Turbulência
Para uma aeronave em voo a atmosfera é considerada turbulenta quando há irregularidade do movimento do fluxo do ar, resultante de vários fatores, tais como: aquecimento diferenciado do solo e obstáculos naturais. Esse movimento irregular do fluxo de ar, mais conhecido como turbulência, exerce um significativo efeito no voo podendo, até mesmo, comprometer a atividade aérea. As aeronaves respondem de maneira diversa à ação da turbulência, tendo em vista as diferenças de velocidade, de tamanho e de peso, além da superfície das asas e da altitude de voo.
Tipos de turbulência
a) Turbulência convectiva ou térmica – é causada pelas variações térmicas verticais da atmosfera, quando superiores a 10°C/100 metros, produzem dentro e fora das nuvens, correntes verticais consideráveis, são capazes de interferir no movimento horizontal das aeronaves. Estando associada as variações térmicas, pode-se concluir que quanto mais quente estiver à superfície mais intensa será a turbulência, portanto ela é mais significativa, por exemplo no verão, a tarde e sobre o continente. Caso as correntes ascendentes ocorram associadas à umidade alta, haverá a formação de nuvens cúmulos que dará ao piloto uma indicação visual da presença da turbulência convectiva.
b) Turbulência mecânica – é a turbulência provocada pelo ar que sopra perpendicularmente a um obstáculo.
Turbulência orográfica – é a turbulência provocada pelo ar que sopra perpendicularmente a uma cordilheira. Ocorre a sotavento e sua intensidade é em consequência da velocidade do vento e da altura do relevo.
As ondas estacionárias, também conhecidas como ondas orográficas ou ondas de montanha, são fenômenos que estão associados à turbulência orográfica. Estas ondas possibilitam a formação de nuvens rotoras no interior de suas cristas, indicando forte turbulência e a formação de nuvens lenticulares na parte superior da crista, indicando turbulência moderada ou forte.
Turbulência mecânica de solo – a topografia acidentada e as edificações podem provocar desvios no fluxo horizontal do ar atmosférico. Geralmente, os efeitos estão relacionados com a altura dos obstáculos; quanto mais acidentada a topografia e quanto mais forte o vento, mais intensa e mais alta será a turbulência.
c) Turbulência dinâmica
Frontal – é a turbulência causada pela ascensão do ar quente na rampa frontal. Quanto mais quente, úmido e instável estiver o ar, maior a intensidade da turbulência. As turbulências frontais mais severas estão normalmente associadas às frentes frias rápidas; entretanto podem ocorrer associadas a qualquer sistema frontal.
Turbulência em ar claro (CAT) – é definida como uma turbulência sem nenhuma advertência visual. Em geral a CAT mais importante é encontrada associada à corrente de jato. Numa corrente de jato completamente organizada, os ondulantes ramos de ventos de alta velocidade, que se tornam muito pronunciados nas proximidades da área dos ventos mais fortes, produzem intensas zonas de cortante onde se observa a mais intensa turbulência de ar claro. No inverno e sobre os continentes, a corrente de jato é mais intensa e como consequência a probabilidade de ocorrência de CAT será sempre mais comum e mais severa.
Gradiente (ou cortante) do vento (windshear) – ocorre quando existe variação na velocidade do vento ou em sua direção dentro de uma curta distância. O tempo e o espaço são curtos, mas oferecem grandes perigos, como o microburst (microssurto) que tem diâmetro inferior a 4 km. A windshear aparece na maioria das vezes associada às trovoadas, podendo ocorrer também associada às frentes, brisa marítima, onda orográfica e inversão de temperatura,
Esteira de turbulência – quando uma grande aeronave inicia a corrida para decolagem, uma esteira de ar começa a se formar por trás dela. A partir do ponto de decolagem, vórtices de pontas de asa surgem nas laterais da esteira, formando um turbilhão intenso e perigoso para aeronaves de menor porte, peso e velocidade. Para livrar-se da turbulência em esteira, o piloto de pequenas aeronaves deve evitar corredores de aproximação para pouso e decolagem nos aeródromos de intenso tráfego de aeronaves a reação, principalmente em horários de forte instabilidade atmosférica. Na decolagem, sair da pista antes do ponto de “saída do solo” da aeronave precedente e ao pousar, tocar a pista depois do ponto de toque da aeronave precedente.
Informações meteorológicas
a) SIG WX PROG
b) METAR/SPECI Quando por uma aeronave reporta windshear, esta informação será codificada nas informações complementares do METAR ou SPCI, pela abreviatura WS. turbulência forte
Ex: METAR SBGR 221800Z 09010KT 9999 SCT030 BKNO80 30/20 Q1015 WS RWY09
Formação de gelo
Outro fenômeno que traz riscos consideráveis à atividade aérea é a formação de gelo. Ela afeta a aeronave, tanto nas partes internas quanto externamente. Nas partes internas, o gelo se forma no tubo de Pitot, nos carburadores e nas tomadas de ar. Externamente, a acumulação de gelo ocorre nas superfícies expostas do avião, aumentando seu peso e sua resistência ao avanço. Quando ocorre nas partes móveis, como rotor e hélices, afeta o controle da aeronave.
Condições para formação de gelo – para que haja formação de gelo é necessário:
- A aeronave deve estar voando através de água visível na forma de chuva ou gotículas de nuvens;
- A temperatura do ar e da aeronave deve ser igual ou inferior a 0°C.
- As nuvens são as formas mais comuns de água líquida existentes na atmosfera, por serem gotas de água ao ar livre, não se congelam a 0°C como normalmente acontece. Em muitos casos, as gotículas chegam a atingir temperaturas de menos 20°C, podendo, excepcionalmente, chegar a menos 40°C. Quanto menores as gotas, mais ‘baixas temperaturas suportam.
Tipos de gelo – o tamanho e a temperatura das gotículas determinam a formação do gelo claro ou escarcha; e a temperatura da aeronave e a umidade do ar, a geada.
- Gelo claro – também chamado de cristal ou liso, é o que oferece maior perigo às aeronaves em vôo. É denso, transparente, desprende-se com dificuldade e altera o perfil aerodinâmico do avião. Além disso, as gotas não se congelam de modo instantâneo, e sua formação mais lenta permite acomodação do corpo líquido antes da solidificação total. Formação com temperatura entre 0 e -10°C, associada às grandes gotas das nuvens cumuliformes (ar instável).
- Escarcha – também chamado de gelo opaco, granulado ou amorfo, é um gelo leitoso que se forma em presença de gotículas menores, normalmente em temperaturas entre 0° a -10°C em nuvens estratiformes (ar estável) e -10° e -20°C em nuvens cumuliformes (ar instável). Forma-se no bordo de ataque que se choca com gotículas pequenas que se congelam quase instantaneamente. A característica de sua formação faz com que se altere o perfil do bordo de ataque das asas diminuindo a sustentação.
- Geada – este tipo de gelo, que se deposita em fina camada, adere aos bordos de ataque, pára-brisas e janelas da aeronave em vôo. Não pesa nem altera os perfis, mas afeta a visibilidade do piloto. Sua formação ocorre mais frequentemente quando a aeronave, após passar bastante tempo em área muito fria, em grandes altitudes, cruza regiões com alto teor de umidade, ocorrendo a sublimação do vapor.
Efeitos do gelo sobre a aeronave
a) Sistema de carburação – a formação de gelo no sistema de carburação reduz o rendimento do motor e, consequentemente, sua potência. Há três formas de congelamento que podem afetar o carburador de uma aeronave. A primeira ocorre por acúmulo de gelo na boca da tomada de ar do motor, provocando unia obstrução que impede a chegada de ar ao sistema de carburação, afetando seriamente a mistura ar-combustível, A segunda, por obstruções provocadas pelo acúmulo de gelo no interior do carburador. Neste caso, o gelo formado não é devido à água super-resfriada contida nas nuvens, mas ao processo adiabático que experimenta o fluxo de ar no sistema de injeção de combustível. É possível acontecer esta forma de congelamento mesmo em temperatura de 5°C em ar claro. A terceira ocorre também internamente, pelo resfriamento produzido pela evaporação do combustível ao ser introduzido na corrente de ar, Neste processo, a maior quantidade de calor utilizado para evaporar o combustível é subtraída do ar, cuja temperatura baixa consideravelmente até valores que podem produzir forte acúmulo de gelo. Esta forma de congelamento é possível acontecer mesmo em temperatura de 20°C em ar claro
b) Asas e empenagem – a formação de gelo que ocorre nas asas e na empenagem, principalmente nos bordos de ataque, modifica o perfil aerodinâmico, aumenta a resistência ao avanço e diminui a sustentação da aeronave.
A acumulação que ocorre sobre a empenagem tende a dificultar a manutenção do rumo da aeronave e a produzir vibrações que podem comprometer a estrutura da cauda.
c) hélices – as hélices são projetadas de tal forma que o seu perfil possa produzir um máximo de tração mas, se ocorrer formação de gelo em sua superfície, principalmente em seus bordos de ataque, esse perfil será modificado, reduzindo o seu rendimento. Neste caso, o motor começa a apresentar fortes vibrações por causa do desbalanceamento da hélice. Em baixo regime de RPM, o acúmulo de gelo nas hélices será mais intenso do que em regime alto, por causa do aquecimento dinâmico resultante do movimento. Assim, a formação de gelo tende a ocorrer do centro para as pontas.
d) Tubo de Pitot – se o gelo bloqueia a entrada do tubo de Pitot ou se acumula em seu interior, deixam de funcionar os instrumentos que dependem das pressões dinâmica e estática do ar atmosférico, como o indicador de velocidade vertical (climb), altímetro e velocímetro.
e) Antenas – o gelo que se acumula nas antenas de rádio produz efeito prejudicais as comunicações, porque aumenta o diâmetro dos cabos e diminui o isolamento da antena em relação à carcaça da aeronave. Como se não bastasse, o excesso de peso produzido pelo acúmulo de gelo poderá romper a antena deixando a tripulação em situação ainda mais complicada.
Informações meteorológicas
a) carta SIG WX PROG
SISTEMAS ANTI GELO
As aeronaves possuem sistemas para impedir a formação de gelo ou até mesmo retirar o gelo já formado em sua estrutura, podem ser:
Preventivos ou anticongelantes
- Repelentes líquidos (componentes químicos como álcool isopropilico – para-brisas e hélice)
- Resistências elétricas (bordo de ataque, tubo de pitot, hélice e para-brisa)
- Circulação de ar quente (carburador).
Degeladores ou descongelantes
- Tem operação mecânica e normalmente são capas de borracha pretas, onde o ar e injetado sob pressão, fazendo a capa ondular e quebrando o gelo formado, principalmente nos bordos de ataque das asas.
Luvas de proteção – Capas de borracha que cobrem os bordos de ataque e empenagens e se deformam pelo ar comprimido que corre através de tubos, provocando a quebra do gelo.
Fluídos anticongelantes – Sistema preventivo utilizado em pára-brisas, carburadores e hélices.
Calor – Sistema mais eficiente, proveniente da exaustão dos motores ou por meio elétrico. Aquece os bordos de ataque, tubo de pitot e carburadores derretendo o gelo.
Trovoadas
Define-se trovoada como o conjunto de fenômenos que se produzem associados a uma nuvem Cumulonimbus. Este tipo de fenômeno meteorológico constitui-se num dos maiores riscos para a atividade aérea, pois é responsável por uma série de fatores capazes de comprometer a segurança de voo. Durante uma trovoada, podem ocorrer fenômenos como ventos fortes, granizo, relâmpagos, turbulência, formação de gelo e chuva intensa.
Estágios da travada – o ciclo de vida de uma trovoada passa por três estágios consecutivos, cuja duração e intensidade, dependerão dos fatores que deram origem ao fenômeno.
a) Estágio de Cumulus ou formação – embora nem todas as nuvens Cumulus cresçam o suficiente para produzir uma trovoada, a primeira fase do ciclo de vida de um Cumulonimbus denomina-se “Cumulus”. Este estágio é caracterizado pela predominância de correntes ascendentes desde os níveis inferiores, passando pelo interior da nuvem e subindo além de seu topo. O diâmetro da nuvem neste estágio varia entre 3 a 8 quilômetros e o topo situa-se entre 5 a 8 quilômetros.
b) Estágio de maturidade (ou madureza) – com as contínuas correntes ascendentes durante o estágio de Cumulus, cada vez mais vapor de água se condensa; as gotículas e os cristais de gelo dentro da nuvem tornam-se mais numerosos e aumentam de tamanho. Quando os tamanhos das gotículas e dos cristais de gelo aumentam a tal ponto que seu peso não possa ser mais suportado pelas correntes ascendentes, começam a cair da nuvem. O início da precipitação sobre a superfície indica o início do estágio de maturidade. Neste estágio já não existem apenas correntes ascendentes, pois as correntes descendentes foram produzidas pelo movimento da queda das gotas de chuva ou de granizo. Neste estágio ocorrem os trovões, turbulência, constituindo o estágio mais perigoso da trovoada. O ar das correntes descendentes não vem repousar sobre a superfície da terra, mas choca-se contra a superfície, produzindo ventos fortíssimos e intensas forças cortantes (windshear). O diâmetro típico da nuvem é de 10 km, e o topo atinge alturas que variam de 8 a 20 km.
c) Estágio de dissipação – à medida que as correntes descendentes se intensificam, devido ao aumento gradativo da precipitação, as ascendentes se enfraquecem. Como resultado toda a nuvem se torna uma grande área de correntes descendentes, caracterizando o estágio de dissipação da trovoada. Durante esta fase, ventos fortes dos níveis superiores transformam o topo da nuvem numa grande massa de Cirrus em forma de “bigorna”.
Tipos de trovoada – quanto ao processo de formação, as trovoadas classificam-se em:
a) De massas de ar – são aquelas que ocorrem no interior de uma mesma massa de ar.
Convectivas ou termais – são as que se formam por convecção. O aquecimento da superfície produz o aquecimento do ar por contato e o ar aquecido se eleva formando as nuvens Cumulus que podem evoluir até chegarem ao Cumulonimbus. São mais frequentes durante o dia no verão sobre a terra e à noite no inverno sobre o mar.
Orográficas – as trovoadas orográficas são assim denominadas devido à origem dos movimentos verticais por ação mecânica das elevações montanhosas. São intensas e persistentes, dependendo somente da velocidade do ar úmido em choque com as montanhas e da instabilidade local. Esse tipo de trovoada ocorre a barlavento das montanhas.
Advectivas – à primeira vista parece impróprio associar advecção com trovoadas, mas a advecção é apenas o mecanismo inicial. As trovoadas advectivas ocorrem pela advecção do ar frio sobre áreas quentes, quase sempre correntes marítimas quentes. A parte inferior da camada se aquecerá por contato, elevando-se e iniciando a formação das trovoadas. Também ocorrem devido ao fluxo de ar úmido e aquecido por baixo de ar instável. As trovoadas advectivas acontecem à noite, especialmente nas madrugadas de inverno, por isso são chamadas de “noturnas”, e são normalmente menos intensas que as termais e menos comuns que todas as demais.
b) Frontais ou dinâmicas – são as trovoadas que se formam associadas aos sistemas frontais. Podem ocorrer em qualquer época do ano e a qualquer hora do dia. São as trovoadas frontais, de linha de instabilidade e as que se formam na zona de convergência intertropical. As trovoadas dinâmicas, associadas à frente fria, são sempre mais comuns e mais intensas. Nas frentes quentes, já que mais estáveis, raramente ocorrem. As trovoadas formadas nas linhas de instabilidade são as mais violentas, piores até que as das frentes frias.
Condições de tempo associadas à trovoada
a) Turbulência – a turbulência que existe na trovoada é produzida pela combinação de intensas correntes ascendentes e descendentes que podem produzir consideráveis alterações na altitude da aeronave. É importante levar em conta que a turbulência é mais intensa na parte dianteira do Cumulonimbus, aumentando de baixo para cima, até próximo ao nível médio da nuvem. Daí em diante, a turbulência vai decrescendo até as proximidades do topo.
b) Granizo – embora não ocorra com frequência, a presença do granizo nas trovoadas é o segundo maior perigo para o voo. É encontrado durante o estágio de maturidade e envolvido nas fortes correntes ascendentes que atuam acima do nível de 0°C. O granizo pode, às vezes, ser identificado visualmente pela coloração esverdeada.
c) Formação de gelo – numa região de trovoada, os efeitos da formação de gelo já não oferecem tanto perigo quanto à turbulência e ao granizo. Isto porque a pequena área de formação, associada às grandes velocidades das aeronaves mais modernas e aos sistemas antigelo existentes, minimizam os seus resultados. Entretanto, não convém negligenciar essa possibilidade porque ela nunca ocorre isoladamente. Além disso, nada garante que a região afetada por uma trovoada esteja sempre associada a poucos núcleos de Cumulonimbus.
d) Relâmpagos – são descargas elétricas que ocorrem devido ao acúmulo de cargas elétricas dentro da nuvem Cumulonimbus. Quando o campo elétrico produzido por estas cargas excede a capacidade isolante, a descarga ocorre. A corrente flui em um canal com um diâmetro de uns poucos centímetros, onde a temperatura atinge valores de cerca de 30 mil graus Celsius. Devido às altas temperaturas, o ar ao seu redor expande-se em alta velocidade comprimindo o ar vizinho. Estas compressões propagam-se em todas as direções produzindo uma onda sonora conhecida como trovão. O relâmpago tende a fluir ao longo das partes metálicas externas, não penetrando no avião e seguindo seu caminho na atmosfera. O uso de materiais não-metálicos na construção de aviões deve ser investigado, devido à falta de capacidade destes materiais de blindar o interior do avião.
Técnicas de voo
As condições de tempo de uma trovoada e os fenômenos meteorológicos a ela associados são de tais proporções que a técnica de voo mais recomendada é a de EVITÁ-LOS. Entretanto, nem sempre isto pode ser obedecido, portanto eis aqui algumas regras:
- Ao se aproximar de uma trovoada verifique em que estágio ela se encontra, já que no estágio de Cumulus e de dissipação, o voo é praticável apesar de desagradável.
- Se o Cb for isolado circunde-o pela esquerda caso o voo seja no hemisfério sul, e pela direita no hemisfério norte, por se tratar de uma área de baixa pressão. É recomendável, ainda, manter uma distância de 30 km da tempestade.
- Nas trovoadas dinâmicas se a base for alta e o relevo favorável, existe a possibilidade de passar sob as formações desde que o piloto mantenha uma altura mínima de 1.000 m das maiores elevações e possa evitar as precipitações, pois além da possibilidade de granizo, há perigosas correntes descendentes.
- Se o equipamento permitir é preferível procurar subir a níveis mais elevados, normalmente acima do FL300, onde os topos dos Cb podem tornar-se visíveis ou contornáveis com o auxílio do radar. Entre as temperaturas de 0°C e 100C negativos o voo é desaconselhável pois ali será encontrada a maior turbulência, formação de gelo e granizo.