Nessa aula será apresentado um conjunto básico de instrumentos essenciais para a navegação aérea. Os instrumentos têm a finalidade de mostrar ao piloto diversas informações necessárias, cada qual com suas características. Vejamos abaixo alguns dos principais instrumentos utilizados para a navegação aérea visual ou estimada.
Bússola
Sem dúvida alguma, o mais importante equipamento de navegação a bordo das aeronaves é a bússola. A sua função é indicar direções magnéticas.
Basicamente, a bússola magnética se compõe de um imã montado sobre uma superfície circular ou cônica graduada que, suspensa sobre um pivô, tenderia a se alinhar com a direção Norte-Sul magnética da superfície terrestre, indicando ao piloto o valor angular que a direção do eixo longitudinal da aeronave faz com o que chamamos de Norte Magnético (NM).
Entretanto, a agulha ou imã no interior da bússola sofre influência também de forças magnéticas da estrutura da aeronave e seus sistemas elétricos. Estas forças podem causar um desvio de agulha e, consequentemente, um erro no valor indicado na linha de fé do visor.
Ou seja, na realidade a agulha de uma bússola se alinha com um norte resultante dos campos magnéticos terrestres e da própria aeronave, batizado de Norte Bússola, sigla NB, ou ainda Norte Agulha (NA).
O erro provocado, expresso por um valor angular para Este ou Oeste a partir da direção NM à direção NB, é chamado de Desvio Bússola (DB), Desvio Agulha (DA) ou simplesmente Desvio (D). O desvio bússola varia com a direção em que a aeronave estiver orientada e será definido por intermédio de um cartão de desvios colocado próximo da bússola.
O erro pode ser diminuído por intermédio de compensadores magnéticos, não devendo atingir nunca valor maior do que 5º.
Componentes de uma bússola
Falaremos separadamente dos três principais componentes da bússola, por se tratarem de componentes bem distintos, desta forma fica mais fácil o entendimento.
Estrutura – é uma câmara cilíndrica, a qual contém todos os componentes normais e imantados, tais como: agulha, parafusos que funcionam como compensadores, cartão graduado, líquido estabilizador, janela e linha de fé para a leitura das direções.
Cartão graduado – é uma superfície cilíndrica, na qual está a escala das direções, normalmente posicionadas de 5 em 5 graus.
O cartão graduado tem a propriedade de manter-se suspenso ao centro, pelo eixo-suporte que lhe permite girar livremente sobre a agulha imantada.
A câmara deverá estar cheia de líquido que poderá ser um bom querosene ou xilene. O líquido serve como lubrificador do eixo-suporte e de estabilizador do cartão graduado que contém os graus direcionais equivalentes a uma rosa dos ventos.
Linha de fé – é um filete posicionado verticalmente na janela da bússola, como ponto referencial para a leitura das direções magnéticas contidas no cartão graduado.
A bussola fica localizada na frente, com sua janela voltada para o piloto . A leitura da direção que parece na linha de fé é para onde a aeronaves está sendo dirigida.
Tubo de pitot
Alguns instrumentos se utilizam do tubo de pitot para funcionar. O tubo de pitot nada mais é que um tudo localizado num ponto da aeronave em que fique paralelo a linha do vento relativo, destinado a captar pressões estática e dinâmica, as quais são levadas para os instrumentos que funcionam mediante ação direta dessas pressões, são eles: o altímetro, o velocímetro e o climb ou variometro. Essas pressões são levadas aos instrumentos através de uma linha de pressão ilustrada na imagem abaixo.
Obs: Será apresentado separadamente o funcionamento de cada instrumento posteriormente.
As pressões surgem mediante o impacto do descolamento da aeronave com o ar. Parte da pressão estática é captada pelos furos laterais do tubo de pitot, chamadas de tomadas de pressão estática e outra parte é captada juntamente com a pressão dinâmica pelo furo dianteiro, formando assim o que chamamos de pressão total.
Pode-se observar na imagem acima as linhas de pressões ligando o tubo de pitot aos instrumentos. Observe que, todos os três instrumentos recebem a pressão estática, porem o velocímetro além da estática também recebe a pressão total. Isso acontece pelo fato de que este instrumento funciona com a pressão dinâmica, porém, é impossível captar essa pressão separadamente da pressão estática. Então, o velocímetro recebe a pressão total vinda de uma linha e a estática vinda de outra linha. Dentro do instrumento as pressões estáticas se anulam, ficando disponível apenas a pressão dinâmica. O altímetro e o climb funcionam ligados a pressão estática. Portanto mostram basicamente a variação dessa pressão graduada em escalas de altitude e variação de altitude.
Velocímetro
É o instrumento destinado a indicar velocidades. Conforme dito anteriormente está ligado na linha de pressão estática e total do tubo de pitot.
O Velocímetro dos aviões possui diversas faixas de operação, cada qual com características e limitações próprias. Veja na imagem abaixo essas faixas e as limitações que elas impõem. Lembrando que, essas limitações variam de aeronave para aeronave. A imagem abaixo ilustra apenas limitações fictícias como exemplo.
Em aviação existem quatro tipos de velocidades, todas elas com características próprias. Os pilotos devem saber sobre elas. Logo de cara verificamos que uma dessas velocidades é lida no instrumento e as outras três calculadas mediante operações matemáticas. Mostraremos a seguir cada velocidade, suas características e como calcular seus valores.
Velocidade indicada (VI) – Como o próprio nome já diz, a velocidade indicada e aquela mostrada no visor do velocímetro, sem nenhuma correção. Ela é usada para basear a operação da aeronave. Velocidades de decolagem, pouso, manobras, estol, cruzeiro são todas relacionadas com a velocidade indicada.
Velocidade calibrada (VC) – é a primeira correção da velocidade indicada, ela é nada mais nada menos que uma correção para os erros de instalação do tubo de pitot com relação ao fluxo de ar.
Velocidade aerodinâmica (VA) – é a velocidade corrigida para erros de densidade e temperatura do ar para cada nível de voo, ou seja, para cada nível de voo a velocidade aerodinâmica será diferente. A velocidade aerodinâmica é usada para efetuar os planejamentos do voo.
Para calcular o seu valor o piloto precisa saber: A velocidade indicada (VI) ou a velocidade calibrada (vc) se for o caso, a temperatura do nível de voo e o referido nível de voo.
A alteração de algum desses valores irá alterar diretamente o valor da velocidade aerodinâmica. Isso acontece pelo fato de que quanto maior for a altitude a temperatura e a pressão são mais baixas, a densidade do ar diminui e o torne mais rarefeito, aumentando, consequentemente a VA, por oferecer menos resistência ao avança. Lembrando que, a VI se manterá constante em todo o processo, o que muda é apenas a VA.
Como já foi dito, a velocidade aerodinâmica (VA) é encontrada mediante cálculos específicos, que podem ser feitos de duas formar:
Primeiro: Podemos calcular através do computador de voo (será ensinado mais adiante em uma aula especifica de computador de voo).
Segundo: Com um pequeno cálculo mostrado abaixo.
Esse cálculo se baseia na utilização de uma formula matemática que dá resultados de VA com bastante aproximação da realidade.
Da VI de uma aeronave, a VA aumenta 2% para cada 1000 Ft. Os cálculos por sua vez consistem em determinar 2% da VI, multiplicar o seu valor pelo nível de voo e somar o resultado a VI. Com isso será obtida a VA para o determinado nível. Utilize a formula abaixo para facilitar.
Exemplo: O piloto observa no velocímetro 135KT e no altímetro 9500 FT. Sua VA aproximada é de:
- a)135KT
- b)148KT
- c)153KT
- d)161KT
| VA=VI+(VI X 0.02 x ALT / 1000) VA=135+(135 x 0,02 x 9500/1000) VA=135+(2.7 x 9500/1000) VA=135+(25.650/1000) VA=135+(25.65) VA=135+25.65 VA=160.65 O que da um valor aproximado de 161 Kt. |
Velocidade no solo (VS) – É a velocidade resultante do efeito do vento em relação ao deslocamento da aeronave na superfície da Terra. Para ter um raciocínio correto é importante relacionar a VS com a VA.
- A VS será maior que a VA quando o vento for de cauda
- A VS será menor que a VA quando o vento for de proa
- A VS será igual a VA quando o vento for nulo ou completamente de través.
Altímetro
Este instrumento funciona a base da variação da pressão atmosférica para poder indicar a posição vertical da aeronave.
Falaremos nesse capítulo algumas definições importantes a respeito do altímetro e das altitudes, porém, não teremos todo rigor usado na matéria de Meteorologia. Deixemos isso para quando estudar meteorologia.
O altímetro possui um mostrador graduado em altitudes e contem “janelas” especificas para efetuar os ajustes da pressão.
O movimento dos ponteiros será no sentido horário, quando a aeronave estiver subindo e no sentido anti-horário quando estiver descendo. Existem dois tipos de altimetros muito comuns nas aeronaves: o altímetro de pressão e o rádio altímetro.
Altímetro de pressão
Tem o seu funcionamento semelhante a um barômetro aneroide. Sua estrutura é de uma caixa metálica, de lados finos e flexíveis, para funcionar como mola junto ao vaco parcial que existe em seu interior.
A diferença de pressão provoca um movimento de vaivém na capsula aneroide, dilatando-se sempre que a aeronave estiver subindo por encontrar menores pressões e contraindo-se sempre que a aeronave estiver descendo, por encontrar maiores pressões. Esse movimento de vaivém, por sua vez, provoca o movimento dos ponteiros no mostrados do altímetro.
Os altímetros de pressão podem ser ajustados em polegadas ou em hectopascal. É importante saber qual a graduação do altímetro e efetuar a transformação caso necessário.
É necessário que os pilotos saibam se posicionar nos diversos tipos de altitudes, para poder assim ajustar o altímetro e obter resultados confiáveis.
Altitude nada mais é do que a distância vertical, partindo do nível médio do mar, até outro nível ou objeto considerado como um ponto.
Existem diversos tipos de altitude que devem ser de conhecimento de todos os pilotos. Como já dito anteriormente não iremos nos aprofundar nesses conceitos, isso acontecerá com mais calma na matéria de meteorologia.
Portanto, em navegação basta que se saiba os conceitos e como calcular tais altitudes.
Altitude indicada – Como o próprio nome já diz, é a leitura direta da indicação da altitude no altímetro, com base no nível médio do mar, quando ainda não foram feitas as correções dos erros de instalação do tubo de pitot, atrito e temperatura.
Altitude calibrada – É a leitura direta da indicação, com os erros do instrumento já corrigidos.
Altitude pressão – é a leitura da indicação do altímetro quando este se encontra ajustado com a pressão padrão 1013,2 hPa ou 29,92 Pol. A altitude pressão também é chamada de nível de voo.
Altitude verdadeira – é a distância vertical com referência ao nível médio do mar e um ponto em altitude, corrigida para os erros de pressão e temperatura. Existem duas formas de se calcular a altitude verdadeira, uma delas é estudada em meteorologia e a outra é através do computador de voo, que será bastante usado em navegação. O cálculo da altitude verdadeira usando o computador de voo será mostrado no capítulo referente a computador de voo.
Altitude absoluta ou altura – É a distância vertical entre o terreno e um ponto de referência em altitude. Essa altitude será sempre a mostrada no radio altímetro.
Altitude densidade – É a altitude pressão corrigida para a variação da temperatura em diversos níveis. Os cálculos de altitude densidade também serão apresentados na matéria de meteorologia e no capítulo referente ao computador de voo nesta apostila.
Ajuste de altímetro
O altímetro de pressão deve ser ajustado durante o voo, existem diversos ajustes que podem ser realizados no altímetro, conteúdo esse que será apresentado em meteorologia. Aqui em navegação basta saber sobre dois ajustes, considerados os mais importantes para a operação dos voos. Para entender melhor esses dois ajustes, se faz necessário antes saber a definição de duas pressões: QNH e QNE.
QNH – Pressão atmosférica de uma estação ou aeródromo.
QNE – é a pressão padrão.
O ajuste QNH, é usado para pousos de decolagens, por corrigir os erros de pressão. O altímetro passa a fornecer indicações em altitudes, sempre relacionado ao nível médio do mar. Assim, se o ajuste for feito em uma aeronave num aeródromo que esteja acima do nível médio no mar, a indicação será a altitude desse aeródromo, entretanto, se estiver no nível médio do mar a indicação será zero.
O ajuste QNH é inserido no altímetro antes da decolagem e mantido até que a aeronave cruze a altitude de transição. A partir disso, é ajustado QNE no altímetro. O QNH volta a ser inserido no altímetro, quando em descida a aeronave cruzar o nível de transição. Portanto fica claro observar que sempre deve-se usar o ajuste QNH para pousos e decolagens.
O ajuste QNE, como já mencionamos anteriormente, é o ajuste para a pressão padrão (1013,2 hPa ou 29,92 Pol). Conforme, dito anteriormente, ao cruzar a altitude de transição deve-se efetuar o ajuste para QNE. Desta forma, em rota, as aeronaves passam a voar em níveis de voo e não mais em altitudes.
Erros altimétricos
O altímetro sofre uma defasagem, chama de erros altimétricos, com alguns fatores, dentre eles: a pressão e a temperatura. É importante sempre estar atento a esses erros de indicação, pois, o instrumento estará indicando uma altitude e a aeronave se encontrará em outra. Em algumas situações a operação dos voos podem se tornar bastante perigosas.
Erro de pressão
Normalmente, ao longo de uma rota, a pressão atmosférica não é a mesma e apresenta-se em forma de longas ondulações. A aeronave segue acompanhando as oscilações em posição horizontal, ou seja, sem formalizar atitudes de subida e descida.
Uma aeronave está a 10 000 pés em voo, com altímetro ajustado QNE. A indicação no altímetro não muda pelo fato de estar a aeronave voando em zona de alta ou baixa pressão. A aeronave voando em regiões de baixa pressão apresenta altitude real mais baixa do que a indicada no altímetro, e voado em regiões de alta pressão apresenta altitude real mais alta do que a indicada no altímetro. Quando voando em regiões de baixa pressão, o voo torna-se perigoso caso o local do voo contiver morros altos, pois como se sabe, nessas condições a aeronave estará voando mais baixa do que o indicado no altímetro.
Erro de temperatura
Uma aeronave que voa de uma área mais quente para uma área mais fria, terá a altitude verdadeira diminuindo à proporção que se aproxima da aérea mais fria sem que seja mostrado indicação no altímetro. Concluímos com isso que, ao voar regiões mais quentes a aeronave estará voando mais alta do que o indicado no altímetro. Voando em regiões mais frias a aeronave voará mais baixa do que o indicado no altímetro, sendo assim uma condição de voo também insegura para regiões onde possuem montanhas altas.
Radio altímetro
É o instrumento que baseia o seu funcionamento em um radar, que serve para medir a altura da aeronave. Observar que foi mencionado altura e não altitude. O rádio altímetro emite um pulso no sentido do terreno sobrevoado, o terreno por sua vez reflete imediatamente o pulso, que é capitado por um receptor na aeronave.
O percurso de ida e de volta do pulso é medido eletronicamente e mostrado em pés no mostrador do receptor.
Climb ou variometro
Este instrumento está ligado a linha de pressão estática do tubo de pitot e destina-se a indicar a razão de subida e de descida.
O instrumento recebe a pressão vinda da linha, com a pressão o interior do diafragma diminui mais rapidamente do que a caixa e isso provoca um deslocamento, que irá movimentar o ponteiro indicando o sentido de subida ou descida. Em posicionamento normal o ponteiro do climb fica no sentido horizontal indicando zero pés por minuto.
Cronometro
É o relógio de bordo utilizado usado para determinar as posições, mudanças de proas, início da descida, tempo de voo entre duas referências, ou seja, é útil sempre que se fizer necessário registrar o tempo de um acontecimento. Parece simples, mas também é um dos instrumentos mais importantes da aeronave.
Termômetro
É o instrumento destinado a indicar a temperatura do ar externo. A temperatura varia com a altitude na razão de 2°C para cada 1000 pés, tanto para subir, quanto para descer. A diferença é que, na subida a temperatura diminui e na descida aumenta.
A temperatura em aviação pode ser lida em graus Celsius ou Fahrenheit. Para fazer a conversão basta utilizar a formular mostrada ao lado ou a tabela de leitura que se encontra no computador de voo.
Com base na informação dada sobre o aquecimento ou resfriamento do ar na razão de 2°C para cada 1000 pés, é fácil determinar a temperatura em qualquer nível por intermédio de cálculos aritméticos. Observe os exemplos abaixo:
