Classificação – O voo do avião e o funcionamento do motor e dos sistemas são controlados através de instrumentos. Existem quatro grupos básicos de instrumentos, conforme mostrado abaixo:
Os instrumentos do avião são muito variados e seu estudo detalhado foge ás finalidades do curso. Portanto muitos instrumentos serão descritos apenas superficialmente, em nível suficiente para atender ao programa.
Sistema de Pitot- estático – Este sistema tem a finalidade de captar as pressões estática e dinâmica para os seguintes instrumentos:
- Altímetro
- Velocímetro
- Variômetro
- Machímetro
O dispositivo captador das pressões é o Tubo de Pitot, que é geralmente instalado sob a asa do avião, conforme mostra a figura abaixo.
Linhas de pressão estática e dinâmica – As pressões captadas no tubo de Pitot são enviadas até os instrumentos através de duas linhas de tubos:
Linha de pressão estática
Linha de pressão dinâmica ou de impacto (apesar dos nomes, a pressão transmitida é a total, e não apenas a dinâmica)
Manômetro – São instrumentos destinados a medir pressão. Os manômetros classificam-se em:
- Manômetros de pressão absoluta
- Manômetros de pressão relativa
Manômetro de pressão absoluta – Este tipo de manômetro é geralmente graduado em polegadas de mercúrio (in Hg) e mede a pressão em relação ao vácuo. Isso significa que dará indicação “zero” somente no vácuo ou no espaço, acima da camada atmosférica da terra.
O funcionamento do manômetro de pressão absoluta, baseia-se na cápsula aneróide, que contém vácuo no seu interior. Essa cápsula é uma pequena “sanfona” que se expande ou achata de acordo com a pressão externa.
A cápsula (aneróide ou não) é utilizada em todos os instrumentos ligados ao sistema Pitot-Estático, a serem descritos nos itens
seguintes.
Altímetro – O altímetro é um instrumento que indica a altitude onde o avião se encontra. Basicamente é um barômetro (manômetro que meda a pressão atmosférica) formado por uma cápsula aneróide ligada à linha de pressão estática do avião. Essa cápsula aciona um ponteiro, através de um mecanismo. O mostrador possui uma escala graduada em altitude (pés ou metros).
Velocímetro – O velocímetro é um instrumento que mede a velocidade do avião em relação ao ar. É baseado numa cápsula de pressão diferencial que recebe a pressão total no seu interior e a pressão estática no exterior. As pressões estáticas do interior e do exterior se anulam, e a pressão dinâmica sozinha faz a cápsula expandir-se, movimentando a agulha no mostrador através de um mecanismo. O instrumento é graduado em Km/h, Mph ou Kt.
Variômetro ou indicador de subida – Serve para indicar a velocidade de subida ou descida, geralmente em pés por minutos ou metros por segundo. Seu funcionamento baseia- se não na pressão atmosférica, mas não sua variação. Se o avião descer, a pressão aumentará, e se subir acontecerá o contrário. Essa variação atua sobre uma cápsula de pressão diferencial, que movimenta uma agulha no mostrador.
Machímetro – Este instrumento (costuma-se ler “maquímetro”) é derivado do velocímetro e baseia-se também na cápsula aneróide (com vácuo interno) e na cápsula de pressão diferencial (pressões diferentes dentro e fora). Serve para indicar o Número de Mach.
Manômetro de pressão relativa – Este manômetro fornece indicações a partir da pressão ambiente, que é considerada como “zero”. O elemento sensível é um tubo metálico achatado e enrolado, chamado Tubo de Bourdon. Ele é fechado numa extremidade, e distende-se quando uma pressão é aplicada em seu interior. Um mecanismo é usado para transmitir esse movimento ao ponteiro. O tubo de Bourdon é feito de bronze fosforoso para as baixas pressões, e de aço inoxidável para as altas pressões.
Termômetro – Os tipos de termômetros mais utilizados, quanto ao princípio de funcionamento, são três:
Giroscópio – O giroscópio é uma roda gigante apoiada de modo que possa ser colocada em qualquer posição. Quando o rotor é posto a girar rapidamente, ele mantém a posição inicialmente fixada, quaisquer que sejam os movimentos do suporte. Essa propriedade chama-se rigidez giroscópica.
O giroscópio tem ainda uma outra propriedade. Na figura abaixo, se irarmos a mão no sentido indicado, o rotor irá reagir, fazendo o eixo girar num plano perpendicular ao do movimento da mão. Essa propriedade chama-se precessão. Essas duas propriedades, a rigidez giroscópica e a precessão, s ervem de base para diversos instrumentos que orientam o piloto num voo sem visibilidade.
Instrumentos giroscópicos – Os instrumentos giroscópicos (não dependentes de sinais externos de rádio) são os seguintes:
Sistema diretor de voo – É um conjunto de instrumentos que fornecem orientação completa para o piloto manobrar o avião e fazer a navegação. O sistema diretor de vôo é uma evolução dos instrumentos giroscópicos mencionados no item anterior, acrescidos de indicações de sinais de rádio. É formado basicamente por dois instrumentos:
- Indicador diretor de altitude (ADI – “Altitude Director Indicator”)
- Indicador de situação horizontal (HSI – “Horizontal Situation Indicator”)
Acionamento do rotor do giroscópio – O giroscópio é geralmente acionado pelo sopro do ar que entra dentro da caixa do instrumento, pela ação de uma bomba de vácuo acionada pelo motor. Há também giroscópios acionados por motor elétrico.
Inclinômetro (“bolinha”) – Este instrumento indica quando uma curva é feita com inclinação incorreta das asas. É constituído por um tubo transparente recurvado, contendo no seu interior querosene e uma bolinha pesada.
Cronômetro – O cronômetro instalado no avião é utilizado como instrumento de navegação, porque diversos procedimentos ou manobras são controlados através do tempo.
Tacômetro (ou Contagiros) – Serve para indicar a velocidade de rotação do eixo de manivelas do motor. Os tipos de tacômetro normalmente adotados nos motores de aviões são:
Tacômetro mecânico – É também conhecido como tacômetro centrífugo, e baseia-se na ação de contrapesos rotativos que atuam sobre o mecanismo do ponteiro do instrumento.
Tacômetro elétrico – É constituído por um pequeno gerador acionado pelo motor do avião, ligado a um indicador calibrado em RPM.
Nos tacômetros antigos, o gerador é de corrente contínua e o indicador é um voltímetro. Nos modernos, o gerador é de corrente alternada e o indicador possui um motor síncrono que gira na mesma rotação do gerador, acionando o ponteiro por ação eletromagnética.
Torquímetro – Indica o torque fornecido pelo motor. Geralmente é um manômetro de pressão relativa, que mede a pressão do óleo gerada por um dispositivo na caixa de engrenagens da hélice.
Manômetro de Pressão de admissão – É um manômetro de pressão absoluta, funcionando com uma cápsula aneróide, que mede a pressão no coletor de admissão dos motores superalimentados. Já foi mencionado que este manômetro indica a pressão atmosférica quando o motor está parado.
Bússola – É o instrumento que indica a proa magnética (ângulo entre a direção do norte magnético da terra e o eixo longitudinal do avião). Há dois tipos de bússola: a bússola magnética e a bússola de leitura remota.
Bússola magnética – Seu funcionamento baseia-se no íma, que tem a propriedade de apontar o norte magnético. Um ou mais ímas permanentes são embutidos dentro de uma escala circular móvel chamada limbo. O limbo está contido numa caixa transparente cheia de querosene, que amortece as oscilações. A bússola magnética é sujeita a erros causados por campos magnéticos espúrios, fricção do pivô e movimentos do avião.
Bússola de leitura remota – O sensor magnético (válvula de fluxo ou “flux-gate”) dessa bússola fica na ponta da asa, livre de campos magnéticos espúrios. Seus sinais são processados e corrigidos por um transmissor e enviados a um indicador no painel de instrumentos, livre de erros acima citado.
Fluxômetro ou indicador de Consumo – É o instrumento que indica o consumo horário do motor. Ele recebe o sinal elétrico de um transmissor de fluxo instalado na tubulação de combustível.
Radiômetro – É um instrumento que indica a altura verdadeira ou absoluta do avião em relação ao solo. Seu funcionamento baseia-se no radar. Uma antena no avião envia um pulso (sinal muito curto) de radar para o solo, e o sinal refletido é recebido por outra antena. O tempo decorrido é calculado eletronicamente e convertido em altura.
Faixas de utilização – Muitos instrumentos possuem faixas de utilização, de cores diferentes, que servem para indicar ao piloto as condições de funcionamento normal ou anormal do sistema. Há casos em que o instrumento não possui indicação numérica alguma, mas apenas as faixas de utilização. As cores convencionais são:
- Verde – Indicação normal
- Amarelo – alerta ou tolerável por certo tempo
- Vermelho – perigo ou limite excedido
CADC “Central Air Data Computer” – É um computador que aciona eletricamente todos os instrumentos e dispositivos baseados no sistema Pitot- Estático, como o velocímetro, altímetro, variômetro, Machímetro, piloto automático etc. O seu uso é vantajoso em aviões muito complexos ou de grande porte.
Sumário para estudo – A lista abaixo contém todos os instrumentos estudados neste livro. De cada instrumento, você deverá saber principalmente para que servem e o princípio de funcionamento.
Instrumentos de voo Instrumentos dos motores
Altímetro Termômetro de cabeça de cilindro
Velocímetro Termômetro do óleo
Variômetro Manômetro de óleo
Machímetro Manômetro de pressão de admissão Tacômetro
Fluxômetro Torquímetro
Instrumentos de navegação Instrumentos do avião (sistemas)
Bússola Liquidômetro
Termômetro de ar externo
Cronômetro
Horizonte artificial
Giro direcional
Indicador de curva
Inclinômetro
ADI
HSI