X-59: como o avião supersônico da NASA evita o estrondo sônico?

Jato vai coletar dados sobre aviação supersônica que podem revolucionar viagens comerciais.

Em janeiro, a NASA lançou o X-59, avião supersônico lançado em parceria com a Lockheed Martin que pode revolucionar a aviação civil. O modelo promete evitar o estrondo sônico, que impediu a indústria de seguir com os voos supersônicos por ao menos 50 anos.

Ao invés disso, espera-se que ele apenas emita um pequeno barulho ao ultrapassar a velocidade do som e que pouco deve ser percebido no chão, transformando as viagens comerciais, podendo reduzir o tempo de voos pela metade.

Espera-se que ele atinja 1.490 km/h, que é 1,4x a velocidade do som. Todavia, como ele vai superar o estrondo sônico?

Estrondo sônico

• O estrondo sônico assemelha-se a um trovão e é liberado por um objeto movendo-se pelo ar (neste caso), sendo mais rápido que o som;
• Como é uma grande liberação de energia sonora, é alta;
• E não são somente os aviões supersônicos que podem liberá-los. O estalo característico de um chiote é um bom exemplo de um estrondo sônico. Claro que é um exemplo pequeno, visto que a ponta de chicote não tem o mesmo momento de um jato.

Conforme o IFL Science, qualquer objeto movido através de fluído pode criar ondas de pressão à frente e atrás de si.

As ondas viajam na velocidade do som. Conforme a velocidade do avião aumenta, essas ondas são esmagadas juntas e, quando a aeronave alcança a velocidade do som, elas se mesclam em uma única onda de choque.

Como um avião se move mais rápido que a velocidade do som, ele cria, constantemente, estrondos sônicos, liberando ondas de pressão. Mas, como é de se esperar, elas costumam ser um tanto altas e incômodas para aqueles que vivem nas rotas de aviões supersônicos.

Como o X-59 evita o estrondo?

Evitar o estrondo supersônico é questão de quebrar essas ondas de pressão, algo bem mais fácil de dizer do que fazer. Porém, o novo X-59 foi desenvolvido exatamente para isso.

O aeroplano tem 30,3 m de comprimento, mas um terço dele é de seu nariz fino e cônico – esse é o segredo! O nariz foi desenhado para quebrar as ondas de pressão. Ou seja, o X-59 é um veículo que pode voar mais rápido que o som, mas sem estrondos gigantescos.

O avião experimental não é modelo para futuros veículos supersônicos de passageiros, contudo, ele irá coletar, durante os próximos anos, dados que podem ser vitais para a indústria de aviação sônica.

A aeronave movida a foguete Bell X-1 fez o mesmo papel há décadas, quando alimentou os dados do Concorde, que parou de ser fabricado e voar justamente por não conseguir alcançar o feito que o X-59 está prometendo.

Via Rodrigo Mozelli (Olhar DIgital)

Como funcionam os motores Turbofan?

Uma análise mais detalhada de como funcionam os motores a jato modernos.

(Foto: frank_peters/Shutterstock)

Os motores a jato funcionam com base nos princípios de compressão, combustão e expansão. Grandes quantidades de ar entram na entrada do motor com a ajuda do ventilador e passam por vários estágios do compressor. A pressão e a temperatura do ar aumentam a cada estágio antes de estar pronto para combustão. O ar é misturado com combustível pressurizado no combustor antes da mistura ser inflamada.

Os gases quentes se expandem e transferem energia para as turbinas, que por sua vez giram o ventilador na frente. Os gases residuais passam pelo escapamento do motor, gerando empuxo e impulsionando a aeronave para frente.

O princípio básico

Antes de entrarmos na complexa engenharia de um motor turbofan moderno, vamos entender o básico de como os aviões voam. Falando de maneira muito ampla, as aeronaves precisam de duas coisas para subir aos céus: sustentação e empuxo. A sustentação é a força ascendente gerada pelas asas, enquanto o empuxo pode ser definido como o impulso para frente que vem dos motores de um avião.

Durante a viagem, os passageiros só podem ver um grande ventilador na frente e um tubo de escape relativamente pequeno na parte traseira de um motor a jato, mas há muito mais coisas acontecendo entre esses dois componentes. Os principais componentes de um motor turbofan incluem a pá do ventilador, uma seção do compressor, a câmara de combustão, as turbinas e o escapamento.

Motor GTF fabricado pela Pratt & Whitney instalado no Profit Hunter da Embraer (Foto: Pratt & Whitney)

Um motor turbofan funciona em quatro etapas simples: sugar, apertar, bater e soprar, assim como os motores de combustão interna em veículos rodoviários. Na frente, o ar é sugado para dentro do motor através do enorme ventilador. O ar de alta velocidade entra então no segundo estágio, onde é comprimido por meio de pás de compressor de baixa e alta pressão, nessa ordem.

A essa altura, o ar está até 40 vezes mais denso que o normal, com temperaturas chegando a algumas centenas de graus. O ar comprimido entrará então na câmara de combustão, onde o combustível será pulverizado na tentativa de misturar os dois. A mistura é então inflamada, o que resulta na rápida expansão dos gases, que são finalmente expelidos pelos bocais de exaustão.

A terceira lei do movimento de Newton afirma que toda ação tem uma reação igual e oposta. Neste caso, os gases de escape que saem do motor em alta velocidade impulsionarão a aeronave para frente com uma força igual e oposta, também conhecida como empuxo.

O motor General Electric GE90 em uma aeronave Boeing 777 (Foto: Alec Wilson/Flickr)

Taxa de desvio

Embora agora você conheça o funcionamento básico de um motor turbofan, ainda há um detalhe crucial que precisa ser entendido. Quando o ar entra no motor através do grande ventilador de entrada, nem tudo vai para o núcleo do motor. Uma grande parte do ar que entra viaja entre a capota do motor e a camada externa do núcleo. Este ar é conhecido como ar de desvio, pois sai pela parte traseira, mas não passa pelo núcleo do motor. No entanto, é importante notar que o ar de desvio também gera empuxo. Na verdade, produz mais da metade do empuxo total do motor.

Em termos simples, quanto maior a relação de bypass de um motor, mais eficiente ele será, pois o núcleo é responsável apenas por gerar uma pequena parte do empuxo total do motor. Pode-se até dizer que a principal função do núcleo é alimentar o ventilador de entrada para manter o fluxo de ar de desvio em sua capacidade. Isto é o que torna um motor turbofan moderno significativamente mais eficiente do que os motores turbojato mais antigos que agora são predominantemente usados ​​em aviões de combate.

Motor de avião comercial com capotas abertas (Foto: Thierry Weber)

A quantidade de ar distribuída entre a rota de desvio e o núcleo do motor é conhecida como ar de desvio e geralmente é identificada pela taxa de desvio. Uma relação de bypass de 12:1 significa que para cada 12 unidades de ar que passam pelo duto de bypass, uma unidade é fornecida ao núcleo do motor.

Como o ar de desvio ainda passa pelo ventilador de admissão do motor, ele terá uma velocidade ligeiramente maior em comparação com o exterior. Como resultado, algum empuxo também é gerado quando o ar de desvio sai do motor.

Como funcionam o ventilador de entrada e as turbinas do compressor?

O grande ventilador de entrada presente na frente do motor é acionado pelo próprio motor. Quando a mistura ar-combustível é queimada, os gases quentes resultantes passam por um conjunto de turbinas conectadas concentricamente ao ventilador de entrada. Dessa forma, uma pequena parte da potência gerada pelo motor é gasta para manter o ventilador funcionando.

Um motor Airbus A350-900 em manutenção (Foto: Airbus)

As turbinas do compressor no estágio de “compressão” também são alimentadas de forma semelhante. A maioria dos motores turbofan modernos tem dois eixos concêntricos passando pelo centro, um para o ventilador de entrada e outro para as turbinas do compressor.

Com informações de Simple Flying

Hoje na História: 18 de fevereiro de 2021 - O pouso do Perseverance com o helicóptero Ingenuity em Marte

Representação artística 3D do helicóptero Ingenuity junto com seu companheiro de missão –
o também aniversariante do dia rover Perseverance (Crédito: Jacques Dayan/Shutterstock)

A equipe da NASA responsável pela missão Mars 2020 e todos os entusiastas da exploração espacial humana também têm motivos para comemorar. Junto com seu companheiro rover Perseverance, o helicóptero Ingenuity está completando três anos de pesquisa em Marte.

Encarregado de mostrar que a exploração aérea é possível no Planeta Vermelho, apesar de sua fina atmosfera, o pequeno helicóptero pousou com seu parceiro de missão no chão da Cratera Jezero no dia 18 de fevereiro de 2021.

A princípio, a intenção da equipe era de que o drone realizasse cinco sobrevoos, mas, com o sucesso da empreitada, a missão foi estendida.

"Olhando para trás daqui a cinco ou dez anos, veremos que este foi o trampolim, o precursor da exploração aérea maior e mais ousada em Marte.", declarou Jaakko Karras, vice-líder de operações do Ingenuity no JPL, em entrevista ao site Space.com.

Navegador do rover Perseverance

Pesando 1,8kg, o helicóptero movido a energia solar deixa seu nome registrado nos anais de história da aviação, cumprindo com louvor a missão de US$85 milhões de dólares, e ainda com saúde para trabalhar por mais tempo.

Ele também está fazendo um trabalho de exploração para o rover Perseverance em seus passeios mais longos e ambiciosos, ajudando a equipe da missão a planejar rotas e escopos de potenciais alvos científicos. Por exemplo, eles decidiram não enviar o robô de seis rodas para uma área conhecida como “Raised Ridges” em grande parte por causa do reconhecimento prévio do helicóptero Ingenuity.

“Isso não quer dizer que a equipe não tenha grandes debates sobre que a região ainda tenha valor científico real”, disse Kevin Hand, do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA, codiretor da primeira campanha científica da missão Perseverance. “Mas, pelo menos com o Ingenuity, pudemos dar uma olhada mais de perto e ver que não havia nada tremendamente diferente do que observamos em outros lugares”.

Dificuldades enfrentadas pelo Ingenuity em Marte

Não é sempre tranquilo para o Ingenuity voar. E isso foi notado rapidinho: o helicóptero já não conseguiu fazer a transição para o modo de voo como planejado logo na primeira viagem, empurrando essa decolagem histórica por cerca de uma semana.

Ainda durante o primeiro ano da missão, o voo número 14 foi abortado depois que o helicóptero detectou anomalias em dois de seus seis servomotores de controle de voo. E uma grande tempestade de poeira de Marte atrasou a 19ª surtida em mais de um mês.

Um problema enfrentado já no segundo ano da missão, em maio de 2022, deixou Ingenuity sem comunicação com a Terra durante dois dias. Isso porque o equipamento entrou em um estado de baixa potência devido a uma combinação de altos níveis de poeira na atmosfera e baixas temperaturas locais.

Dois meses depois, o helicóptero precisou dar uma pausa em suas atividades, justamente para evitar trabalhar na alta temporada de tempestades de poeira no planeta, o que comprometeria seus painéis de captação de energia solar.

“Tem algo no seu pé, Ingenuity!”

Algo curioso aconteceu com o Ingenuity em setembro, durante seu 33º voo. No momento da decolagem, alguma coisa se agarrou em um uma das quatro pernas de pouso do equipamento, se mantendo preso durante alguns segundos até cair.

“Tem algo no seu pé, Helicóptero de Marte!”, twittou o JPL uma semana depois do ocorrido. “Estamos investigando um pouco de destroços que acabaram no pé do Ingenuity durante seu último trajeto aéreo”. A publicação afirma, ainda, que o incidente não impactou o bem sucedido voo.

There's something on your foot, #MarsHelicopter! 👀
We’re looking into a bit of debris that ended up on Ingenuity's foot during its latest aerial commute. As shown in the GIF, it eventually came off and did not impact a successful Flight 33. https://t.co/S78Chpo2uO pic.twitter.com/oFnRUBy4aq

— NASA JPL (@NASAJPL) October 1, 2022

No fim do ano, em 3 de dezembro, o drone atingiu um recorde de altitude que permanece até hoje: ele subiu 14 metros, sustentado por 52 segundos, durante um exercício de reposicionamento.

Por falar em recorde, este ano o aniversariante entrou para o Guinness World Records em razão de seu 25º voo, feito em 8 de abril de 2022, quando percorreu 704 metros a 5,5 metros por segundo pela Cratera Jezero, sendo a maior distância atravessada em Marte e a maior velocidade alcançada até o momento.

Setting world records on Earth is too easy...https://t.co/xajKxhOAOQ

— Guinness World Records (@GWR) February 14, 2023

Ano passado, o equipamento chegou ao seu voo de número 42 – e quem “manja” das referências sabe que, por causa disso, ele acabou descobrindo “a resposta para tudo” (entenda aqui).

O fim das missões do Ingenuity

Em 18 de janeiro de 2024, a missão do histórico helicóptero Ingenuity Mars, da Agência Espacial Norte-Americana (Nasa), em Marte chegou ao fim. A aeronave, considerada a primeira a chegar em outro planeta, fez dezenas de voos a mais que o planejado, superando as expectativas dos cientistas. Segundo a Agência, danos no rotor impedem o helicóptero de voar novamente.

O Ingenuity foi aposentado devido a danos em um dos seus rotores (Crédito: NASA/JPL-Caltech)

A aeronave foi originalmente projetada como uma demonstração de tecnologia para realizar até cinco voos de teste experimentais durante 30 dias. Mas, de acordo com a Nasa, o helicóptero operou na superfície marciana por quase três anos, realizou 72 voos e voou cerca de 14 vezes mais longe do que o planejado, registrando mais de duas horas de tempo total de voo.

"A jornada histórica do Ingenuity, a primeira aeronave em outro planeta, chegou ao fim. Esse notável helicóptero voou mais alto e mais longe do que jamais imaginamos e ajudou a Nasa a fazer o que fazemos de melhor – tornar o impossível possível", afirmou o diretor da Nasa, Bill Nelson. 

Através de missões como a Ingenuity, a Nasa busca estudar a preparação para voos no sistema solar e para a exploração espacial.

Com informações de Flavia Correia (Olhar Digital) e GZH Ciência

A Unidade Experimental de "pouso cego": A história da origem de Autoland

A Unidade Experimental de Pouso Cego desenvolveu tecnologia ainda hoje utilizada para proporcionar pousos seguros em todas as condições meteorológicas, dia ou noite.

(Foto: Sydney Oats via Flickr)

Você já quis saber como as aeronaves podem fazer um pouso em condições climáticas adversas ou à noite? É porque a Unidade Experimental de Pouso Cego do Reino Unido (BLEU) fez uma quantidade enorme de testes para descobrir como guiar uma aeronave para um pouso seguro.

Origens

(Foto: RAF via Wikimedia)

Depois que muitos bombardeiros da Commonwealth britânica na Segunda Guerra Mundial tiveram que tentar pousar no meio do nevoeiro, especialmente à noite, com alguns falhando miseravelmente, a Royal Air Force (RAF) sentiu que deveria haver uma maneira melhor. Assim, em 1945, a RAF lançou sua Unidade Experimental de Aterrissagem Cega (BLEU).

O BLEU seria responsável por desenvolver o trabalho da Unidade de Voo de Telecomunicações (TFU) no início de 1945, usando um sistema de orientação de rádio americano SCS 51 para trazer um Boeing 247D em DZ203, conforme foto acima, para pousar em condições de escuridão total. 

O SCS 51 usava rádios transmitindo em diferentes frequências para ajudar a aeronave, não apenas para triangular sua posição, mas também para se manter em uma pista estável e segura até a pista. No final das contas, o sistema era apenas um auxílio à navegação no qual os pilotos podiam confiar até 200 pés da pista - e então decidir se davam a volta ou faziam um pouso.

Inovando o sistema de pouso por instrumentos

(Gráfico via Wikimedia Commons)

O trabalho da BLEU resultaria em um novo sistema que usava sinais de orientação de rádio da pista ao lado da orientação azimutal de cabos amarrados ao longo da transmissão de sinais da pista. O BLEU também mudaria a orientação vertical para um altímetro de rádio FM para uma orientação mais precisa com erro de até meio metro em baixa altitude - reduzindo suficientemente o risco de um pouso preciso e automático.

Obviamente, a aeronave que usa esse sistema precisa ter um piloto automático para guiar os controles da aeronave e um autothrottle para garantir que a aeronave tenha o impulso certo no momento certo para permanecer no curso. Pilotos automáticos e autothrottles agora são equipamentos padrão em aeronaves comerciais.

Teste de voo e adoção

(Foto: Brian Burnell via Wikimedia)

Levar o produto de trabalho do BLEU a bordo de aviões exigiria muitos testes de voo. Como mostrado acima, pequenas fuselagens como o de Havilland Devon foram usadas primeiro, com a primeira demonstração em 3 de julho de 1950. Mas o programa era de baixa prioridade até que a RAF precisava de bombardeiros a jato capazes de pousar em clima inclemente como parte do programa nuclear britânico. dissuasor.

Como resultado, os testes continuaram em fuselagens maiores como o Vickers Varsity, retratado no início desta notícia, e eventualmente o bombardeiro a jato Canberra. No entanto, em 1961, apesar das preferências dos EUA por um piloto humano no loop, um Douglas DC-7 foi usado como plataforma de teste em Bedford, Reino Unido, e Atlantic City, Estados Unidos. A Federal Aviation Administration (FAA) subseqüentemente endossou o uso do trabalho do BLEU como uma solução tecnológica para pousos em qualquer clima.

Aviões modernos usam pouso automático

Uma revisão não apenas do YouTube, mas do Kindle “Boeing 737 Technical Guide” de Chris Grady mostra que as aeronaves Boeing 737 Next Generation e MAX atuais vêm com um Collins EDFCS-730. O Collins EDFCS-730 é um Sistema de Controle de Voo Digital Aprimorado que controla as superfícies de voo da aeronave e dirige o 737 para um pouso seguro usando GPS e auxílios de navegação como ILS.

Sem surpresa, a Airbus também coloca pouso automático em seus jatos, como você pode ver acima, usando um A321 como modelo. A Embraer, conforme abaixo, também utiliza autoland:

Sim, agora é normal se perguntar – o piloto humano ou o piloto automático pousou a aeronave em seu próximo voo comercial? Nada pode substituir a alta segurança de dois pilotos humanos treinados no cockpit.

Edição de texto e imagens por Jorge Tadeu (com Simple Flying, Bedford Aeronautical Heritage Group e Boeing 737 Technical Guide)

Sistemas de pouso por instrumentos: tudo o que você precisa saber sobre o ILS

O Instrument Landing System (ILS) foi introduzido pela primeira vez no final dos anos 1930, mesmo antes da eclosão da Segunda Guerra Mundial.

(Foto: Getty Images)

O Instrument Landing System (ILS) foi introduzido pela primeira vez no final dos anos 1930, mesmo antes da eclosão da Segunda Guerra Mundial. E até hoje continua sendo a forma mais precisa de auxílio à navegação de aproximação para pilotos.

O ILS pode fornecer orientação horizontal e vertical para uma pista. Ele pode ser tão preciso que os pilotos podem usar o sistema para pousar em um aeroporto sem sequer ver a pista . Como o ILS pode fornecer orientação lateral e vertical, uma abordagem ILS é considerada uma abordagem de precisão.

Uma breve introdução ao ILS

O ILS, até hoje, fornece a orientação de aproximação e pouso mais precisa (Foto: Getty Images)

O ILS consiste em dois componentes principais. O Localizer (LLZ) e o Glide Path (GP), que é mais comumente chamado de Glide Slope. O localizador orienta o piloto e a aeronave no plano lateral, enquanto o glide slope fornece orientação de trajetória vertical.

Nos ILS mais antigos, os beacons - ou mais especificamente, os sinalizadores - são usados ​​para que os pilotos possam verificar se estão na altura correta no momento. Esses sinalizadores acendem no cockpit ao passar por um determinado ponto da aproximação.

Os ILS mais recentes possuem Equipamentos de Medição de Distância (DME) que podem calcular a distância com precisão. Assim, os beacons de marcação têm sido amplamente obsoletos.

As frequências operacionais do ILS

(Imagem: flymag.com)

O ILS é sintonizado pelos pilotos usando uma frequência definida. O localizador do sistema opera na faixa VHF (Very High Frequency), entre 108 e 111,975 MHz. Mais de 40 canais são alocados para o localizador das operações ILS.

O Glide Slope opera na banda UHF (Ultra High Frequency). As frequências alocadas estão entre 329,15 e 335 MHz. Assim como o localizador, 40 canais são fornecidos para a transmissão do glide slope.

Para facilitar a vida dos pilotos e evitar a chance de sintonizar a frequência errada, o localizador e as frequências do glide slope são emparelhados.

O pareamento é feito pela ICAO. Por exemplo, a frequência do localizador de 109,1 MHz é emparelhada com a frequência do glide slope de 331,4 MHz.

Portanto, se a frequência do ILS for 108,1 MHz, o piloto precisará apenas sintonizar 108,1 MHz e obterá o localizador e o sinal do glide slope, pois a frequência do glide slope é emparelhada com 108,1 MHz.

(Foto: Airbus)

O DME também está emparelhado com a frequência ILS. Assim, com um interruptor, os pilotos podem obter o localizador, glide slope e o sinal DME.

O princípio de operação ILS

O localizador

A antena localizadora é colocada na extremidade de aproximação da pista. O localizador do ILS é composto por dois lóbulos. Um lóbulo à direita da linha central da pista e um lóbulo à esquerda da linha central. Os lóbulos se sobrepõem bem na linha central e são transmitidos na direção da aeronave que se aproxima da pista para pouso.

Antena localizadora (Foto: goldcoastairport.com)

Para diferenciar os dois lóbulos, o lóbulo direito é modulado para uma frequência de 150 Hz, enquanto o lóbulo esquerdo é modulado para 90 Hz. Dessa forma, o receptor ILS a bordo (aeronave) pode identificar o lóbulo no qual está voando.

Quando uma aeronave se move ou se afasta da linha central, a profundidade da modulação (DOM) ou a amplitude do sinal aumenta. O que isso significa é que, por exemplo, se uma aeronave estiver à esquerda da linha central da pista, ela receberá mais do sinal de 90 Hz em comparação com o sinal de 150 Hz da direita. Essa diferença é conhecida como diferença de profundidade de modulação (DDM). Este DDM é convertido em deslocamento angular pelo receptor da aeronave, que é mostrado ao piloto em seus instrumentos e o comanda para ir para a direita.

Existe uma maneira mais fácil de imaginar isso. Se você receber 20% do sinal de 90 Hz e 5% do sinal de 150 Hz, haverá uma diferença de frequência de 15%. Como a aeronave recebe uma porcentagem maior do sinal de 90 Hz, verifica-se que ela está à esquerda do centro e o indicador no cockpit deve direcionar o piloto para a direita.

O localizador tem dois feixes (Foto: rohde-schwarz.com)

Quando o piloto voa o indicador centrado, o DDM é zero e a aeronave está no eixo da pista.

A rampa de deslizamento

O transmissor ou antena do glide slope é colocado em um lado da pista a cerca de 300 m ou cerca de 1000 pés da soleira da pista. A distância lateral entre o transmissor e a borda da pista é de cerca de 120 m.

Antena Glide Slope (Foto: Herr-K por Wikimedia)

Também consiste em dois lóbulos. E assim como o localizador, um feixe (feixe superior) é modulado para uma frequência de 90 Hz e o outro feixe (feixe inferior) é modulado em 150 Hz. Isso é semelhante ao localizador, onde os lóbulos se encontram é o ponto onde a aeronave está no planeio correto. A maioria das rampas de deslizamento são calibradas para um ângulo de descida de 3 graus.

O princípio de funcionamento também é o mesmo do localizador. O receptor da aeronave usa o DDM detectado para encontrar sua localização em relação ao planeio calibrado. Se o piloto estiver alto, ele comanda o piloto para descer, e se o piloto estiver baixo no planeio, o indicador comanda o piloto para voar para cima.

Os dois lóbulos do sinal de glideslope (Foto: Fred the Oyster por Wikimedia)

Uma falácia do glideslope é a presença de falsos glideslopes. Como o sinal de glide slope está em contato com o solo, ele causa reflexões de sinal, o que gera falsos glideslopes. Essas inclinações estão sempre acima do glideslope real e estão em múltiplos de três, com a primeira ocorrendo a 6 graus.

Pode ser muito perigoso entrar em um falso glide slope, especialmente em condições de baixa visibilidade. Por esse motivo, os pilotos devem sempre conferir a distância até a pista e a altura da aeronave. Para um glide slope de 3 graus, há um aumento de altitude de 300 pés por milha náutica. Assim, por exemplo, se a aeronave está a 5 NM, a altitude da aeronave deve ser (300 x 5) = 1.500 pés. Este cálculo simples pode ser usado para determinar se a aeronave está no glide slope correto.

Falsas rampas de deslizamento (Foto: Airbus)

O localizador e a cobertura do glide slope

Para o localizador, a cobertura é de 25 NM dentro de mais ou menos 10 graus da linha central da pista. Quando a 17 NM, deve ocorrer entre 10 graus e 35 graus.

A cobertura do glide slope se estende da linha central da pista até 10 NM com setores de 8 graus a partir da linha central.

(Imagem: Oxford ATPL)

A cobertura vertical é tal que, no nível mais baixo, é de 0,3 x o planeio definido e até 1,75 x o planeio definido. Para um glide slope de 3 graus, isso significa que uma aeronave pode receber o sinal quando estiver entre -5,25 graus e -0,90 graus do glideslope.

(Imagem: Airbus)

Como voar uma aproximação ILS

O instrumento ILS dentro do cockpit consiste em duas agulhas - uma para indicar o glideslope e outra para indicar o localizador. Quando o ponteiro do glide slope se move para cima, o piloto deve se inclinar para cima, pois está abaixo do planeio. E quando a agulha do localizador se move para a esquerda, o piloto deve manobrar a aeronave para a esquerda, pois isso indica que a aeronave está à direita do eixo da pista.

Fica mais complexo em condições de vento, principalmente em ventos cruzados, que podem desviar a aeronave do localizador. Assim, os pilotos devem corrigir os ventos durante tais aproximações.

Voando para o localizador (Imagem: Oxford ATPL)

Voando para o Glide Slope (Foto: Oxford ATPL)

Os tipos de abordagens ILS

Abordagem ILS do curso de volta

A antena do localizador pode gerar uma imagem espelhada atrás dela. Isso significa que ele cria um sinal localizador para a pista oposta. Este sinal pode ser usado para voar um ILS de volta. A principal diferença entre um ILS de curso reverso e um ILS normal é que a agulha indicadora do localizador está invertida. O que isso implica é que, se o ponteiro apontar para a esquerda, o piloto deve ir para a direita e, se o ponteiro apontar para a direita, o piloto deve voar para a esquerda.

O glideslope não pode ser usado em tal abordagem e, portanto, é considerado uma abordagem de não precisão. Este tipo de abordagem é proibido na maioria dos países.

A abordagem do localizador

As abordagens do localizador usam apenas o componente localizador do ILS. Aqui, a trajetória vertical da aproximação ou glideslope não está disponível, e os pilotos devem descer cruzando distâncias e altitudes.

Este tipo de abordagem é usado em muitos aeroportos quando o glide slope de uma determinada pista está fora de serviço. Esta também é uma abordagem de não precisão.

Localizador de deslocamento ou abordagem de auxílio direcional (LDA) do tipo localizador

Em tal abordagem, a aeronave é guiada no localizador não diretamente para a pista, mas para longe dela. Às vezes, isso é feito para reduzir o ruído, pois colocar um feixe localizador no caminho de aproximação da pista pode colocar os aviões que chegam bem acima dos bairros próximos. As aproximações LDA são executadas no localizador até uma certa altitude de descida, ponto em que o piloto deve identificar visualmente a pista e fazer uma curva e pilotar a aeronave visualmente até o pouso.

O aeroporto de Haneda, no Japão, possui dois procedimentos de aproximação LDA muito famosos para as pistas 23 e 22. Isso evita que aeronaves sobrevoem a área da cidade durante a aproximação para pouso.

Abordagem LDA, Haneda, Tóquio (Imagem: Jeppesen)

Os mínimos de ILS

O mínimo para um ILS é chamado de Altitude de Decisão (DA) para aproximações ILS CAT I. Esta altitude é a altitude barométrica dada pelo altímetro da aeronave. Os mínimos para aproximações CAT II e CAT III são conhecidos como Altura de Decisão (DH), que é a altura acima da pista medida pelo rádio-altímetro.

O DA/DH é a altitude na qual o piloto deve ter pistas visuais suficientes para continuar o pouso. Se visuais suficientes não estiverem disponíveis em DA/DH, uma aproximação perdida deve ser iniciada. O DA é calculado com base nos obstáculos e na aeronave. Em alguns aeroportos, os DA para aeronaves mais pesadas são maiores quando comparados aos mais leves, pois é esperado que eles fiquem abaixo do DA durante a arremetida devido à inércia.

Aeronaves mais pesadas têm mínimos de ILS mais altos (Foto: Qantas)

As categorias ILS

ILS tem muitas categorias. O mais básico é o ILS categoria I ou ILS CAT I. É usado em operações normais. Os mínimos CAT I são baseados na altitude barométrica. As aproximações CAT II e CAT III são usadas em condições de baixa visibilidade. Isso requer equipamentos ILS mais refinados e tem um mínimo baseado em rádio-altímetros de aeronaves. As operações ILS CAT II e III podem suportar pousos automáticos e podem fornecer orientação de lançamento automático para automação de aeronaves após o pouso.

CAT I

• DA não inferior a 200 pés
• Alcance visual da pista (RVR) não inferior a 550 m.

CATII

• DH inferior a 200 pés, mas não inferior a 100 pés
• RVR não inferior a 300 m.

CATIIIA

• DH inferior a 100 pés ou sem DH
• RVR não inferior a 200 m.

CAT IIIB

• DH inferior a 50 pés ou sem DH
• O RVR é inferior a 200 m, mas não inferior a 75 m.

O RVR é uma medida da visibilidade da pista.

As abordagens CAT II/III são usadas em condições de baixa visibilidade
(Foto: Mathieu Neuforge via Wikimedia Commons)

Edição de texto e imagens por Jorge Tadeu (com Simple Flying)

Pintando um avião: por que cada camada é importante

As companhias aéreas são algumas das marcas mais reconhecidas no mundo, e não há melhor outdoor para elas do que a fuselagem de suas próprias aeronaves.

Era uma vez, as librés das companhias aéreas giravam em torno das bandeiras nacionais. Ambos eram um símbolo do orgulho de um país e uma expressão do status quase diplomático de que gozavam as companhias aéreas (daí o termo "companhia aérea de bandeira"). Tudo isso mudou com a liberalização da indústria de viagens aéreas.

O surgimento de um setor de aviação privado dinâmico e competitivo abriu as comportas da criatividade quando se trata de librés de aeronaves: das cores brilhantes e atraentes favorecidas pelas companhias aéreas de baixo custo aos intrincados designs únicos com os quais algumas companhias aéreas optam por se deleitar entusiastas da aviação de vez em quando.

Animais fofos, super-heróis de desenhos animados e obras-primas artísticas - tudo é um jogo justo quando se trata de chamar a atenção do público por meio de um uniforme de avião cativante.

As pinturas patrióticas também não saíram de moda. Em junho de 2020, o primeiro-ministro do Reino Unido, Boris Johnson, tomou a controversa decisão de gastar cerca de £ 900.000 ($ 1.116.000) do dinheiro dos contribuintes em uma reforma com o tema Union Jack do jato Voyager do primeiro-ministro RAF.

O que é necessário para pintar um avião comercial?

Como sabe quem já passou por uma fábrica de aviões, todos os aviões são pintados com as mesmas cores ao sair da linha de montagem: verde para aeronaves metálicas e bege para compostas (já que não há necessidade de inibidores de corrosão).

O verde é devido a uma camada inicial de revestimento de cromato de zinco anticorrosivo. O primeiro de vários procedimentos que a aeronave passará até obter seu esquema de cores definitivo.

Depois que a companhia aérea aprova o design da pintura, que muitas vezes é elaborado por uma agência de criação externa, ela trabalha em estreita colaboração com os fabricantes de aeronaves para implementá-lo.

Fabricantes de aeronaves, como Airbus e Boeing, têm suas próprias instalações de pintura e equipes dedicadas que entram no processo neste ponto. Eles produzem um dossiê que detalha tudo o que é necessário para concluir a pintura solicitada: o tipo de tinta a ser usado, os padrões a serem aplicados, a quantidade de recursos que serão necessários e assim por diante. Um modelo 3D virtual gerado por computador é então criado.

Este "gêmeo virtual" da aeronave real será então usado para produzir estênceis. São pedaços de tela grandes e adesivos que, quando colocados na parte externa da aeronave e pintados com tinta, produzem os padrões de cores desejados. A aeronave está pronta para entrar na oficina de pintura.

Como pintar um avião: A espessura dessas camadas de tinta é muito importante, pois cada camada adicional de tinta adiciona peso à aeronave.

Cada camada adiciona peso

Primeiro, um primer sem cromo ecologicamente correto é aplicado. É um revestimento preparatório que auxilia na adesão das sucessivas camadas de tinta.

A seguir está uma camada de cor de fundo, que geralmente é branca, mas nem sempre (depende do esquema de cores final).

É sobre essa camada de fundo que o padrão de cor final é aplicado com a ajuda de estênceis.

A última camada é um verniz aplicado depois que todas as outras tintas coloridas e filmes adesivos já estiverem no lugar. Este verniz sela tudo e fornece proteção robusta contra a erosão do fluxo de ar, todos os tipos de fluidos e os efeitos dos raios ultravioleta.

A espessura dessas camadas de tinta é muito importante, pois cada camada adicional de tinta acrescenta peso à aeronave. Mais peso significa maior consumo de combustível e isso se soma ao longo da vida operacional da aeronave, com consequências econômicas e ambientais significativas.

É por isso que os processos de pintura têm sido o foco de inovações técnicas significativas, com modernas ferramentas de pulverização de baixa pressão e alto volume e técnicas destinadas a reduzir a quantidade de tinta necessária para pintar uma aeronave. Mas não são apenas as novas aeronaves que visitam a oficina de pintura.

É hora de uma reforma

As aeronaves comerciais são repintadas várias vezes ao longo de suas vidas operacionais. Dessa forma, as librés das companhias aéreas permanecem brilhantes e nítidas, e a pintura bem conservada também pode ajudar a prevenir possíveis problemas de corrosão.

“Grandes companhias aéreas com centenas de aeronaves, como a United ou a Southwest, têm uma programação para repintar suas aeronaves com certa regularidade, geralmente a cada seis anos ou mais”, explica Nikki Thomas, executivo da IAC, a maior empresa independente de pintura de aeronaves do mundo.

Empresas como a IAC também firmam contratos com grandes fabricantes de aeronaves quando precisam de capacidade extra que não pode ser totalmente administrada por suas próprias linhas de pintura. A maior parte de seus negócios, entretanto, vem de aeronaves que já estão em serviço.

Mudanças de propriedade, remarcação de marca de companhias aéreas, fusões e aquisições também são importantes motivadores para o mercado de pintura de aeronaves.

"Quando duas companhias aéreas decidem se fundir, é um sonho que se torna realidade para nós!" brinca Thomas, antes de acrescentar: "Veja, por exemplo, a nova pintura da United, que foi revelada em abril de 2019. Isso significa que quase 1.000 aeronaves precisarão ser repintadas."

No caso de aeronaves que já estão em operação, é fundamental remover primeiro as camadas de tinta atuais. Para isso, a aeronave deve ser lixada ou decapada, sendo esta última um procedimento mais minucioso, envolvendo o uso de agentes químicos que removem a tinta velha. O método de escolha depende do estado da aeronave quando chega à oficina de pintura.

Tempo e dinheiro

Pintar uma aeronave geralmente leva cerca de uma a duas semanas e os custos podem variar muito. Tudo depende, é claro, do tamanho da aeronave e da complexidade do projeto.

Por exemplo, pintar um avião normal de passageiros custa algo em torno de $ 150.000 a $ 300.000, enquanto o preço de um avião menor pode ser tão pouco quanto $ 50.000. No entanto, estima-se que a reforma do jato RAF Voyager do primeiro-ministro do Reino Unido tenha custado mais de um milhão.

O Boeing 737 da Alaska Airlines com uma pintura "Toy Story" da Disney-Pixar levou a IAC 21 dias para ser concluído. Isso porque o design elaborado envolvia detalhes finos que precisavam ser finalizados por artistas com um pincel na mão, em vez do spray mais convencional.

Outra técnica mais rápida e mais barata às vezes empregada para decorar aeronaves com designs particularmente complexos é o uso de grandes adesivos especiais, chamados decalques.

Estes são, essencialmente, adesivos (embora produzidos de acordo com as especificações da indústria) que podem ser impressos e colados no local certo na aeronave. Mas os decalques não são do gosto de todos. O IAC raramente os usa, diz Thomas. Prefere colar (trocadilho intencional) a pintar. 

Também pode haver diferenças significativas entre os diferentes tipos de tinta. Alguns não são apenas mais caros, mas consideravelmente mais difíceis de aplicar do que outros, a tal ponto que as equipes de pintura precisam receber treinamento extra. Um caso em questão é o das pinturas com tinta de mica perolizada.

Jean-François Paul, chefe do centro de pintura da Airbus em Toulouse, França, dá o exemplo da pintura da aeronave A350 da Virgin Atlantic, a primeira das quais foi entregue no verão de 2019.

Esta pintura usa tinta de efeito especial, que contém pequenas partículas de alumínio e outros pigmentos específicos que produzem um efeito cintilante único.

Embora à primeira vista o padrão de design pareça bastante simples, a forma como os diferentes tons de vermelho são dispostos mostra uma complexidade e sofisticação incomuns. “Esta foi uma pintura muito desafiadora de fazer, mas é linda”, diz ele.

Edição de texto e imagens: Jorge Tadeu (com CNN)

Como funcionam as telas de alerta de aeronaves?

Visores de alerta permitem que os pilotos visualizem dados sem ajustar o olhar

Os cockpits das modernas aeronaves comerciais são maravilhas técnicas, repletas de aspectos tecnológicos que auxiliam os pilotos em seu trabalho. O heads-up display de um avião é uma dessas peças de tecnologia, e apresenta dados na linha de visão dos pilotos. Mas como exatamente eles funcionam?

O que é um display heads-up?

Como visto na fotografia acima, um heads-up display é uma tela transparente localizada na linha direta de visão do assento do piloto na cabine de um avião. A tecnologia recebe esse nome pelo fato de que, para visualizar o display, o piloto não precisa mover a cabeça da posição vertical. Isso o diferencia de outros monitores montados mais abaixo no cockpit.

As telas de alerta também têm a vantagem de manter os olhos do piloto focados no mundo ao seu redor, mesmo enquanto visualiza e processa mentalmente os dados à sua frente. As telas de alerta podem apresentar vários dados relevantes para as operações de uma aeronave em um determinado momento. No entanto, os regulamentos da FAA exigem que pelo menos os seguintes aspectos sejam mostrados.

• Velocidade do ar.
• Altitude.
• Cabeçalho.
• Linha do horizonte.
• Turb and slip/turn e indicador de inclinação.

Existem certos dados que todos os displays de heads-up precisam mostrar (Foto: Getty Images)

Como eles funcionam?

Mas como exatamente essas telas úteis para anúncios inovadores funcionam? Vale a pena notar, antes de tudo, que houve várias gerações dessa tecnologia, cada uma funcionando de maneira ligeiramente diferente. De qualquer forma, é comum que a maioria dos monitores heads-up (conhecidos como HUDs) consistam em três componentes principais: o combinador, o projetor e o computador.

O combinador é o nome dado ao painel de vidro plano angulado que funciona como um divisor de feixe para ajudar a apresentar os dados como parte do campo de visão do piloto. Enquanto isso, o computador é responsável por produzir as imagens que acabam na frente do piloto.

Mas como essas imagens chegam à tela em primeiro lugar? É aqui que o projetor entra em ação. Essa configuração de colimador óptico usa uma lente ou espelho curvo, com um display CRT, LCD ou LED em seu foco. A natureza colimada da imagem produzida significa que o ponto focal está no infinito. Como tal, tudo está em foco para o piloto que o observa.

HUDs são usados ​​em aeronaves militares e comerciais (Foto: Telstar Logistics via Wikimedia Commons)

Diferentes tipos para diferentes aeronaves

Assim como o Enhanced Flight Vision Systems (EFVS), o uso de displays de alerta se origina em aeronaves militares. É neste domínio que os pilotos às vezes também se beneficiam do uso de visores montados no capacete, em que o visor se move em conjunto com a cabeça do piloto.

É comum que os caças modernos tenham essa tecnologia e um HUD convencional, embora o Lockheed Martin F-35 Lightning II tenha apenas um sistema baseado em capacete. Acontece que os HUDs também são usados ​​além do domínio da aviação. De fato, hoje em dia, tanques modernos e até carros também permitem que os motoristas se beneficiem do uso dessa tecnologia.

A evolução do cockpit dos aviões de 1949 até 2020

Embarque em uma seleção de imagens que transporta pilotos e aficionados por 71 anos de história.

Cockpit do Daher TBM940 conta com função que permite pousar o avião e forma autônoma

A cabine de um avião, popularmente chamada de cockpit, sempre despertou a curiosidade dos passageiros por sua infinidade de botões, ‘reloginhos’ e mostradores em geral. Para pilotos é impossível visitar um avião sem passar parte do tempo olhando o cockpit, afinal, como muitos dizem ali é o escritório de um aviador.

Conheça alguns das mais simbólicas cabines da aviação na era do jato.

de Havilland Comet I

Note que o painel da primeira geração de jatos era bastante simplificado

Boeing 707

Ao centro a tela do radar meteorológico que era um salto em segurança sem precedentes até então

Lockheed L-188 Electra

Esta é a cabine do famoso "Electra II" que fez história na ponte aérea e marcou a Varig

Boeing 737-200

(Foto: Ryabtsev via Wikipedia Commons)

A cabine do 737 era uma evolução do projeto do 707, lançado uma década antes. Uma curiosidade é que o overhead (os botões do teto) é basicamente o mesmo até hoje no 737 MAX.

Boeing 747-100

O eterno Jumbo estava entre os mais complexos aviões de seu tempo, mas apresentava uma série de inovações em relação aos antecessores, como apenas três tripulantes de cabine. O navegador e radiotelegrafista já não estavam mais presentes.

Concorde

Contemporâneo do 747, o Concorde rivalizava em prestigio graças a sua velocidade duas vezes superior ao do som. Seu cockpit era bastante avançado e contava inclusive com sistemas de controle de voo fly-by-wire, ainda que de uma geração bastante limitada.

Airbus A300

O Airbus A300 mudou o transporte aéreo ao oferecer grande capacidade em rotas de média distância, ajudando a massificar o transporte aéreo. Sua cabine era a mais avançada da época, dando início as evoluções eletrônicas que seriam presença constante nos projetos da Airbus.

Boeing 747-400

Em 1988 a Boeing lançou a segunda geração do 747, que agregava uma série de melhorias adicionadas na série -300, com o cada vez mais presente glass cockpit, ou cabine de vidro - em tradução literal. Agora era o fim do engenheiro de voo, na cabine apenas comandante e copiloto. Compare com o 747-100 e note a diferença no intervalo de 20 anos.

Airbus A340

O A340 dava continuidade aos avanços na cabine proporcionada pela Airbus. Além da aviônica digital, o avião incorporava o fly-by-wire, já presente no A320 que havia voado pela primeira vez em 1988. Adeus ao manche com coluna, o controle é feito por sidestick e um sistema eletrônico evita que o piloto extrapole o envelope de voo do avião. Além disso, a Airbus revolucionou o mercado ao oferecer basicamente o mesmo cockpit nas famílias A320, A330 e A340.

Bombardier Global

O Global avançou na automação da cabine, com recursos avançados de pilotagem, displays maiores e um design de cabine com maior ergonomia.

Cessna Citation Encore

Note que nem mesmo os instrumentos de backup são analógicos, os sistemas digitais passavam a reinar na cabine. Telas de cristal líquido (LCD) com maior resolução passaram a ser incorporadas.

Airbus A380

O A380 um gigante projetado para transportar até 800 passageiros ofereceu um novo salto tecnológico. Novas telas, que exibem dados de aeroportos, cartas aeronáuticas, checklist, entre outros. A mesa instalada a frente dos pilotos ganhou um teclado que ajudou a reduzir a carga de trabalho.

Boeing 787 Dreamliner

Telas ainda maiores, head-up display, similares aos existente nos caças, exibe dados essenciais do voo (velocidade, altitude, rumo, entre outros). A Boeing torna o 787 o seu primeiro modelo com extenso uso de fly-by-wire, ampliando o que era aplicado no 777.

Embraer Praetor 600

Novas suítes de aviônicos combinam os dados principais na tela de forma clara e objetiva, permitindo os pilotos escolherem no momento certo o que será apresentado. O visual da cabine avança ainda mais, com maior ergonomia e uma interface ainda mais simples e objetiva.

Dassaul Falcon 8X

As suítes de aviônicos estão cada vez mais avançadas e complexas, permitindo uma infinidade de aplicações e soluções. A plataforma Honeywell Primus Epic foi amplamente personalizada pela Dassault para criar o EASy III , utilizada no Falcon 8X. A mesma suíte é a base do Gulfstream Symmetry, utlizada no G600 (foto abaixo). Compare as duas fotos e veja como cada fabricante incorporou o sistema em seus aviões.

Gulfstream G600

Na foto abaixo destaque do overhead do G600, que emprega três telas sensíveis ao toque. Volte nas imagens e veja como era o console superior das primeiras gerações dos jatos.

Por Edmundo Ubiratan (AEROMagazine)