal um avião movido a energia nuclear? Se você pegar o urânio-235 e dividi-lo em partes (como em um reator), poderá obter 79 milhões de megajoules por quilograma. Isso é 7,9 x 10 13 joules para um quilograma de combustível. Ainda assim, você não pode simplesmente jogar um pouco de urânio em um avião e esperar obter energia. Um reator nuclear não contém apenas combustível, ele tem todos os tipos de outras coisas para transformar a reação nuclear em energia. A coisa mais importante que você precisa é de uma blindagem pesada para proteger os humanos a bordo da radiação . Isso adiciona muito mais massa. Mas ainda assim, é possível. Apenas 1 quilo de combustível seria suficiente para um 747 voar por mais de 200 horas.

Se os aviões nucleares parecem muito com uma ideia da Guerra Fria (porque eram), que tal algo mais razoável, como uma aeronave movida a elástico? Eles seriam como aqueles aviões de brinquedo que você costumava construir com a hélice de corda, só que maiores e com mais elásticos. Acontece que eu medi anteriormente a energia específica para um elástico torcido. Descobri que com apenas um quilo de elásticos você pode armazenar 6.605 joules, para uma energia específica de 6.605 joules/kg. Se você retirar o combustível de um 747 e substituí-lo por 160.000 kg de elásticos, obterá um tempo de voo de 10 segundos. Isso seria divertido, mas você não teria tempo para assistir a um filme ou mesmo para sua bebida grátis. Pelo menos você poderia dizer que voou em um avião de elástico.

E se o avião fosse movido por ter os passageiros andando em um monte de bicicletas ergométricas? Um 747 pode facilmente transportar 500 passageiros, e um humano pode produzir uma potência de 75 watts por um período de oito horas (ou um dia de trabalho). Mas isso dá apenas uma potência total de 37.500 watts. Isso é apenas 0,07% da potência necessária para voar em velocidade de cruzeiro. Então isso também não vai funcionar.

Ainda assim, é uma espécie de alívio. A única coisa pior do que abastecer aviões com combustíveis fósseis pode ser abastecê-los com pessoas.