Sistema de Degelo e Antigelo
Quando a temperatura encontra-se abaixo de 0° C e há gotículas de água no ar, poderá ocorrer formação e acúmulo de gelo sobre o avião. As áreas de acúmulo são:
- Bordos de ataque das asas e empenagem – Nestas áreas, o gelo altera o perfil aerodinâmico, afetando o vôo. Pode ser combatido pelo degelo térmico (circulando ar quente dentro dos bordos de ataque), ou por degelo pneumático (“botas” infláveis de borracha, que literalmente quebram a camada de gelo
- Hélice – O gelo causa alteração do perfil da pá e desbalanceamento. O sistema de degelo pode ser elétrico (camada resistiva colada ao bordo de ataque das pás) ou aplicação de líquido anti-congelante (álcool isopropílico e outros).
- Pára- brisas – O degelo é necessário antes do pouso, e pode ser elétrico (por exemplo, uma resistência embutida entre as camadas de vidro0 ou por aspersão de líquido anticongelante.
- Tubo de Pitot – O acúmulo de gelo no tubo de Pitot é muito grave porque causa erros nos instrumentos. O degelo é feito por resistências elétricas dentro do tubo de Pitot, conforme estudado anteriormente.
- Carburador – O problema do gelo no carburador
Os principais sintomas são:
- Queda de rotação do motor, por que o gelo bloqueia a passagem da mistura no carburador, agindo como se a borboleta estivesse sendo fechada.
- Queda na pressão de admissão, pela mesma razão, Se o avião possuir manômetro de admissão, isso pode ser constatado facilmente.
- Funcionamento irregular do motor ou retorno de chama, se o gelo bloquear a saída do pulverizador, empobrecendo a mistura.
Eliminação do gelo do carburador
Para eliminar o gelo, é necessário aquecer o ar de admissão. O aquecimento provocado por um retorno de chama, por exemplo, favorece a eliminação do gelo. Todavia, o degelo deve ser feito por um dispositivo de aquecimento do ar de admissão, geralmente acionado por uma alavanca no painel. Esse sistema, que utiliza o calor dos gases de escapamento.
Prevenção do gelo
A prevenção não deve ser feita quando representar desperdícios de energia (exemplo: bordos de ataque e hélices) ou líquido anticongelante. Nesses casos, é preferível esperar o gelo se formar, e então acionar os sistemas de degelo.
Por outro lado, a prevenção deve ser feita no caso do ar quente do carburador e aquecimento elétrico do tubo de Pitot e pára-brisa, sempre que o piloto julgar conveniente.
Outra forma de prevenção é operacional: dentro do possível, evitar o vôo em áreas favoráveis ao acúmulo de gelo.
Detecção do gelo – Antes do vôo, a detecção, a detecção deve ser feita através da inspeção visual, se a temperatura for a 0° C. Durante o vôo, a inspeção é também visual, olhando através do pára-brisa e janelas. Alguns aviões sofisticados possuem detetores eletromecânicos baseados em ressonância.
Sistema de calefação
É utilizado para aquecer o ar da cabina. Nos aviões leves, o ar é geralmente aquecido através do calor dos gases de escapamento, de modo idêntico ao aquecimento do ar do carburador. Em aviões maiores podem ser usados aquecedores a combustível ou então o ar proveniente dos compressores dos motores a reação.
Nos aviões leves existem geralmente dois controles de ar na cabine: um para entrada do ar de ventilação (“Cabina Air”) e outro para o aquecimento do mesmo (“Cabin Heat”)
Sistema de refrigeração
É um sistema utilizado para diminuir a temperatura do ar na cabine. Normalmente faz parte do sistema de ar condicionado. Existem dois sistemas de refrigeração:
- Refrigeração por ciclo a vapor
- Refrigeração por ciclo a ar
Refrigeração por ciclo a vapor – Este sistema é o mesmo dos refrigeradores domésticos. Seu funcionamento baseia-se no resfriamento provocado pela evaporação de um líquido como o Freon comprimido.
Refrigeração por ciclo a ar – Este sistema é usado nos aviões a reação, aproveitando o ar comprimido extraído do compressor do motor. Baseia-se no resfriamento que ocorre quando o ar comprimido sofre uma expansão.
A extração ou sangria do ar provoca uma certa redução de potência do motor, e por isso o sistema de ar condicionado é desativado durante a decolagem
Sistema de pressurização
Este sistema tem a finalidade de manter uma pressão dentro da cabine adequada ao corpo humano durante voo em altitude elevada.
O fator prejudicial não é a baixa pressão, mas a falta de oxigênio que ela causa
Altitude de cabine – É a altitude na qual a pressão atmosférica equivale à que existe na cabine do avião.
O sistema de pressurização permite a queda da pressão na cabine durante a subida do avião, porém nunca abaixo da pressão correspondente de 8000 pés (valor geralmente adotado). Isso significa que a altitude da cabine aumenta durante a subida e estabiliza-se ao atingir 8000 pés.
Pressão diferencial – É a diferença entra a pressão interna da cabine e a pressão atmosférica externa.
A pressão diferencial é nula no solo e aumenta durante a subida. Esse aumento ocorre mesmo com a altitude de cabine estabilizada, devido à redução da pressão externa. O diferencial máximo permitido varia desde 3 lbf/in² nos aviões leves até 9 lbf/in² nos aviões a reação.
Funcionamento básico do sistema de pressurização – A pressurização é efetuada através da insuflação de ar dentro da cabine. Os três componentes básicos do sistema estão mostrados abaixo:
Sistema de ar condicionado
É um sistema completo de controle ambiental da cabine, compreendendo a pressurização, a calefação e a refrigeração, que foram estudadas separadamente nos itens anteriores.
Sistema pneumático
É um sistema destinado a acionar componentes mecanicamente através da energia do ar sob pressão. Ele é adotado mais raramente que o sistema hidráulico, mas pode substituí-lo. As principais diferenças do sistema pneumático em relação ao hidráulico são:
O ar é compressível, portanto acumula energia em todo sistema, incluindo as tubulações
O ar utilizado é expelido para a atmosfera, portanto o sistema pneumático não exige tubulações de retorno.
Pressões utilizadas – As pressões são menores que no sistema hidráulico, mas podem atingir mais de 3000 Psi (“pounds per square inch” ou libras-força por polegada quadrada). Existem sistemas que operam com pressões menores, da ordem de 1000 PSI ou até mesmo 100 ou 150 PSI.
Componentes do sistema pneumático – Os componentes básicos de um sistema pneumático estão mostrados na figura abaixo:
Além dos componentes acima, podem haver muitos outros, como filtros, válvulas, secadores químicos, manômetros e etc.
Sistemas de pressões diferentes – Dentro de um mesmo sistema pneumático, uma parte pode funcionar com alta pressão e outra com baixa pressão, para atender as necessidades de diferentes grupos de atuadores e outros dispositivos.
Sistema pneumático de emergência – Serve para suprir a falha de um sistema pneumático principal ou de um sistema hidráulico. Nesse último caso, o cilindro pneumático é abastecido no solo com nitrogênio ou gás carbônico sob pressão elevada.
Partida pneumática dos motores a reação – Muitos motores a reação possuem um motor de partida pneumático que funciona com uma pressão de 100 a 150 PSI, considerada “média” ou mesmo “baixa”.
O ar de partida pode ser fornecido por um motor que já esteja em funcionamento, ou um motor auxiliar (APU – “Auxiliary Power Unit”), ou por veículos e instalações pneumáticas externas.
Sistema de oxigênio
Finalidades – O sistema de oxigênio serve para suprir a falta de oxigênio aos ocupantes do avião nos voos em altitude elevada. Nos aviões não pressurizados, seu uso é obrigatório e, nos aviões pressurizados, é usado em situações de emergência.
Partes do sistema de oxigênio – As principais partes do sistema de oxigênio são o cilindro, o regulador e a máscara.
Cilindro – Os cilindros podem ser de alta pressão (pintados de verde, com pressões em torno de 1800 PSI) ou de baixa pressão (pintados de amarelo, com pressões em torno de 450 PSI). No lugar do cilindro pode ser também usado um gerador químico de oxigênio.
Regulador – Os reguladores podem ser de fluxo contínuo (saída ininterrupta) ou de fluxo por demanda (saída somente durante a inspiração). Há reguladores que fornecem oxigênio puro e outros que o misturam com o ar na proporção correta.
Máscara – É usada para a respiração individual. Se o regulador fornece oxigênio puro, a máscara deixa espaços abertos para permitir a diluição com o ar. Se o regulador fornece oxigênio diluído, a máscara adapta-se perfeitamente à face. Abaixo de 34.000 pés de altitude, não se deve respirar oxigênio puro
Instalação do sistema – O sistema de oxigênio pode ser fixo no avião ou portátil. Neste caso, a máscara, regulador e o cilindro formam um conjunto facilmente transportável.
Sistema de iluminação externa
A sinalização luminosa externa do avião é importante para a segurança de voo. As luzes necessárias estão mostradas abaixo:
Sistema de piloto automático
O piloto automático é um sistema destinado a manter o avião numa condição pré-estabelecida de vôo e efetuar determinadas manobras automaticamente.
Esquema básico
Em essência, um piloto automático é composto pelos elementos indicadores na figura abaixo:
Princípio de operação
As quatro partes básicas do piloto automático descritas no item anterior funcionam da seguinte forma:
- Sensor – Envia sinais ao amplificador, informando uma dada condição de vôo (por exemplo, a altitude)
- Controlador – Pode ser um pequeno painel onde o piloto introduz as condições desejadas (por exemplo, a altitude que deve ser mantida)
- Amplificador – É um dispositivo que verifica se a condição de voo corresponde à condição desejada. Se houver desvio, envia uma ordem de correção ao servo- atuador (por exemplo, mover o profundor para cima).
- Servo-atuador – Executa a ordem de correção e envia ao amplificador um sinal indicando o deslocamento efetuado.
Quando o avião começa a corrigir o desvio, o sensor reduz o sinal enviado ao amplificador que, por sua vez, ordena ao servo-atuador que reduza o comando de correção.
Comandos e indicações – Os comandos são introduzidos através do controlador do piloto automático. Alguns comandos possíveis são: manter altitude, manter um rumo magnético, executar curva padrão, além de outros relacionados ao voo IFR (por instrumentos). As indicações e avisos do piloto automático são fornecidos pelo mesmo painel, através de luzes.
Sensores – Geralmente são os próprios instrumentos de voo e de navegação, tais como o altímetro, giro direcional, ADI, HSI, e os instrumentos eletrônicos de navegação por instrumento. O sensor básico de altitude do avião é o giroscópio, que faz parte de vários instrumentos.
Dispositivos de segurança do piloto automático
Para evitar consequência graves de falhas no sistema, os comandos aplicados manualmente pelo piloto humano sempre sobrepujam os comandos do piloto automático e provocam o desacoplamento deste.
Adicionalmente, o mau funcionamento pode ser detectado através das luzes indicadoras no controlador do piloto automático e também pela observação dos instrumentos normais de voo e navegação (exemplo: Variômetro indicando continuamente uma descida, enquanto o piloto automático está programado para manter altitude constante.)