INSTRUMENTOS

INSTRUMENTOS DE VÔO

• SISTEMA ANEMOMÉTRICO– Sistema anemométrico é um sistema de coleta

de informações de pressões estática e dinâmica na qual a aeronave se encontra, conhecido como sistema de pitot – estático.

Sistema Pitot – Estático

Sistema Pitot – Estático

INSTRUMENTOS DE VÔO

• Três dos mais importantes instrumentos de vôo são conectados ao sistema anemométrico:– Altímetro– Velocímetro (Air Speed)– Indicador de razão de subida e descida (Climb)

• Existem dois tipos de arranjos para alimentar os instrumentos convenientemente:– Tubo pitot com tomada estática acoplada– Tubo pitot com tomada estática separada

Velocímetro (Air Speed)

• O indicador de velocidade do ar é o instrumento que indica ao piloto a velocidade com que seu avião se desloca através do ar.

• O funcionamento deste instrumento depende exclusivamente das pressões estática e dinâmica que são captadas pelo conjunto Pitot – estático e transmitidas ao indicador, pelas tubulações. Este instrumento nada mais é, em última análise, que um manômetro metálico, diferencial.

VelocímetroVide animação de Air Speed

Velocidades conhecidas e definidas em aviação.

Velocidade Indicada (IAS)• É a que é lida no velocímetro, sem correções

para variações de densidade atmosférica e sempre que as condições se alteram, erros são introduzidos.

Velocidade Verdadeira (TAS)• É aquela com que o avião se desloca em vôo e

é obtida após as correções de temperatura e altitude da velocidade indicada.

Velocidade Absoluta• É a velocidade do avião em relação ao solo.

Altímetro

• O indicador de altitude é o instrumento que indica ao piloto a altura em que seu avião está com relação ao nível do mar.

• O funcionamento deste instrumento depende exclusivamente da pressão estática que é captada pelo conjunto anemométrico e transmitida ao indicador, pelas tubulações.

AltímetroVide animação de Altímetro

AltímetroVide animação de Altímetro

Definições de Altitude

• Altitude: é a distância vertical de um ponto, um nível ou um objeto considerado como um ponto, medida a partir de um determinado plano referência.– Altitude Absoluta (altura): é a

distância vertical acima da superfície da Terra, sobre a qual o avião está voando.

Definições de Altitude

– Altitude Indicada: é a leitura não corrigida, de um altímetro barométrico.

– Altitude Calibrada: é a altitude indicada, corrigida para os erros do instrumento e de instalação do mesmo.

– Altitude Verdadeira: é a distância vertical de um ponto ou de uma aeronave, acima do nível do mar.

Indicador de Razão de Subida e Descida (Climb)

• Este instrumento tem por finalidade indicar se a aeronave está subindo, descendo ou em vôo nivelado.

• O funcionamento deste instrumento está baseado no princípio de que a “medida que a altitude aumenta, a pressão atmosférica diminui”.

• Basicamente, o mecanismo consiste de uma fenda calibrada, uma cápsula e um eixo de atuação que transmite os movimentos da cápsula para o ponteiro.

Indicador de Razão de Subida e Descida (Climb)

ClimbVide animação de Climb

Instrumentos de Navegação

• Bússola Magnética• Instrumentos Giroscópicos

– Giro Direcional;– Horizonte Artificial;– Indicador de Curva.

• Princípios de ADF e VOR• Indicador de Curso (HSI)• Indicador Rádio Magnético (RMI)

Bússola Magnética

• A bússola é, simplesmente, uma agulha de aço, magnética, suspensa de modo a poder girar livremente num plano horizontal. A agulha da bússola coloca-se sempre na mesma direção que as linhas de forças magnéticas da terra, a menos que seja influenciada por magnetismo local.

Bússola Magnética

• A bússola magnética usada em avião consiste em uma caixa com um líquido, contendo uma rosa dos ventos, com um sistema de 2 agulhas magnetizadas, suspensas num suporte, de modo que se alinhem livremente por si, com o meridiano do campo magnético da terra.

Bússola Magnética

Bússola Magnética

Compensação de Bússola

• A compensação da bússola magnética é feita sempre que removida e reinstalada ou quando o programa de manutenção da aeronave requerer.

• Seguir as instruções de compensação pelo Manual de Manutenção da aeronave em questão.– Comentar como é o procedimento de maneira em geral.

Instrumentos Giroscópicos

Efeito Giroscópico

• O giroscópio é uma massa (roda, disco ou volume) que gira em torno de seu eixo e tem liberdade de giro em torno de um ou dos outros eixos perpendiculares ao seu eixo de giro.

• Ele adquire um alto grau de rigidez e o seu eixo aponta sempre na mesma direção, independente de girarmos sua base para qualquer lado. Isto é chamado de INÉRCIA GIROSCÓPICA ou RIGIDEZ.

Efeito Giroscópico

Giro Direcional

                                    

Giro Direcional

• Um tipo mais simples de “bússola não magnética”é um indicador ligado diretamente a um giro direcional livre. Neste caso a proa magnética deve ser afixada pelo piloto tomando como referência a bússola magnética e permanecerá estabilizada devido a efeito giroscópico de seu mecanismo necessitando de correções periódicas durante o vôo.

Giro Direcional

                                             

                

Vide animação de Giro

Giro Direcional

• Um típico sistema de bússola elétrica, mais complexo, é composto por 3 unidades: um giro direcional servo controlado, um transmissor de azimute magnético (válvula de fluxo) e um sistema de servo controle para o giro direcional.

• A informação de proa magnética gerada pela válvula de fluxo é estabilizada pelo giro direcional e fornecida por transmissores, contidos no giro direcional.

                                                                                     

   

                                                                                     

    

                                                                     

    

                                                            

     

Indicador de Atitude

Indicador de Atitude• Também chamado de:

– Horizonte artificial;– Indicador do horizonte;– Indicador de vôo;– Giro horizonte;– Giro vertical.

• Este instrumento fornece a indicação visual da posição do avião em relação ao horizonte estabilizado giroscopicamente. A relação entre o avião miniatura com a barra horizontal é a mesma entre o avião e o horizonte verdadeiros.

                                            

         

Vide Simulação de giro atitude

INDICADOR DE CURVA E DERRAPAGEM

INDICADOR DE CURVA E DERRAPAGEM

• Tem a finalidade de possibilitar ao piloto, efetuar curvas de precisão e coordenar o leme de direção e o aileron para evitar glissadas ou derrapagens.

• Seu funcionamento baseia-se na estabilização giroscópica do indicador de referência de curva e na centralização centrífuga do nivel.

Princípios do ADFIntrodução

– O sistema de navegação por ADF (automatic directional fanding) é o sistema de navegação mais comum e mais simples que existem na atualidade. Apesar de datar da década de quarenta, o ADF continua até os dias atuais sendo o principal sistema de navegação nos locais onde não existem outros auxílios de rádio navegação por VOR. É claro que o sistema GPS muda esse conceito, entretanto o GPS ainda não pode ser considerado meio primário de navegação.

Princípios do ADFIntrodução Continuação

– Sua operação é bastante simples. O piloto sintoniza uma estação de Rádio Farol (conhecida também como NDB – no direct band) ou rádio broadcast AM e um ponteiro no RMI (indicador de rádio magnético) indica a direção que deve ser seguida sobre uma bússola. Um sinal de áudio também identifica a estação recebida.

Características do Sistema ADF

– Recebe sinais de rádio na faixa de 190 KHz a 535 KHz – rádio farol ou NDB.

– Recebe sinais de rádio broadcast AM na faixa de 550 KHz a 1.650KHz.

– A direção da emissão da rádio freqüência é mostrada em um indicador por um ponteiro sobre um limbo magnético.

Características do Sistema ADFContinuação

– Vantagens:• Existem meios de uso em quase todos os locais. • Tem grande alcance. Pode alcançar cerca de 400 Km

dependendo da altitude da aeronave. • É simples de operar.

– Desvantagens:• Indica somente a direção da estação emissora. Dependendo das

circunstâncias pode fornecer uma informação 180º defasada. • Pode indicar em algumas situações uma emissão de rádio

refletida ao invés de uma emissão verdadeira. • Nem sempre é possível navegar em linha reta por ADF. Um

forte vento de través pode levar o piloto a navegar em curva já que no ADF não temos barra de desvio de curso.

Indicador RMI KI 229 da King

Equipamento de ADF KR 87 da King

Princípios de VORIntrodução

– As estações do VOR fornecem orientação de navegação em rota. Estas estações operam na faixa de freqüência de 108.00 a 117.95 MHz (VHF) e são auto-identificadas pela transmissão de um grupo de três letras em código Morse, ou em alguns casos por modulação de voz.

– O conceito de operação VOR é baseado na geração de radiais, ou rumos magnéticos, por uma estação transmissora de terra e uma receptora a bordo do avião. A seção de instrumentação receptora do avião determina qual a radial de passagem através da posição do avião.

Princípios de VORIntrodução

Indicador de VOR

RMIRadio Magnetic Indicator

RMIRadio Magnetic Indicator

• O Rádio Magnetic Indicator é um giro direcional, acoplado a uma bússola magnética remota (Flux Gate). Essa bússola envia informação precisa do Norte Magnético ao cartão de um giro direcional contendo os 360 graus, e cuja precessão é corrigida permanentemente, mantendo-se o norte do giro. Os ponteiros desse instrumento podem exibir sobre um mesmo eixo e alternativamente até mesmo as indicações dos ADF’s 1e2 e também dos VOR’s 1e2.

RMIRadio Magnetic Indicator

• Características de funcionamento:– Ponteiro com 1 haste indica ADF ou VOR 1, com 2

hastes indica ADF ou VOR 2.– Quando selecionado para ADF a ponta da seta é

direcionada para a origem do sinal de ADF.– Quando selecionado para VOR a final da seta é

direcionada para a radial em que se encontra a aeronave, e a ponta da seta indicará a emissora desde que o limbo esteja escravizado na proa magnética.

Princípios do ILS(Instrument Landing System)

• O sistema de pouso por instrumento é um sistema de aproximação de precisão para uma determinada pista.

• O sistema é composto por 4 sub-sistemas de orientação:– O localizer – Fornece um guia de curso ao longo da linha de

centro da pista;– O glideslope – Fornece um guia vertical determinando uma rampa

de descida usualmente de 3°;– Os marker beacons que fornece informações de posição do avião

na rampa ( usualmente composto de marcador externo, médio e interno);

– Luzes de aproximação - VASI (visual approach slope indicator), e outras luzes tais como luzes da zona de toque, luzes da pista e outras com o propósito de assistir a transição do vôo por instrumento para o vôo visual.

Operação ILS• A operação ILS consiste em interceptar faixas do

Localizer e Glide Slope, e manter cruzados e centrados esse ponteiros. Se o ponteiro ou a agulha vertical afastar-se para a esquerda ou para a direita, voe em sua direção. Se o ponteiro ou a agulha horizontal estiver acima ou abaixo do ponto central, voe em sua direção. O Bloqueio dos Markers (balizadores) do ILS é identificado no painel do piloto, através de sinais sonoros e luminosos do painel.

Transmissores ILS

• A antena do Localizador está situada a 1.000 ft após a cabeceira oposta a qual estamos executando a aproximação, emitindo sinal de rádio modulado em 90 Hz e 150 Hz, separados exatamente no alinhamento da pista, com um alcance aproximado de 25 NM e até 10° para cada lado deste eixo. Tem como finalidade fornecer a direção da pista. Ao selecionarmos a freqüência do Localizador, todo o sistema de Rádio entra junto automaticamente.

• As estações de localizer operam na frequência de 108.0 a 112.0 MHz só incluindo os decimais ímpares.

Localizer

Transmissores ILS

• A antena do GlideSlope está localizada entre 750 e 1.250 ft da cabeceira da pista, e tem a finalidade de fornecer o ângulo de planeio correto durante uma aproximação. Este ângulo ideal está entre 2 e 4° e varia conforme o relevo do setor de aproximação.

• Os sinais de GlideSlope são irradiados por duas antenas adjacentes ao ponto de contato operando na faixa de de frequência de UHF de 339.3 a 335.0 MHz.

GlideSlope

Trajetória de aproximaçãoLocalizer e Glideslope

Transmissores ILS• Algumas instalações possuem os Marcadores junto com o ILS. Quando o

avião recebe a transmissão de um marcador, um sinal visual é mostrado ao piloto e outro sonoro é reproduzido, operado numa freqüência de 75 MHz, cuja finalidade é fornecer informações de distancia em relação a cabeceira da pista.

• Marcador Externo Fica localizado a aproximadamente 7200 m (3.9 NM) da pista. Seu módulo são duas barras por segundo com uma frequencia de 400Hz e seu indicador é azul.

• Marcador Médio Fica localizado a aproximadamente 1050 m da pista. Seu módulo são barras e pontos alternados com uam frequencia de 1300Hz. Tem o propósito de avisar o piloto que o contato visual com a pista é iminente.

• Marcador Interno Fica localizado a aproximadamente 300 m da pista. Tem o propósito de avisar o piloto, quando em condições de baixa visibilidade, da chegada iminente a pista. Seu módulo é 6 pontos por segundo na frequencia de 3000Hz.

Marker Beacons

HSIHorizontal Situation Indicator

Dissertar

DMEDistance Measuring Equipment

• A função do DME é fornecer uma indicação da distância da Aeronave a uma estação de terra.

• Esta indicação não é totalmente correta pois a distância medida é a hipotenusa entre a distância de solo e a altitude pro solo da aeronave.

• O DME opera na faixa de transmissão entre 962 e 1024 MHz e na faixa de recepção entre 1151 e 1212 MHz. UHF (Ultra High Frequency).

• O transmissor da aeronave emite dois pulsos de sinal que é interpretado pela estação como interrogação. Após, a estação transmite pulsos numa frequência diferente. O tempo entre a interrogação e a resposta é computado e calculado pela velocidade da onda a distãncia entre o transmissor e a estação.

• A operação do DME é feita amarrada à seleção do VOR.

DMEDistance Measuring Equipment

Dissertar

ATC (Transponder)Air Trafic Control

• O sistema ATC é utilizado em conjunto com o radar de observação de terra com a finalidade de fornecer uma identificação positiva da aeronave na tela de radar do controlador.

• O equipamento instalado a bordo recebe uma interrogação do radar de terra em cada varredura da antena deste e automaticamente emite um sinal codificado conhecido como “replay”. Módulo “A” e “B”.

• O código de identificação (um número com quatro dígitos) é fornecido durante o procedimento de plano de vôo.

• Os transponders também são dotados de um codificador de altitude da aeronave para informar ao radar de terra. Módulo “C”.

• Atualmente os novos aviões estão sendo equipados com transponders com módulo “S”, que informam automaticamente a matrícula da aeronave ou um n° de equivalência de matrícula.

Transponder

Teste de TransponderATC 600A

Radar Meteorológico• O radar meteorológico é usado para detectar

concentração de água dentro do percurso de voo que a aeronave vai efectuar.

• A antena de radar deve estar instalada no nariz da aeronave num radome a qual deve ser transparente à rádio frequência.

• O radar possui interfaces com o sistema de navegação por inércia de modo a obter uma boa estabilização da antena. Apresenta limites de operação em ângulos de tilt típicos de +12º e e visão horizontal típico de 180º. No entanto é possível efectuar ground mapping.

• O radar meteorológico opera, normalmente, no 9.3 GHz.

Radar Meteorológico

Radar Meteorológico

Radar Meteorológico

Radar Meteorológico

Radar Meteorológico

Weather radar

Rádio-Altímetro

• O rádio-altímetro é o aparelho que determina a altitude de um avião com relação ao solo através da medição do tempo transcorrido entre a emissão de uma onda de rádio e sua recepção após reflexão no solo.

Rádio-Altímetro

Sistemas de Comunicação Aeronáuticos

• Os sistemas aviônicos de comunicação instalados nas aeronaves, têm a função básica de prover a comunicação interna entre tripulantes e passageiros e dos seus tripulantes com o exterior da aeronave.

Sistemas de Comunicação Aeronáuticos

Caixa de Áudio

                                                                                                   

                                      

Sistema HF

• Conhecido como SSB (single side band) este tipo de equipamento permite a comunicação da aeronave com sua base ou com outra aeronave. Tem alcance ilimitado de transmissão e recepção e depende apenas da freqüência escolhida. O sistema provê a comunicação usando um sistema de modulação de voz tipo SSB - banda lateral única, daí o nome comum de SSB. Todos os equipamentos de SSB também permitem a comunicação com modulação AM – amplitude modulada.

Sistema HF

• O sistema de HF se compõe de:– um transceptor– uma unidade de potência que fornece cerca de

100 W de potência de rádio freqüência– um acoplador de antena– uma antena – normalmente de haste flexível ou

de fio– uma caixa de controle de freqüências– uma cablagem que interliga todos os

componentes.

Caixa de Controle de HF

                                                                 

Sistema de VHF

• Este é o sistema de comunicação mais importante das aeronaves. Ele permite a comunicação entre a aeronave e as torres de controle de tráfego aéreo. Sua faixa de freqüência é de 118,000 MHz a 136.975 MHz com espaçamento de 25 KHz. Assim centenas de canais de comunicação estão a disposição do piloto.

Sistema de VHF

• A modulação é única: AM – amplitude modulada.

• O equipamento se compõe de transceptor e antena. A potência máxima de transmissão varia entre 10 W e no máximo 25 W de rádio freqüência. O seu alcance é de aproxima-damente de 100 MN e depende diretamente da altitude da aeronave.

Caixa de Controle do VHF

                                                                                                   

                                      

Instrumentos de Motor• Indicador de Torque• Indicador de Temperatura de Óleo• Indicador de Pressão de Óleo• Indicadores de Temperatura de Cabeça de Cilindro• Indicador de Temperatura dos Gases de Turbina• Indicador de Temperatura Interturbinas• Indicador de Pressão de Admissão• Indicador de Fluxo de Combustível• Indicador de Rotação

Indicador de Torque• O sistema de indicação de torque do motor, é

constituído de um torquímetro hidro-mecânico, integral à caixa de redução do motor, que fornece a um transmissor, sob a forma de pressão de óleo, a indicação precisa do torque produzido pela turbina de potência. O transmissor de torque converte o valor da pressão em sinais elétricos que, por sua vez, são transmitidos ao indicador. O indicador é convenientemente graduado de modo a apresentar a informação recebida diretamente em unidades de torque (lb.ft).

Torquímetro Hidromecânico• O mecanismo do torquímetro consiste de um cilindro e de

um pistão, que delimitam um espaço denominado câmara de torquímetro e de uma válvula de êmbolo e respectiva mola. Este conjunto encontra-se integralmente incorporado à caixa de redução do motor, sendo acionado pela engrenagem anular do primeiro estágio de redução. A engrenagem anular é provida, em sua superfície exterior, de dentes de traçado helicoidal, engrenados em dentado semelhante, usinado na parte interna da caixa de redução. Desse modo, qualquer tendência da engrenagem anular, em girar, resulta em um deslocamento axial da mesma.

Torquímetro Hidromecânico

• Este movimento axial é transmitido ao pistão, que se encontra encostado à face da engrenagem que por sua vez, atua a válvula do conjunto contra a ação da sua mola.

• O deslocamento do êmbolo da válvula provoca a abertura de um orifício calibrado, que permite a entrada de um fluxo de óleo pressurizado na câmara do torquímetro.

Torquímetro Hidromecânico

Transmissor de Torque• O transmissor é uma unidade sensora selada, do tipo

relutância variável, provida de uma tomada para a linha de pressão proveniente da câmara do torquímetro e de um receptáculo para o conector da cablagem elétrica que o supre com 26 VCA 400 Hz e o liga aos indicadores. A pressão interna da caixa de redução é recebida através do adaptador ao qual se acha acoplado.

• O transmissor incorpora um diafragma, que move uma armadura magnética através de dois enrolamentos estacionários, sempre que as pressões aplicadas ao transmissor variam.

Transmissor de Torque

INDICADOR DE TORQUE

• O indicador é uma unidade selada, provida de dois enrolamentos fixos, com tensão constante (26 VCA/400 Hz), que formam, juntamente com os enrolamentos do transmissor, uma ponte de corrente alternada (CA), e de um enrolamento móvel, usado como galvanômetro, que recebe o sinal (tensão) proveniente do transmissor e desloca o ponteiro do indicador proporcionalmente ao sinal recebido.

INDICADOR DE TORQUE

Indicador de Temperatura de Óleo

• Bulbos termo-resistivos imersos no óleo do motor variam sua resistência que é sentida pelo instrumento que codifica esta variação em indicação. Usualmente baseiam seu funcionamento no princípio da ponte de Wheatstone.

Indicador de Temperatura tipo ponte

Indicador de Temperatura tipo ponte

Indicador de Pressão de Óleo

• Transdutores de pressão sentem as variações de pressão na linha a seguir da bomba de óleo e transmitem informação de variação de resistência elétrica que é codificada em indicação pelo instrumento.

• Em outros tipos de instrumentos mangueiras levam óleo captado na linha de pressão de óleo diretamente a instrumentos de leitura tipo tubo de Burdon.

Indicador de temperatura e pressão de óleo

Indicadores de Temperatura Tipo Termopar

• A temperatura da maioria dos cilindros dos motores a pistão, refrigerados a ar, é medida por um termômetro que tem seu elemento sensitivo de calor instalado em algum ponto de um dos cilindros. (normalmente um cilindro mais quente).

• No caso de motores a turbina, a temperatura dos gases do escapamento é medida por sondas instaladas no cone de escapamento.

Indicador de Temperatura Tipo Termopar para Cabeça de Cilindro

Indicador de Temperatura Tipo Termopar para Gases de

Escapamento EGT

Indicador de Temperatura Tipo Termopar para Entre Turbinas

Instrumentos de Pressão de Admissão e Rotação de Hélice