Engineering Research Technical Reports

Transcrição

Engineering Research
Technical Reports
Volume 5 – Issue 6 – Article 7
(Special Issue on Aeronautics, Edited by Giorgio E. O. Giacaglia)
ISSN 2179-7625 (online)
AUTOMATION IN AIRCRAFTS SYSTEMS
Elpidio Corrêa Vinhote Filho1
Giorgio E. O. Giacaglia2
NOVEMBRO / 2014
Taubaté, São Paulo, Brasil
1
Univ Taubate, Department of Mechanical Engineering, Graduate Specialization on Aeronautics Engineering. (E-mail:
[email protected]).
2
Univ Taubate, Coordinator, Specialization on Aeronautics Engineering. (E-mail: [email protected]).
Engineering Research: Technical Reports
Technical Editor: Giorgio Eugenio Oscare Giacaglia
Associate Technical Editors
Eduardo Hidenori Enari, Universidade de Taubaté, Brazil
Wendell de Queiróz Lamas, Universidade de Taubaté, Brazil
Editorial Board
Antonio Faria Neto, Universidade de Taubaté, Brazil
Asfaw Beyene, San Diego State University, USA
Bilal M. Ayyub, University of Maryland, USA
Bob E. Schutz, University of Texas at Austin, USA
Carlos Alberto de Almeida, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Brazil
Ciro Morlino, Università degli Studi di Pisa, Italy
Eliane da Silveira Romagnolli Araujo, Universidade de Taubaté, Brazil
Epaminondas Rosa Junior, Illinois State University, USA
Evandro Luís Nohara, Universidade de Taubaté, Brazil
Fernando Manuel Ferreira Lobo Pereira, Universidade do Porto, Portugal
Gilberto Walter Arenas Miranda, Universidade de Taubaté, Brazil
Hubertus F. von Bremen, California State Polytechnic University Pomona, USA
João Bosco Gonçalves, Universidade de Taubaté, Brazil
Jorge Muniz Júnior, Univ Estadual Paulista at Guaratinguetá, Brazil
José Luz Silveira, Univ Estadual Paulista at Guaratinguetá, Brazil
José Walter Parquet Bizarria, Universidade de Taubaté, Brazil
María Isabel Sosa, Universidad Nacional de La Plata, Argentina
Ogbonnaya Inya Okoro, University of Nigeria at Nsukka, Nigeria
Paolo Laranci, Università degli Studi di Perugia, Italy
Rolando A. Zanzi Vigouroux, Kungliga Tekniska högskolan, Sweden
Sanaul Huq Chowdhury, Griffith University, Australia /
Tomasz Kapitaniak, Politechnika Lódzka, Poland
Zeki Tüfekçioğlu, Ankara Üniversitesi, Turkey
The “Engineering Research” is a publication with purpose of technical and academic knowledge
dissemination.
Eng Res, v. 5, n. 6, p. 142-163, Novembro / 2014.
143
BIOGRAPHIES
Elpidio Corrêa Vinhote Filho graduado em Engenharia Militar pela Academia Militar
das Agulhas Negras (AMAN), 1998 -Pós-graduado em Ciências Aeronáuticas pelo
Centro de Instrução de Aviação do Exército (CIAvEx), 2001 = Pós-graduado em
Ciências Militares pela Escola de Aperfeiçoamento de Oficiais (EsAO), 2006
Piloto de Helicóptero formado pelo Centro de Instrução de Aviação do Exército, 2001
Especialista em Engenharia Aeronáutica, Universidade de Taubaté, 2014
Giorgio Eugenio Oscare Giacaglia graduou-se em Física pela Faculdade de Filosofia,
Ciências e Letras da USP em 1958 e em Engenharia Metalúrgica pela Escola Politécnica
da USP em 1960. Completou Especialização em Física pela FFCLUSP em 1962 e obteve
o título de Philosophy Doctor em Astronomia em 1965 pela Yale University, EUA.
Obteve títulos de Especialista em Análise e Diagnóstico de Empresas (BNDES, ABDE,
FINEP), de Administração de Centros de Pesquisa (Vanderbilt University) e de
Telecomunicações Espaciais (CNES, Toulouse). Por concursos públicos de títulos e
provas obteve o título de Livre Docente em Mecânica Geral em 1966 e de Catedrático de
Mecânica Geral em 1967, fazendo jus, pela legislação em vigor, aos títulos de Doutor em
Ciências Físicas e Matemáticas e de Doutor em Engenharia respectivamente.. Em 1970
recebeu o título de Membro Honorário da Sociedade Sigma, Gama, Tau de Aeronáutica e
Astronáutica, Chapter de Austin, Texas, EUA e em 1972 obteve o registro de Professional
Engineer pelo Texas State Board for Registration of Professional Engineers em
Engenharia Aeroespacial. É coordenador do Curso de Pós-graduação Lato Sensu em
Engenharia Aeronáutica, na Universidade de Taubaté, São Paulo.
144
SUMÁRIO
Section
Page
Conselho Editorial
ii
Biografia
3
Sumário
4
Lista de acronismos
5
Lista de figuras
5
Resumo
6
Abstract
6
Introdução
7
Considerações Iniciais
7
Finalidade da Automação
09
Aspectos positivos, negativos e desafios
09
Componentes do sistema
12
Conclusão
19
Referencias
20
145
LISTA DE ACRONISMOS
ACARS – Aircraft Communications, Adressing and Reporting System
ADI - Attitude Director Indicator
AFS – Automatic Flight System
AFS - Auto Flight System
ARINC - Navigation System Data Base Standard
ATIS - Automatic Terminal Information Service
CRM - Customer Relationship Management
DME - Distance Measuring Encoders
EFIS - Electronic Flight Instrument System
EGPWS - Enhanced Ground Proximity Warning System
EICAS - Engine Indicating and Crew Alerting System
FMC - Flight Management Computer
GPS – Global Positioning System
HIS - Horizontal situation indicator
INS – Inertial Navigation System)
ILS - Instrument Landing System
MFD - Multi – function display
NDB - Nondirectional beacons
PFD – Primary Flight Display
PFD - Primary flight display
SID - Standard Take-off Instrument Display
STAR - Standard Landing Instrument Display
TCAS - Traffic and Collision Avoidance System
VHF – Very High Frequency
VOR - VHF Omnidirectional Range
LISTA DE FIGURAS
1
Tela PFD
15
2
Tela MFD
16
3
Tela EICAS
17
4
Tela FMC
19
5
Painel do piloto automático
20
6
Manetes de potência
21
146
AUTOMAÇÃO DOS SISTEMAS DAS AERONAVES
Resumo: O presente trabalho visa apresentar um estudo preliminar do que é a automação
dos sistemas, apresentar aspectos positivos e negativos e dar uma visão geral dos desafios
vindouros para esse ramo da área de aviação. É também apresentar alguns tipos de
sistemas/equipamentos utilizados na aviação geral.
Palavras-chave: Automação. Desafios. Aspectos positivos; Aspectos negativos
147
AUTOMATION IN AIRCRAFTS SYSTEMS
Abstract: This paper presents a preliminary study of what is the automation of systems,
present positive and negative aspects and give an overview of the challenges ahead for
this aviation industry branch. It is also present some types of systems / equipment used in
civil aviation.
Keywords: Automation. Challenges. Positive and negative aspects
148
1. INTRODUÇÃO
Há uma gama muito variada de tarefas no complexo trabalho do dia-a-dia de um
piloto, o qual tem por principal missão conduzir uma aeronave de grande ou médio porte,
que possui uma variada quantidade de sistemas e equipamentos complexos e que
transcende a observação e imaginação leiga.
Tudo começa com o planejamento do voo, a fim de que a básica prática de pilotar,
comunicar e navegar seja sustentada e procedida com ordenação, disciplina, supervisão e
controle. A partir daí, as etapas de gestão de equipes, de administração de recursos
materiais e humanos, de processamento de informações, além da gerência do
automatismo no cockpit (cabine de comando), passam a demandar dos pilotos uma
grande porção de energia físicocognitiva, a qual é despendida visando a condução segura,
confortável e econômica da aeronave.
Este artigo tem seu foco direcionado dois aspecitos principais. O primeiro diz
respeito aos aspectos positivos e negativos finalizando com o futuro do que a de vir nesse
segmento da aviação geral. O segundo aspecto faz referência a alguns dos equipamentos
atuais que as tripulações se depararam por ocasião da realização de diversos tipos de
voos.
2. Considerações iniciais
Os pilotos das aeronaves contemporâneas de transporte aéreo comercial têm um
importante papel de gerência ao supervisionar a performance de sofisticados sistemas
automatizados, os quais desempenham nos dias de hoje a maioria das tarefas
concernentes às operações de voo. Nos dias de hoje, sob condições normais, os aviadores
raramente são demandados a utilizar suas habilidades motofísicas, o que reduziu
acentuadamente a carga física de trabalho na flight deck. A principal tarefa das
tripulações de um modo geral passou a ser o processamento de informações e
autorizações de tráfego aéreo, transferindo-as ao sistema automático de voo através do
acionamento de switches, teclados de computador ou outros dispositivos similares.
Entretanto, numa eventual falha sistêmica, ou na ausência de auxílios à navegação
aérea baseados no solo (VOR, ILS, ATIS, Etc.), certamente os pilotos serão mais
demandados, pois não há como substituí-los nestas horas no comando das ações
operacionais que requeiram tanto habilidades físicas quanto cognitivas específicas.
Atualmente, a evolução da automação nos cockpits está mais sujeita às análises
econômicas e de engenharia do que as que levam ao sistemático desenvolvimento de
políticas ergonômicas relacionadas com o papel do Homem frente aos sistemas
149
automatizados em atividades complexas. Contudo, o atual status quo da automação na
Aviação Civil não é livre de problemas e uma substancial influência da Ergonomia, como
ciência que estuda a influência dos Fatores Humanos no desempenho profissional, pode
contribuir bastante para a aplicação e para a adequação à atividade aérea de novos
dispositivos tecnológicos automatizados no futuro.
É certo que há alguns anos, com a inserção da automação no cockpit dos aviões de
carreira, inaugurou-se uma nova fase operacional na Aviação Civil mundial, com
benefícios, com problemas e, também, com vários desafios a serem enfrentados.
Ao longo desses anos, períodos de adaptação, de observações, de experiências, de
ajustes e principalmente de correções vêm se fazendo necessários, tanto para os
operadores como para o sistema como um todo, a fim de que se conquiste um novo
patamar de equilíbrio cognitivo, técnico, administrativo e operacional, o qual, de tempos
em tempos, é perdido com a chegada do inédito.
Na atividade aérea, o ontem pode ficar bem distante do hoje, em pouco tempo. E
isto pode ocorrer simplesmente pela ânsia de se trazer o amanhã para o dia-a-dia da
aviação, consubstanciado pela introdução de novas tecnologias no cockpit dos aviões de
carreira. E estas tecnologias, por causa do seu ineditismo, normalmente não trazem com
elas experiências e ensinamentos de outras indústrias complexas, o que, muitas vezes,
impede rápidas adaptações às novidades operacionais nelas embutidas.
Com isto, as cabines dos aviões tornam-se grandes laboratórios científicos dos
quais serão obtidas informações importantes que levarão ao aperfeiçoamento de
procedimentos operacionais e de programas de treinamento simulado e gerencial
(destacando-se o CRM) para adaptação, reeducação e padronização de antigos e novos
pilotos, pagando-se o preço, às vezes alto, da inserção do novo, testado nas ações do diaa-dia operacional, numa atividade tão complexa como a aviação.
Infelizmente, essa tecnologia de ponta não é capaz de fazer com que a sua
utilização chegue ao nível operacional com um razoável grau de aprendizado que
possibilite, especialmente, a minimização do percentual de erros dos pilotos e ameaças à
operação aérea, no caso da aviação. E é aí que ainda reside uma boa parte dos problemas
operacionais do cotidiano da atividade aérea contemporânea.
Erros no uso e no gerenciamento dos sistemas automáticos de voo e a perda da
consciência da relação lógica entre um comando dado pelo piloto e a execução dos
modos automatizados de operação pelos computadores dos aviões perfazem mais de 20%
dos fatores causais de acidentes durante as fases de aproximação e pouso, segundo a
Flight Safety Foundation.
150
E este é o cerne da questão: a automação é um precioso auxílio à operação aérea
ou um fator de aumento da complexidade no ambiente profissional dos pilotos?
3. Finalidade da automação
Na atividade aérea, o objetivo maior do AFS – Automatic Flight System – é prover
assistência aos pilotos durante todo o vôo (dentro do envelope normal da aeronave).
Tem por principal finalidade liberar o Piloto em Comando de algumas tarefas
rotineiras, de forma a proporcionar-lhe mais tempo, dar-lhe oportunidade de uma melhor
utilização dos recursos disponíveis para a gerência do voo e permitir-lhe aguçar o alerta
situacional e aprimorar o seu processo decisório.
Dessa maneira, como consequência, tem por finalidade secundária auxiliar os
pilotos no encontro do equilíbrio da operação da aeronave, especialmente no que
concerne à atitude e à trajetória de voo, sem perder a capacidade de operar manualmente
o avião.
4. Aspectos positivos, negativos e desafios
4.1 Aspectos positivos
É inegável que a chegada da automação à Aviação Civil trouxe benefícios. A
drástica diminuição da carga física de trabalho (physical workload) na rotina dos pilotos a
bordo, os alarmes audiovisuais que antecipam o mau funcionamento pela inserção de
novos padrões operacionais nos computadores de bordo, os dispositivos de prevenção de
acidentes como o TCAS (Traffic and Collision Avoidance System) e o EGPWS
(Enhanced Ground Proximity Warning System), uma supervisão e um diagnóstico de
panes mais acurado dos componentes do grupo motopropulsor da aeronave (com uso do
ACARS – Aircraft Communications, Adressing and Reporting System), os equipamentos
muito mais precisos e acurados de navegação aérea (GPS – Global Positioning System /
INS – Inertial Navigation System) e os checklists eletrônicos modernos estão no leque
desses benefícios.
Também sob a ótica comercial, há inúmeras vantagens a se contabilizar,
considerando que cada projeto novo traz consigo uma inovação tecnológica automatizada
capaz de reduzir o custo da operação aérea, muitas vezes na expressiva ordem de 20% a
25%, se comparado ao modelo de aeronave anterior ao recém projetado. Como a gestão
151
das atuais empresas de aviação está basicamente focada no controle de custos, a indústria
concentra-se em projetos de aeronaves cada vez mais automatizados, a fim de oferecer ao
disputadíssimo mercado de compra e venda de aviões produtos de baixo custo
operacional, comandados por poucos pilotos, com autonomia suficiente para cobrir
grandes distâncias e transportando o maior número possível de passageiros para propiciar
ganho de escala e o aumento da produtividade.
4.2 Aspectos negativos
O centro dos problemas relacionados com a automação nos cockpits das aeronaves
comerciais está na relação Homem/Máquina/Meio.
A maioria das investigações de incidentes e acidentes tem tratado, nos seus
relatórios finais, com destaque para as recomendações de segurança, de uma grande
incidência de erros operacionais classificados como fatores contribuintes para esses
eventos indesejáveis, muitos deles transformados em tragédias, sempre em função de um
significativo desequilíbrio na relação Homem/Máquina/Meio. O ponto focal é a
dificuldade que se apresenta, em algumas ocasiões, no exercício da interatividade do
Homem com outros elementos e componentes do cenário operacional do cotidiano da
atividade aérea, a qual pode fragilizar, ou até mesmo eliminar, as barreiras de proteção e
as ferramentas de prevenção de incidentes e acidentes aeronáuticos instaladas nos
cockpits das aeronaves mais modernas.
Num artigo intitulado Avaliação da Carga de Trabalho dos Pilotos em função de
Duração e Horário de Treinamento no Simulador de Vôo do Airbus 320 (Lacerda, Elizeth
T.; Lopes, José R., 2006), os autores referem-se à necessidade do treinamento simulado
para pilotos, a fim de vencer dificuldades com a automação. E, em determinado trecho, os
autores dizem: “A necessidade de estimular esses modos de execução (reativo, retroativo
e em alguns casos, antecipativo) se alia às informações proporcionadas por vários estudos
realizados com pilotos os quais revelaram que esses profissionais têm dificuldades em
usar sistemas de automação. Estes e outros estudos afirmam também que há necessidade
de mais treinamentos que permitam ao piloto melhor conhecimento dos sistemas com os
quais irão operar”.
Verifica-se, então, cientificamente, a necessidade de dedicação à questão do
automatismo nas flight decks, nunca de forma superficial, mas, notadamente, de modo a
proporcionar aos pilotos a compreensão, intrínseca e profunda, da lógica e do
152
funcionamento dos sistemas automatizados, bem como a melhor maneira de se relacionar
com eles.
Os estudiosos em Fatores Humanos na aviação têm preferência pelo modelo
SHELL para explicar como o Elemento Humano (Liveware) relaciona-se com seus pares,
com o Equipamento (Hardware), com os Programas de Suporte Lógico (Software) e com
o Ambiente (Environment), durante as operações aéreas (Snow, 2002)
4.3 Desafios
O mais importante desafio da indústria aeronáutica é aperfeiçoar a maneira de
utilização dos sistemas automatizados nos aviões modernos. A meta permanente dos
fabricantes de aeronaves deve ser a de oferecer aos pilotos, e a outros atores da linha de
frente da Aviação Comercial, sistemas automatizados de fácil compreensão e operação,
de maneira tal que os erros operacionais sejam mantidos em níveis reduzidos e passíveis
de gerenciamento.
É senso comum que o correto nível de automação em uma cabine de comando
está ligado à sensação de conforto operacional do piloto durante o cumprimento de suas
tarefas no comando da aeronave. E responder algumas perguntas relacionadas ao tema
auxilia na missão de descomplicá-lo e desmistificá-lo junto à Comunidade de Aviação
Civil:
• Como o sistema foi projetado?
• Por que foi projetado da maneira que se apresenta?
• Como o sistema interage e se comunica com o piloto?
• Como melhor auxiliar-se do sistema em situações incomuns, anormais e/ou de
emergência?
As repostas a estes questionamentos certamente levarão à reflexão, a qual pode
proporcionar o afloramento de idéias para a otimização da automação na aviação.
E o aperfeiçoamento dos sistemas automatizados deve iniciar-se por uma Filosofia
Operacional clara e de fácil adesão. Normas e procedimentos devem complementá-la,
levando aos pilotos uma mensagem operacional educativa capaz de conquistar um alto
nível de disciplina consciente e de aderência às melhores práticas de gerência dos
sistemas de automatismo no cockpit e de auxílio na tomada de decisão dos pilotos que
estiverem no comando das aeronaves.
O acompanhamento e a supervisão do desempenho do sistema automatizado do
avião é outra tarefa de extrema importância no leque de atribuições dos pilotos. Na
153
verdade, esta vigilância reveste-se de grande importância pelo fato do comandante ter que
estar preparado para assumir manualmente os comandos da aeronave, a qualquer
momento, sem levá-la a situações indesejáveis que podem fazê-lo perder, subitamente, o
controle das ações operacionais.
Ao piloto em comando cabe a retenção da autoridade sobre todos os sistemas da
aeronave, com o objetivo de mantê-la dentro dos padrões de segurança propugnados
pelos limites impostos pelo fabricante à máquina, por aqueles determinados pela
Natureza ao Homem e por outros requeridos pelo dinâmico ambiente operacional do vôo,
sempre
com
a
responsabilidade
de
harmonizar
e
equilibrar
a
equação
Homem/Máquina/Meio, evitando chegar às fronteiras de um incidente ou acidente
aeronáutico.
5. Componentes do sistema
Como já fora acima mencionado, diversos são os equipamentos/sistemas que são
utilizados nas aeronaves modernas. Destaca-se também a maneira que cada fabricante
tem de aboradar os aspectos de monitoramento de cada tipo de parâmetro.
Serão listados abaixo alguns dos mais importantes sistemas que são utilizados na
atualidade:
5.1. Eletronic Flight Instrumement System (EFIS)
É um instrumento de voo que utiliza tecnologia eletrônica em vez da
eletromecânica. É composto normalmente por um PFD (Primary flight display), MFD
(Multi – function display) e EICAS (Engine Indicating and Crew Alerting System)
(Parrish, 1994)
No inicio, apenas o ADI (atitude director indicator) e o HSI (Horizontal situation
indicator) haviam sido substituídos pelo EFIS, no entanto, hoje em dia são poucos os
instrumentos que ainda não foram incorporados ao sistema digital (glass cockpit).
5.2 PRIMARY FLIGHT DISPLAY (PFD)
154
É o conjunto de telas digitais que dá o nome a tecnologia glass cockpit. A tela que
está no lugar do ADI é chamada PFD. Se houver um display separado no lugar do HSI,
esse é chamado de “display” de navegação. O PFD mostra as informações criticas do
voo, tais como, velocidade calibrada, altitude, proa, atitude, razão de subida.
O PFD foi projetado para melhorar a consciência situacional da tripulação,
integrando várias informações em um único lugar, em vez de vários instrumentos
analógicos. Também alerta a tripulação quanto a situações anormais, tais como baixa
velocidade, ângulo de descida muito grande, etc. Esse alerta é feito através de alarmes
sonoros e pela mudança de cor no display.
(Figura 1: Tela PFD, Fonte: www.airliners.net)
5.3 MULTI-FUNCTION DISPLAY (MFD)
A tela de múltiplas funções mostra informações de navegação e de condições
meteorológicas captadas de múltiplos sistemas. Os MFD são, na maioria das vezes,
desenhados como cartas onde o tripulante pode sobrepor diferentes informações
incluindo a rota atual da aeronave, informações sobre a meteorologia (tanto do radar a
bordo ou de sensores de detenção de luz ou sensores em terra), espaço aéreo restrito e
trafego aéreo.
155
Este equipamento pode ser usado para visualizar outro tipo de dado nãosobreposto (por exemplo, rota atual), e calcular dados sobrepostos (ex.: a razão de planeio
da aeronave, localização atualizada sobre terreno, ventos, e velocidade da aeronave e
altitude).
O MFD pode ainda mostrar informação sobre os sistemas da aeronave, tais como
combustível e sistema elétrico. Assim como o PFD, o MFD pode mudar a cor ou forma
dos dados para alertar a tripulação de situações de perigo.
(Figura 2:Tela MFD, Fonte: www.airliners.net)
5.4. ENGINE INDICATIONS AND CREW ALERTING SYSTEM (EICAS)
Esta tela mostra as informações referentes aos sistemas da aeronave, incluindo
sistemas de combustível, elétrico e dos motores. Este sistema melhora a consciência
situacional no aspecto de permitir uma melhor visualização dos parâmetros mais
complexos do voo na forma de gráfico e também alerta a tripulação em condições
adversas como, por exemplo: caso um dos motores ficarem com baixa pressão de óleo,
uma buzina irá soar e o EICAS irá mudar para a pagina com informações do sistema óleo
e mostrar em uma linha vermelha onde existe alguma falha (Prevot, 2002; Greene, 1996).
A vantagem do sistema EFIS, além de ele ser mais leve do que os antigos
instrumentos analógicos, é que ele é muito versátil, pois ao mesmo tempo em que é
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possível mostrar a rota computada, radares meteorológicos, indicação de vento,
velocidade, é possível também acrescentar novas funções no decorrer de que novas
tecnologias são criadas, com pacotes de atualização.
(Figura 3: Tela EICAS, Fonte: www.airliners.net)
5.5 FLIGHT MANAGEMENT SYSTEM (FMS)
O sistema de gerenciamento de vôo (FMS) foi um dos grandes avanços criados na
tecnologia de navegação dos aviões modernos. É onde são inseridas as informações
referentes ao plano de voo.
Os principais componentes são: FMC (Flight Management Computer), AFS (Auto
Flight System) e os sistemas de navegação Inercial (IRS – Inertial Reference System) e
GPS (Global Positioning System).
O FMC é o núcleo do FMS. Ele trabalha em conjunto com os outros sistemas e
suas funções primarias são as de fornecer informações relacionadas a navegação em
tempo real, mostrando a rota programada pelos pilotos, assim como informações contidas
em um banco de dados, como cartas da saída padrão por instrumento (SID – Standard
Instrument Departure) e cartas de chegada por instrumento (IAC – Intrumental Arrival
Chart). Estas informações combinadas com a localização da aeronave criam um mapa no
MFD.
157
O FMC tem também por função calcular os dados de desempenho na subida,
plotando as informações de peso da aeronave, altitude de cruzeiro, e vento na subida.
Todo FMS (Starter, 1992; Rathinam , 2009) possui um banco de dados. Este banco
de dados apresenta os seguintes dados:
• Waypoints,
• Aerovias;
• Auxilios radios a navegação como o DME (Distance Measuring Encoders),
VOR (VHF Omnidirectional Range) NDB (Nondirectional beacons);
• Aeroportos;
• Pistas;
• Cartas de saída padrão por instrumentos (SID);
• Cartas de chegada padrão por instrumentos (STAR);
• Esperas padrões.
É possível atualizar esse banco de dados através da ARINC (Navigation System
Data Base Standard) que são normalmente atualizados a cada 28 dias.
(Figura 4: FMC, Fonte: www.airliners.net)
158
5.6 AUTOPILOT (AP)
O piloto automático foi criado com o intuito de diminuir a carga de trabalho dos
pilotos, e voar o avião da mesma forma que um piloto altamente treinado. Deve
proporcionar movimentos suaves dos comandos evitando comandos bruscos e
comportamento errático. Interage com outros instrumentos como altímetro, velocímetro,
aparelhos de navegação automática, entre outros, em perfeita sintonia (Le Gorrec, 1998;
Stevens, 2003)
Nem todas as aeronaves possuem piloto automático. Alguns aviões menores e
antigos ainda são voados sem o uso desse aparelho.
Existem três tipos de pilotos automáticos. O mais simples é aqule que possui um
único eixo, que controla o eixo de rolamento, normalmente chamados de “Wing leveller”
(asa nivelada). Pode ser usado em várias etapas do vôo tais como, decolagem, subida,
cruzeiro, descida e pouso.
O piloto automático de dois eixos controla os movimentos de arfagem e de
rolamento, com limitada habilidade de correção de oscilações de ângulo (subida/descida).
E o terceiro tipo, utilizado em aviões mais modernos, possui três eixos, os quais
controlam os mesmos movimentos dos outros mais o movimento de guinada.
Uma das vantagens é que o piloto automático voa com uma precisão muito grande,
fazendo com que a máquina consuma menos combustível do que se fosse pilotada
manualmente.
(Figura 5: Painel do piloto automático, Fonte: www.airliners.net)
5.7 AUTOTHROTTLE
159
O autothrottle é um dos componentes do piloto automático, que tem por finalidade
controlar o regime de potência dos motores. Com esse mecanismo é possível economizar
mais combustível e aumentar a vida útil dos motores, pois ele dosa de uma maneira
precisa a quantidade necessária de combustível a ser queimado para atingir determinada
velocidade e regimes de voo.
Existem dois parâmetros que o autothrotlle pode manter: velocidade ou potência.
Se for selecionado para manter uma determinada velocidade, o autothrottle move
as manetes de potência, aumentando – as ou diminuindo – as, de acordo com a velocidade
selecionada. É de se salientar que se o piloto programa para uma velocidade menor que a
velocidade de estol ou para uma velocidade acima do limite estrutural da aeronave, o
autothrottle irá manter a velocidade o mais perto possível da selecionada, porém dentro
dos limites de segurança da aeronave.
Quando é ajustado para manter uma determinada potência, não importando a
velocidade, uma potência é usada para diferentes fases do vôo. Por exemplo: durante a
decolagem o autothrottle mantém uma potência constante até que está fase tenha
terminado. Após prossegue para uma potência constante de subida. Por ocasião da
descida, as manetes são reduzidas ao máximo permitido para um voo estabilizado.
Quando o autothrottle funciona neste modo, a velocidade é controlada apenas pelo ângulo
mantido pela aeronave.
Na maioria dos casos, a seleção de qual tipo de parâmetro a ser usado no
autothrottle é automática, a não ser que a tripulação interfira no processo e prossigam
manualmente.
160
(Figura 6: Manetes de potência, Fonte: www.airliners.net)
6. Conclusão
As dificuldades ora existentes com relação à automação nas flight decks das
aeronaves modernas podem ser amenizadas se forem criados padrões internacionais de
modelos de displays e controles que levem a simplificar o processo de cognição, de
compreensão e de operação dos componentes automatizados.
Uma constante troca de informação entre fabricantes, operadores e autoridades de
Aviação Civil, sobre problemas e experiências em aeronaves automatizadas, é de
fundamental importância para que ações pró-ativas sejam implementadas em favor da
Segurança Operacional.
Igualmente, os projetos de flight decks automatizadas que ainda estejam em curso
nas pranchetas dos fabricantes de aeronaves comerciais devem abrir espaço para a
influência dos Pilotos de Linha Aérea, através de instituições internacionais legalmente
reconhecidas, com a finalidade de uma melhor adequação ergonômica das posições de
trabalho dos aviadores às novidades que estão sendo projetadas para inserção nas cabines
dos aviões num futuro próximo.
Por fim, cabe aos fabricantes de aeronaves manter no escopo de seus projetos os
limites da capacidade humana no que se refere à compreensão da interface
pilotos/automação nos cockpits. Da mesma forma, cabe aos aviadores e aos operadores
161
aéreos expressarem os problemas com a automação enfrentados no dia-a-dia da atividade,
sempre no intuito de se achar soluções rápidas para situações que possam levar a erros
operacionais passíveis de conduzir as aeronaves a condições indesejáveis e até mesmo a
ocorrências trágicas.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Decks (Circular 234); ICAO – International Civil Aviation Organization, 2006
Greene, M. An EFIS EICAS for General Aviation, In: Emerging Technologies and
Factory Automation, 1996, EFTA ´96 Proceedings, IEEE, Vol. 2, Kauai, HI
Jensen, R. S. (ed.) (1989) Aviation Psychology. Brookfield, USA: Gower Technical;
Le Gorrec, Y. et al. Modal Multimode Control Design Approach applied to Aircraft
Autopilot Design. Journal of Guidance, Control and Dynamics, Vol. 21, No. 1, 1998
Parrish, R. V. et al. Spatial Awareness Comparison Between Large-Screen, Integrated
Pictorial Displays and Conventional EFIS Displays During Simulated Landing
Approaches, NASA Technical Paper 3467, Washington D. C., October 1994
Prevot, T. Exploring the Many Perspectives of Distributed Air Traffic Management; the
Multy Aircaraft Control System MACS, HCI-Aero 2002 Proceedings, AAAI
Rathinam S.R. Flight Management System, Patent US 7437225 B1, 2009
Snow, M. P. Effects of Primary Flight Symbology on Workload and Situation Awareness
in a Head-up Synthetic Vision Display, In: Digital Avionics System Conference, 2002,
Proceeding. The 21st (Volume 2) , IEEE, Digital Library
Starter, N. and Woods, D.D. Pilot Interaction with Cockpit Automation: Operational
Experience with the Flight Management System, International Journal of Aviation
Psychology, Vol. 2, Issue 4, 1992
Stevens, B,L and Lewis F.L. Aircraft Control and Simulation, John Wiley & Sons, Inc.
New Jersey, 2003
REFERÊNCIAS DE FONTES PARA AS FIGURAS
AUTOPILOT: http://en.wikipedia.org/wiki/Autopilot, acessado em 06 de novembro de
2014;
AUTOPILOT: http://en.wikipedia.org/wiki/Autopilot, acessado em 06 novembro de
2014.
EFIS: http://www.answers.com/EFIS acessado em 02 de novembro de 2014.
EICAS - http://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_Flight_Instrument_System acessado em
04 de novembro de 2014;
FMS:http://en.wikipedia.org/wiki/Flight_Management_System
e
http://www.answers.com/topic/flight-management-system, acessados em 05 de
162
novembro de 2014;
MFD - http://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_Flight_Instrument_System acessado 04 de
novembro de 2014
PFD - Primary Flight Display: http://www.answers.com/topic/primary-flight-display
acessado em 2 de novembro de 2014.
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Engineering Research Technical Reports

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