2-1

CAPTULO 2

INSTRUMENTOS DE VO SISTEMA ANEMOMTRICO

Trs dos mais importantes instrumentos de vo so conectados ao sistema anemomtrico: velocmetro, altmetro e o indicador de razo de subida (varimetro).

Existem dois tipos de arranjos para alimentar os instrumentos convenientemente conforme segue.

A - Tubo pitot com tomada esttica acoplada

Figura 2-1 Tubo de pitot em corte Este tubo apresenta duas sees: uma

cmara de presso esttica (O) e uma cmara de presso dinmica (E).

A presso esttica entra no sistema por trs orifcios na parte superior e trs na inferior.

Dois desses orifcios (G e M) aparecem na figura.

Esses orifcios ajudam a compensar o erro na percepo, causado por diferentes ngulos de ataque.

Os orifcios inferiores tambm servem para escorrer a gua proveniente da condensao.

O tubo vertical (F) na cmara esttica uma precauo suplementar para evitar que a umidade chegue aos instrumentos.

A presso dinmica entra pela abertura (J). Uma placa defletora (I) impede que corpos estranhos ou umidade penetrem no sistema.

Um pequeno orifcio (K) deixa escapar a umidade.

O tubo vertical (D) e o orifcio de escape (C) na cmara de presso dinmica impedem que a umidade que se forma na cmara chegue aos tubos e aos instrumentos.

Os tubos (A e P) levam as presses aos instrumentos. As resistncias aquecedoras (L e N) esto conectadas em srie e servem para evitar a formao de gelo no tubo.

A figura 2-2 ilustra os trs instrumentos bsicos alimentados com presso fornecida pelo tubo pitot com tomada esttica acoplada.

Figura 2-2 Tubo de pitot com tomada esttica

acoplada.

B - Tubo pitot com tomada esttica separada.

O arranjo do sistema anemomtrico pode ser feito tambm como mostrado na figura 2-3.

Figura 2-3 Tubo de Pitot com tomada esttica separada.

As vantagens do uso de presso esttica

separada so listadas a seguir.

a) Presso esttica mais precisa, pois fica compensada a sua diferena devida a desvios

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laterais ou ventos cruzados (j que as tomadas estticas so embutidas uma em cada lado da fuselagem);

b) Menor possibilidade de formao de gelo.

Operao do Sistema Anemomtrico

Figura 2-4 Sistema anemomtrico com tomada esttica acoplada.

A figura 2-4 mostra a aplicao prtica do tubo pitot acoplado com tomada esttica (EMB-111) e a figura 2-5 mostra o arranjo com os componentes em separado (EMB-312).

O princpio de operao dos dois sistemas o mesmo.

A presso esttica a presso atmosfrica. O ar atmosfrico pesado, exercendo sobre os corpos, nele mergulhados, uma presso igual a 1.033kgf/cm2, ou seja 1,033 bares. A presso dinmica a presso que se desenvolve como resultado direto da velocidade do avio e da densidade do ar que o rodeia. Essa presso aumenta com a velocidade e diminui com a altura.

Um avio que voe mesma velocidade desenvolve mais presso a baixa altitude que a grande altitude, devido a densidade do ar ser maior a baixa altitude.

O velocmetro, o altmetro e o indicador de razo de subida (indicador de velocidade vertical ou varimetro) so alimentados com presso esttica, sendo que, o velocmetro tambm alimentado pela presso dinmica.

Figura 2-5 Sistema anemomtrico com tomadas estticas separadas

2-3

Alguns sistemas possuem nas linhas estticas uma cmara amortecedora com a finalidade de atenuar o excesso de sensibilidade.

Os tubos pitot e as tomadas estticas so sensveis a bloqueios de gelo, motivo pelo qual aquecedores eltricos so instalados para evitar esta formao.

Estes aquecedores geram mais calor do que pode ser dissipado, sem um fluxo de ar frio, assim, os aquecedores no devem ser ligados, no solo, mais que o suficiente para uma verificao, a fim de saber se eles iro funcionar adequadamente.

Deve-se manter o tubo pitot sempre limpo e, quando o avio no estiver em vo, ele dever ser protegido com uma capa de lona que dever cobrir todas as aberturas do tubo.

VELOCMETRO

Velocidades conhecidas e definidas em aviao.

Velocidade Indicada (IAS)

a que lida no velocmetro, sem correes para variaes de densidade atmosfrica e sempre que as condies se alteram, erros so introduzidos.

Velocidade Verdadeira (TAS)

aquela com que o avio se desloca em vo e obtida aps as correes de temperatura e altitude da velocidade indicada.

Velocidade Absoluta

a velocidade do avio em relao ao solo.

Finalidades do Velocmetro

O indicador de velocidade do ar o instrumento que indica ao piloto a velocidade com que seu avio se desloca atravs do ar.

construdo de tal modo que as velocidades indicada, verdadeira e absoluta so praticamente iguais, quando o avio voa ao nvel do mar, estando o ar atmosfrico sob condies padronizadas.

Quando as condies atmosfricas no so padronizadas, esta coincidncia entre as trs velocidades no mais se verifica.

Entretanto, o piloto poder determinar, em qualquer circunstncia, a velocidade verdadeira, aps as necessrias correes de temperatura e altitude da velocidade indicada e conhecer a velocidade absoluta, desde que saiba qual a direo e velocidade do vento. Sendo o velocmetro um manmetro calibrado em unidades de velocidade, ele nos indica tambm, seja qual for a altitude, a fora de sustentao do ar.

Por exemplo, suponha que a velocidade mnima de sustentao de um avio, em vo horizontal ao nvel do mar, seja de 60km/h.

Este avio, qualquer que seja a altitude, poder manter o vo horizontal, desde que seu velocmetro indique uma velocidade de 60km/h. Acontece, porm, que para uma mesma velocidade indicada, a velocidade absoluta do avio ser menor nas baixas altitudes que nas altitudes elevadas.

Compreende-se assim que em virtude da densidade do ar variar inversamente com a altitude, medida que o avio subir no espao, necessitar se deslocar mais rapidamente, a fim de que a presso dinmica, consequentemente a fora de sustentao do ar, permanea constante.

Usos Especficos do Velocmetro

Permitir a determinao da velocidade absoluta do avio. Esta velocidade assume grande importncia durante os vos de cruzeiro, sobretudo quando se trata de uma misso de Tiro e Bombardeio, na qual h necessidade de que o tempo necessrio para se atingir o objetivo seja determinado com preciso.

Facilitar ao piloto a ajustagem do regime do motor (presso de admisso, nos motores equipados com hlice de velocidade constante), de acordo com a performance de velocidade que deseje obter: velocidade mxima de cruzeiro, velocidade de economia mxima, velocidade de maior durao de vo.

Permitir a determinao do ngulo timo de subida, planagem e descida.

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Manter a velocidade, dentro dos limites de segurana da estrutura do avio, durante um vo picado.

Indicar ao piloto quando o avio atinge a velocidade de decolagem e durante a aterragem, quando atinge a velocidade de estol.

Manter o avio em linha de vo.

Tipos de Velocmetros Usados

Existem trs espcies de Indicadores de Velocidade de Ar, os quais so classificados de acordo com seu princpio de funcionamento. So eles:

1. de manmetro diferencial;

2. mecnicos;

3. trmicos ou de fio quente. Os que empregam o manmetro diferencial

so classificados, por sua vez, de acordo com o sistema utilizado para a captao das presses, em:

1. de tubo Pitot-esttico

2. de tubo de Venturi;

3. de tubos Venturi-Pitot.

Existem tambm, dois tipos de velocmetros mecnicos, os quais so classificados, de acordo com o princpio de funcionamento, em:

1. rotativos;

2. de deflexo.

Nos instrumentos que funcionam por presso diferencial o tipo mais utilizado em aeronaves as presses esttica e dinmica so captadas por tubos de Pitot ou Venturi e medidas por manmetros metlicos extremamente sensveis, calibrados em unidades de velocidade, como veremos oportunamente.

J nos mecnicos rotativos, a velocidade medida em funo do nmero de rotaes das palhetas dos moinhos de vento que os equipam, as quais so expostas corrente do ar.

Nos mecnicos de deflexo, a velocidade medida por intermdio da resistncia oposta por uma placa, ao deslocamento da corrente de ar.

A placa, sob a ao da corrente de ar, desloca-se de sua posio de equilbrio, deflexionando uma mola e em funo da resistncia oposta pela mola ao deslocamento da placa, se tem a velocidade do ar.

Consegue-se medir a velocidade com os instrumentos que funcionam sob o princpio do fio quente, pela perda de calor sofrida por um fio aquecido, o qual exposto corrente de ar.

De todos estes tipos de instrumentos, somente os de presso diferencial do tipo Pitot sero aqui estudados detalhadamente, porquanto so os mais largamente empregado em aeronaves.

Velocmetro do Tipo Manmetro Diferencial

A figura 2-6 uma vista esquemtica do velocmetro de manmetro diferencial.

Figura 2-6 Vista interior do velocmetro Kollsman.

Neste indicador encontra-se um estojo de

baquelite, tendo na parte posterior duas conexes, sendo uma para a presso dinmica e que se estende at o interior do aneride, e a outra, para a presso esttica e que comunica o interior do estojo com o ramal da presso esttica do Pitot.

Na parte anterior do estojo, existe um disco de vidro para proteo do mostrador.

O mecanismo do indicador colocado no interior do estojo e compe-se de: diafragma, confeccionado com lminas corrugadas de nquel,

2-5

prata, bronze fosforoso, cobre e berlio ou outro metal que possua as caractersticas de elasticidade requeridas.

A escolha do diafragma depende de suas qualidades de elasticidade, evidenciadas pela relao: presso-deflexo, efeitos de temperatura, histeresis rpida, etc. As propriedades de elasticidade dependem do material usado, tratamento do material ao ser manufaturado e da forma do diafragma;

B suporte da alavanca A1, fixo ao diafragma D;

A1 alavanca do eixo balanceiro R;

R eixo balanceiro;

A2 haste de transmisso, fixa ao eixo balanceiro, que serve de ponte entre este eixo e a haste A3, do setor denteado S;

A3 haste do setor denteado S;

S setor denteado, que engraza com o pinho P;

P pinho do eixo do ponteiro;

H ponteiro e mostrador com escala graduada em unidade de velocidade;

C mola cabelo, que no s mantm o conjunto do mecanismo bem ajustado, eliminando qualquer folga que possa surgir em conseqncia de desgastes provocados pelo funcionamento do mecanismo, como conserva a alavanca A3, constantemente de encontro haste A2. Uma extremidade desta mola presa ao pinho P e a outra, a qualquer parte do suporte do mecanismo.

Dependendo do funcionamento preciso deste instrumento, das presses captadas pelo tubo Pitot e das reaes oferecidas pelo mecanismo e estas presses, tomou-se, em relao ao tubo de Pitot, a precauo de equip-lo com aquecimento eltrico.

Sendo estes tubos, praticamente, livres de erros resultantes da formao de pequenos depsitos de p, leo ou gua, o aquecimento eltrico evitar a nica causa que poderia

prejudicar seu funcionamento a qual a formao de gelo, quando so encontradas condies favorveis.

A aparncia externa e o mecanismo dos indicadores de velocidade deste tipo variam um pouco, mas o princpio de funcionamento comum a todos. As diferenas externas consistem em que nuns, o vidro mantido no lugar por uma mola em forma de anel e noutros, ele mantido por um biselado preso ao estojo por quatro parafusos, no mnimo.

A construo dos estojos em duas partes (corpo do estojo e bisel aparafusado) foi adotada por ser uma maneira mais segura de conserv-lo bem vedado.

Outra diferena consiste em que, uns no tm iluminao individual, enquanto que outros possuem uma lmpada individual, sendo o suporte da mesma, moldado no prprio estojo. Quando o instrumento tem iluminao individual, na parte posterior do estojo encontrada uma tomada eltrica. Funcionamento

O funcionamento deste instrumento depende exclusivamente das presses esttica e dinmica que so captadas pelo conjunto Pitot-esttico e transmitidas ao indicador, pelas tubulaes. Este instrumento nada mais , em ltima anlise, que um manmetro metlico, diferencial.

Figura 2-7 Funcionamento do Velocmetro

Compare a descrio do texto seguinte

com a vista interna do velocmetro Kollsman ilustrado na figura 2-7.

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A presso esttica transmitida ao interior do estojo, enquanto que a presso dinmica levada ao interior da cpsula aneride.

Quando a velocidade do avio aumenta, h uma majorao da presso dinmica; a cpsula aneride dilata-se empurrando o suporte B do encontro alavanca A1, comandando assim o eixo balanceiro R. Este eixo, auxiliado pelas hastes A2 e A3, comanda o setor denteado S; o setor arrasta em seu movimento o pinho P, obrigando, por intermdio do eixo G, o ponteiro H a registrar sobre o mostrador o aumento de velocidade que ocasionou o acrscimo da presso dinmica. Quando a velocidade diminui, o diafragma contrai-se, porque a presso dinmica diminui tambm folgando, deste modo, o conjunto de mecanismo. A mola P poder contrair-se, ento, arrastando o ponteiro H, que registrar sobre o mostrador a diminuio da velocidade, correspondente diminuio da presso dinmica e o conjunto do mecanismo permanecer bem ajustado, podendo corresponder prontamente s solicitaes do diafragma.

Os indicadores da velocidade podem ser calibrados em milhas por hora, em ns (milhas nuticas por hora), ou, para pases que adotam o sistema mtrico, em quilmetros por hora.

A leitura dada ao piloto a velocidade indicada e, para isto lhe ser til, deve ser feita uma correo para temperatura do ar, no padronizada. Esta a mesma correo usada para altitude-densidade e quando aplicada velocidade indicada, ela d a velocidade verdadeira.

A velocidade verdadeira mais alta que a indicada por aproximadamente dois por cento para cada mil ps de altitude. Isto devido ao fato do ar tornar-se menos denso quando o avio sobe e a presso diferencial menor, redundando numa velocidade indicada mais baixa.

Indicador de Velocidade Verdadeira

O piloto poderia olhar seu indicador de velocidade, altmetro e indicador de temperatura do ar externo e inserir estas trs indicaes ao seu computador de vo, para obter com isto sua velocidade verdadeira.

Este procedimento poderia distra-lo demasiadamente e por isto foi desenvolvido um indicador de velocidade verdadeira, ilustrado na figura 2-8, que pode ser instalado no painel.

O estojo deste instrumento contm, um indicador de velocidade que move um ponteiro e um mecanismo altimtrico que move o mostrador

Figura 2-8 Indicao da velocidade verdadeira.

2-7

O movimento do mecanismo altimtrico afetado (contrariado ou favorecido) pela ao de uma mola bimetlica exposta ao fluxo de ar externo e, quando o avio sobe em altitude, o mostrador gira em tal direo que o ponteiro indicar um valor mais alto. Se o ar est mais

quente que o padro, para a altitude na qual o avio est voando, o sensor de temperatura ajudar o altmetro a indicar uma velocidade verdadeira mais alta do que sob condies de temperatura padro. Atualmente os velocmetros no apresentam somente a velocidade indicada.

Figura 2-9 Velocmetro do EMB-312.

Figura 2-10 Interruptor de Alarme

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Este instrumento alm de apresentar a velocidade indicada, tambm mostra a indicao da velocidade mxima permitida, bem, como uma referncia visual ajustvel de velocidade. Um interruptor instalado no interior do instrumento, conforme ilustrado na figura 2-10, fornece um

sinal eltrico que provoca um alarme de sobrevelocidade no sistema de udio, se o avio ultrapassa a velocidade mxima permitida; isto ocorre quando o ponteiro indicador de velocidade cruza o ponteiro VNE/MNE.

Figura 2-11 Circuito de alarme de sobrevelocidade .

Alm disso, o instrumento fornece um alarme visual, caso a aeronave atinja a velocidade de aproximao (abaixo de100kt) e o trem de pouso no esteja travado embaixo.

O dispositivo compreende um contador interno ajustvel associado aos microcontatores do trem de pouso e a uma bandeira oscilante com a inscrio U/C (do ingls under carriage) que aparece numa janela sobre o mostrador, nas condies mencionadas.

A velocidade indicada nunca precisa: h sempre uma tolerncia (especfica para cada instrumento).

As tolerncias para o instrumento apresentado podem ser vistas na tabela 2-12. O

ponteiro de velocidade mxima (VNE) funo de altitude. Analise o grfico da figura 2-13

VELOCIDADE TOLERNCIA 60 ns 2,0 ns 100 ns 2,0 ns 140 ns 2, 0 ns 180 ns 3,0 ns 220 ns 3,0 ns 260 ns 3,0 ns 300 ns 3,0 ns

Figura 2-12 Tabela de tolerncias

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Figura 2-13 Grfico de velocidade indicada x altitude presso

Fazendo-se a leitura do grfico da figura 2-

13 obtm-se os seguintes valores:

ALTITUDE (ft) VNE (knots) 0 284.2

1000 284.4 2000 284.7 000 284.9

4000 285.2 5000 285.5 6000 285.8 7000 286.1 8000 286.4 9000 286.8

10000 287.2 11000 287.5 12000 287.9 13000 288.3 14000 287.8

15000 282.4 16000 276.9 17000 271.6 18000 266.3 19000 261.0 20000 255.8 21000 250.7 22000 245.6 23000 240.5 24000 235.6 25000 230.7 26000 225.8 27000 221.0 2800 216.2

29000 211.5 Figura 2-14 Tabela da VNE em funo da altitude

2-10

Concluso: Com o aumento da altitude a VNE aumenta at um determinado ponto quando bruscamente comea a diminuir.

Neste assunto so usados as seguintes siglas:

MNE: Mach Nunca Exceda. VNE: - Velocidade Nunca Exceda. KEAS - Velocidade Equivalente (em ns). KIAS - Velocidade Indicada (em ns) KCAS - Velocidade Calibrada (em ns)

.

CONTROLES / INDICADORES

FUNO

1. Escala de velocidade Escala de velocidade indicada em KNOTS IAS.

2. Ponteiro de velocidade Mostra, sobre a escala de velocidade, a velocidade mxima permitida ao avio na configurao limpa.

3. Ponteiro de velocidade mxima permitida

Mostra, sobre a escala de velocidade mxima permitida avio na configurao limpa. Caso a aeronave atinja a velocidade mxima permitida, um sinal de sobrevelocidade ser enviado pelo velocmetro unidade de alarme sonoro e,posteriormente, soa o alarme nos fones dos tripulantes.

4. ndice de referncia Referncia mvel sobre a escala de velocidade.

5. Boto de ajuste Ajusta a posio do ndice de referncia sobre a escala de velocidade.

6. Bandeira UC Aparecer intermitentemente quando a aeronave estiver voando abaixo de 100 KIAS e o trem de pouso no estiver travado embaixo e aparecer continuamente quando houver falta de energia eltrica na aeronave.

Figura 2-15 Velocmetro do EMB 312

2-11

ALTMETRO Generalidades

1. Distribuio da Temperatura Terrestre

A Terra e a atmosfera terrestre so aquecidas pelo sol.

O aquecimento solar se faz irregularmente, o que acarreta uma distribuio varivel de temperatura no s no sentido vertical como tambm no sentido horizontal.

A atmosfera recebe a maior parte de seu aquecimento por contato com a superfcie terrestre. Este calor fornecido, aos nveis inferiores da atmosfera, razo pela qual a temperatura na troposfera decresce com a altitude. A razo de variao da temperatura com a altitude chamada de gradiente trmico.

2. Transmisso de Calor

O calor passa dos corpos de temperatura mais alta para os de temperatura mais baixa. Ao transferir-se, o calor utiliza-se dos processos a seguir descritos.

A - Conduo

a transferncia feita de molcula, a molcula sem que haja transporte das mesmas.

Na atmosfera, resume-se na propagao do calor do ar atravs do contato com a superfcie aquecida do solo.

B - Movimento do Ar

O calor transportado por meio do deslocamento de grandes pores ou massas de ar, de um lugar para outro. H dois tipos de transferncia atravs do movimento do ar:

Conveco: o calor transferido verticalmente. A transmisso feita de molcula a molcula, mas, simulta-neamente, verifica-se um transporte de matria. Molculas frias se deslocam para regies mais quentes e molculas quentes para regies frias. Exemplo: um recipiente contendo gua fria, levado ao fogo. As molculas da camada de gua em contato com o fundo, aquecendo-se antes das outras, aumentam de volume e diminuem em densidade. A diferena de densidade

faz com que elas se desloquem para cima, enquanto as molculas mais frias das camadas superiores se deslocam para baixo. As correntes assim estabelecidas recebem o nome de correntes convectivas. o processo de propagao mais comum da atmosfera, e se traduz pela movimentao do ar no sentido vertical, por meio de correntes ascendentes que levam o ar aquecido para os nveis mais elevados e correntes descendentes, que trazem ar mais frio dos nveis de cima superfcie.

Adveco: o calor transferido horizon-talmente pelo movimento do ar. Toda vez que houver conveco haver tambm adveco, pois, quando o ar quente sobe num movimento vertical, o ar mais frio adjacente mover-se- horizontalmente em direo ao ar que est ascendendo e o substituir.

C - Radiao:

a transferncia de calor atravs do espao. A energia trmica transformada em radiante e se propaga por meio de ondas eletromagnticas. Estas so convertidas em calor, quando absorvidas pelo corpo sobre o qual incidem.

3. Definio de Presso

Figura 2-16 Definio de presso

Na Fsica, define-se PRESSO como sendo o quociente entre uma fora (ou peso) e a rea da superfcie onde a fora est aplicada, matematicamente, tem-se P = F/S o que equivale a dividir a fora em foras menores,

2-12

iguais entre si e distribudas em cada unidade de rea, conforme ilustra a figura 2-16.

4. Presso Atmosfrica

O ar que envolve a Terra apresenta, por efeito de fora de gravidade, um peso que traduzido em forma de presso atmosfrica.

Desta maneira a presso atmosfrica pode ser definida como sendo o peso de uma coluna de ar de seo unitria, estendida verticalmente desde a superfcie da Terra at o limite superior da atmosfera.

H cerca de 1,033kg de ar pesando sobre cada centmetro quadrado de superfcie ao nvel do mar. O ar sendo compressvel se apresenta mais denso perto da superfcie e mais rarefeito em altitude, por causa da presso exercida pelas camadas superiores sobre as inferiores.

A presso exercida pelo ar depende principalmente de sua temperatura e densidade, embora outros fatores tambm influam, tais como: a altitude, a umidade, o perodo do dia, a latitude.

5. Unidades de Presso Atmosfrica

Milmetros de mercrio, uma das unidades de presso atmosfrica que resulta de uma experincia clssica de Torricelli: quando um tubo (de 1cm2 de seo) completamente cheio com mercrio emborcado num recipiente contendo tambm mercrio, a altura h em que o mercrio estaciona depende exclusivamente da presso do ar atmosfrico.

Se a experincia descrita for feita ao nvel do mar, a altura h ser de 76 centmetros de mercrio (cmHg) ou 760 milmetros de mercrio (mmHg), ou 760 torricelli (torr) ou, ainda, uma atmosfera (atm.).

1 mmHg = 1 torr 1 atm. = 76cmHg = 760mmHg = 760 torr = 14,7 psi = 1013,25 mb ou hPa = 29,92in Hg

A unidade da presso atmosfrica, segundo

a Organizao Mundial de Meteorologia, o milibar (mb), definida como 1000 dinas por centmetro quadrado. Devido as experincias iniciais de Torricelli, muitos barmetros so

ainda graduados em polegadas de mercrio (pol Hg) e milmetros de mercrio (mmHg).

Sob condies padro, uma coluna de mercrio, tendo uma altura de 760 mm, exercer uma presso de 1013,25 milibares (mb) ou 29,92 polegadas de mercrio (in Hg).

Figura 2-17 Experincia de Torricelli.

Em resumo:

6. Causas da Variao da Presso A presso atmosfrica um elemento que

muda constantemente. Alm de variar regularmente em ciclos diurnos e anuais, possui variaes irregulares que so as causas do vento e do tempo em geral.

As variaes de presso so causadas principalmente pelas variaes de densidade do ar, sendo que essas, por sua vez, so causadas por variaes de temperatura.

O ar quando aquecido expande-se, ocupando um volume maior, de modo que uma coluna de ar quente pesa menos que uma equivalente mais fria.

A porcentagem de umidade existente no ar tambm influencia a presso. O ar seco mais denso que o mido. Um aumento da quantidade de vapor dgua, no ar, diminui sua densidade e, portanto, a presso. O ar muito compressvel e, devido presso exercida pelas camadas superiores da atmosfera sobre as camadas inferiores, a presso atmosfrica apresenta valores maiores superfcie do que em altitude,

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em razo do aumento de densidade do ar, naquele nvel. Na medida em que se eleva acima do nvel do mar, o peso do ar diminui. Ao nvel do mar, o peso da atmosfera de 1,033 kgf / cm2. A 7.600 metros, por exemplo, este peso de apenas 0,14kgf/cm2. A presso cai, a princpio rapidamente, na camada mais densa do ar inferior e, em seguida, mais lentamente, na medida em que o ar vai se tornando mais rarefeito.

7. Definies de Presso

Presso absoluta: contada a partir do zero absoluto de presso. Por este motivo o instrumento indicador de presso absoluta mostrar a presso atmosfrica local toda vez que o sistema estiver desligado.

Presso diferencial: a que resulta da comparao entre presses. Uma de suas aplicaes, em aviao, a comparao entre a presso atmosfrica, externa e a interna, de uma aeronave.

Presso relativa: quando a presso atmosfrica tomada como ponto zero ou de partida de contagem. Estes instrumentos mostram leitura zero quando o sistema est desligado.

8. Definies de Altitude

A seguir, algumas definies que ajudaro a entender o emprego dos dois sistemas de ajustagem do altmetro.

Altitude: a distncia vertical de um nvel,

um ponto ou um objeto considerado como um ponto, medida a partir de um determinado plano referncia.

Altitude Absoluta (altura): a distncia vertical acima da superfcie da Terra, sobre a qual o avio est voando.

Altitude Indicada: a leitura no corrigida, de um altmetro baromtrico.

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

Presso da Altitude do Campo: a

presso lida na escala baromtrica, quando os ponteiros so ajustados na altura do local onde est pousado o avio. Usa-se, em geral, ajustar os ponteiros a dez ps, pois essa , mais ou menos, a altura do painel de instrumentos onde est localizado o altmetro. Quando se ajusta o altmetro neste sistema, a escala baromtrica indicar a presso local.

Altitude-Presso: o nmero indicado pelos ndices de um altmetro, ajustado no sistema de presso da altitude do campo. Como os ndices so sincronizados com a escala baromtrica, pode-se ajustar os altmetros por aqueles, convertendo-se a presso que dada em unidades tais como milibares, pol, hg, etc.

Altitude Verdadeira: a distncia vertical de um ponto ou de uma aeronave, acima do nvel do mar.

Altitude-Densidade: altitude-presso corrigida pela temperatura. muito usada em clculos de performance. Nota: no nvel zero da atmosfera padro, considera-se a terra como uma esfera perfeitamente lisa.

Figura 2-18 Definies de altitude

2-14

9. Correes do Altmetro

As principais correes de altmetro so devidas s variaes da temperatura do ar e da presso atmosfrica.

A figura 2-19 indica que uma aeronave, quando voa de uma rea quente para uma rea fria, tem sua altitude verdadeira diminuda proporo que se aproxima da rea fria, embora o

altmetro mantenha uma altitude indicada constante.

A figura 2-20 identicamente mostra a diminuio da altitude verdadeira, quando a aeronave voa em direo a uma rea de baixa presso. Essas figuras tm a finalidade de alertar aos pilotos, quanto escolha do nvel de vo, ao voarem em direo a uma rea mais fria ou em direo a uma rea de baixa presso.

Figura 2-19 Correo do altmetro devido variao de temperatura

Figura 2-20 Correo do altmetro devido variao de presso 10. Cpsula ou diafragma

Quando as presses a serem medidas so pequenas e necessita-se de alta preciso comum

empregar-se uma cpsula. Dois pratos corrugados so juntados com solda em suas bordas, de modo que a parte cncava de um fique voltada para a do outro. O enrugamento dos pratos permite

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aumentar a rea que vai sentir a presso e, ao mesmo tempo, possibilitar maior flexibilidade. A figura 2-21 mostra uma cpsula ou diafragma vista em corte transversal; pode-se notar o corrugamento, a entrada da presso e a solda das bordas.

Figura 2-21 Cpsula ou diafragma em corte

A figura 2-22 mostra um conjunto de cpsulas sanfonadas que possibilitam maior sensibilidade e melhor indicao.

Figura 2-22 Cpsula sanfonada

Figura 2-23 Cpsula aneride

A figura 2-23 mostra uma cpsula aneride, hermeticamente fechada e que atuar sob os efeitos das variaes de presses externas.

V-se, tambm, uma haste que servir para o acoplamento ao sistema que ir acionar o ponteiro indicador.

Os altmetros so instrumentos que empregam cpsulas anerides.

Altmetro padro

O altmetro padro tinha uma simples cpsula aneride vazia, cuja expanso e contrao movia um eixo basculante, um setor e uma engrenagem de pinho, que era ligada a um ponteiro conforme ilustrado na figura 2-24.

O mostrador para este instrumento era calibrado em ps, e sempre que qualquer variao na presso baromtrica existente causava uma mudana na indicao da altitude, o mostrador podia ser girado e assim o piloto podia fazer o instrumento indicar zero, enquanto o avio estivesse no solo.

Esta simples forma de ajustamento tornava o vo local mais fcil para o piloto, mas era intil para o vo, atravs do pas, porque a presso baromtrica do destino raramente a mesma do ponto da decolagem.

Assim que as comunicaes de rdio, em vo, tornaram-se possveis, os altmetros com escalas baromtricas ajustveis foram desenvolvidos, capacitando o piloto a justar seu altmetro s condies baromtricas existentes no local do pouso.

Figura 2-24 Altmetro padro

Seu instrumento indicaria, ento, ou zero quando suas rodas tocassem o solo ou, como atualmente feito, indicaria sua altitude acima do nvel mdio do mar.

Dessa maneira, o piloto pode determinar sua altura acima dos objetos sobre o solo, e seu altmetro indicar a altitude oficial do aerdromo quando suas rodas rolarem sobre a pista.

O gradiente vertical da presso (reduo da presso com a altitude) no linear, isto , a

2-16

mudana em presso para cada mil ps maior em altitudes mais baixas do que em nveis mais altos.

possvel projetar o enrugamento das cpsulas anerides, de modo que sua expanso seja uniforme para uma mudana de altitude, em vez de uma mudana de presso. O uso desse tipo de cpsula aneride tem tornado possvel o uso de ponteiros mltiplos e escalas uniformes. Um ponteiro faz uma volta completa para 1.000 ps

outro, uma volta a cada 10.000 ps e um ponteiro curto ou marcador far uma trajetria completa para 10.000 ps, se o instrumento atingir esta altitude.

Os altmetros usados em avies modernos, geralmente tm alcances de 20.000, 35.000, 50.000 e 80.000 ps.

A figura 2-25 ilustra uma das formas mais primitivas de altmetros sensitivos com trs ponteiros.

. Figura 2-25 Vista interna do altmetro primitivo de trs ponteiros

Figura 2-26 Altmetro primitivo de trs ponteiros

O altmetro de trs ponteiros relativamente fcil de ser mal interpretado porque o menor ponteiro facilmente encoberto por um dos outros e em avies pressurizados com elevada razo de subida difcil saber-se a

altitude aproximada. Acidentes tm sido atribudos a pilotos que interpretaram erroneamente o pequeno ponteiro; assim, os mais recentes modelos de altmetros substituram o pequeno ponteiro por um marcador e um setor

2-17

listrado, que desaparece por trs de uma cobertura numa determinada altitude, conforme ilustrado na

figura 2-27. A figura 2-28 um diagrama esquemtico do funcionamento deste altmetro.

Figura 2-27 Funcionamento de um modelo mais recente de altmetro

2-18

Figura 2-28 Diagrama esquemtico de funcionamento do altmetro

As duas cpsulas acionam um eixo de

ponteiro comum atravs de dois conjuntos de eixos oscilantes e elos compensados por temperatura.

A engrenagem cnica deste eixo aciona os trs tambores.

Um boto de ajuste da presso no solo ativa um disco de ressaltos para mover o ponteiro e fornecer a adequada referncia de presso.

Uma extenso no ajustamento de escala baromtrica move um potencimetro no sistema de pressurizao da cabine, para relacion-lo presso baromtrica, que o piloto introduziu no altmetro de vo.

Alguns tipos de altmetro utilizam uma srie de cpsulas anerides empilhadas, para acionar os ponteiros.

Se, por exemplo, as cpsulas anerides modificarem suas dimenses em 3/16 de polegada, o ponteiro mais comprido do mostrador girar trinta e cinco voltas completas.

Esta amplificao requer rubis em todos os pivs principais, para reduzir ao mximo a frico.

A frico dentro do altmetro, mesmo sob condies quase ideais, tal que para uma indicao precisa necessrio que haja vibrao no instrumento.

Isto no problema para avies de motores alternativos, pois existe suficiente vibrao do motor; mas o avio a jato freqentemente exige vibradores para o painel de instrumentos a fim de manter precisa a indicao do altmetro. O torque requerido para acionar os trs tambores, alm do ponteiro, torna obrigatrio o uso de um vibrador e, em vez de depender de uma unidade montada externamente, um oscilador e um vibrador so includos no estojo do instrumento para fornecer exatamente a quantidade correta de vibrao (para o instrumento). Um solenide rotativo aciona um indicador de falha, para alertar o piloto quando o vibrador ficar inoperante.

Erros

A verificao do altmetro visa confirmar se as indicaes esto corretas dentro da faixa de tolerncia prescrita para a operao do

2-19

instrumento e detectar alguns vazamentos porventura existentes na linha esttica. Visa, tambm, verificar se os ponteiros no esto

prendendo durante o funcionamento. Para cada valor de altitude uma tolerncia permitida.

A tabela a seguir um exemplo.

ALTITUDE PRESSOEQUIVALENTE TOLERNCIA (PS) (POLEGADAS DE MERCRIO) (PS) ...- 1.000 ----------------------------------31,018 --------------------------------------------20 0-----------------------------------29,921 --------------------------------------------20 500-----------------------------------29,385 --------------------------------------------20 1.000-----------------------------------28,856 --------------------------------------------20 1.500-----------------------------------28,335 --------------------------------------------25 2.000-----------------------------------27,821 --------------------------------------------30 3.000-----------------------------------26,817 --------------------------------------------30 4.000-----------------------------------25,842 --------------------------------------------35 6.000-----------------------------------23,978 --------------------------------------------40 8.000-----------------------------------22,225 --------------------------------------------60 10.000-----------------------------------20,577 --------------------------------------------80 12.000-----------------------------------19,029 --------------------------------------------90 14.000-----------------------------------17,577 ------------------------------------------ 100 16.000-----------------------------------16,216 ------------------------------------------ 110 18.000-----------------------------------14,942 ------------------------------------------ 120 20.000-----------------------------------13,750 ------------------------------------------ 130 22.000-----------------------------------12,636 ------------------------------------------ 140 25.000-----------------------------------11,104 ------------------------------------------ 155 30.000-------------------------------------8,885------------------------------------------ 180 35.000-------------------------------------7,041------------------------------------------ 205 40.000-------------------------------------5,538------------------------------------------ 230 45.000-------------------------------------4,355------------------------------------------ 255 50.000-------------------------------------3,425------------------------------------------ 280

Tabela 2-29 Tolerncias em relao altitude

Alm dos erros de temperatura, os altmetros esto sujeitos a outras espcies de erros, motivados por deficincia no mecanismo. O aneride pode induzir a erros nas indicaes do altmetro, dos quais o mais importante conhecido como erro de Hesteresis, chamado tambm de erro de impulso ou de atraso.

Esta espcie de erro ocasionada pela impossibilidade das molculas do metal, de que feito o aneride, de reagirem prontamente s rpidas variaes de presso que se fazem sentir sobre os contornos do aneride

AJUSTE DO ALTMETRO 1. Ajuste do Zero

Obtm-se a altitude-presso do altmetro de estao, coloca-se os ponteiros do altmetro a zero, vibra-se ligeiramente o instrumento. A seguir, verifica-se a posio das marcas de referncia, suas indicaes devero coincidir com as da altitude de presso da estao local, ou exced-las de trinta ps, no mximo. Caso o erro exceda a tolerncia permitida de trinta ps, ajusta-se o instrumento.

2. Ajuste do altmetro

a presso lida na escala baromtrica do altmetro, quando os ponteiros so ajustados na altitude local onde est pousado o avio. O nmero que aparecer na escala baromtrica da

2-20

presso local convertida ao nvel do mar, de acordo com a tabela de atmosfera padro.

3. Elevao Calculada do Campo ou Altitude

o nmero indicado pelos ponteiros, quando a escala baromtrica ajustada no sistema de ajuste.

4. Variao da Altitude-Presso

o mesmo que ajuste de altmetro, s que indicado em ps, pois o nmero dado pelos ndices ou marcadores de referncia quando se ajusta a escala baromtrica ao sistema de ajuste de altmetro.

O movimento dos ndices sincronizado com os da escala baromtrica, de modo que h uma correspondncia fixa entre as indicaes dos ndices.

Da se conclui que tanto faz ajustar-se o altmetro pelo sistema de ajuste de altmetro, recebendo-se o nmero em polegadas de Hg, ou em ps (variao da altitude-presso), j que a correspondncia entre ambas fixa.

5. Ajustagem usando-se a Altitude do Campo

Quando se desejar ajustar o altmetro de modo que seus ponteiros indiquem a altura do avio acima do ponto da terra sobrevoado ou, mais precisamente, acima do campo de aterragem, o piloto pedir, pelo rdio, a presso baromtrica do local.

6. Ajustagem usando-se a Escala Baromtrica

Ajustam-se os ponteiros do instrumento para a altura do campo, por ocasio da decolagem. A escala baromtrica do instrumento indicar, ento, a presso local, convertida ao nvel do mar.

Sendo a presso local igual padro, a leitura da escala baromtrica ser 29.92 Pol Hg; sendo maior, a leitura ser maior que 29.92; sendo menor, a leitura ser menor que 29.92.

Para obter-se durante o vo, a altitude do avio, acima do nvel do mar, basta ajustar-se a escala baromtrica do altmetro para a presso atmosfrica do nvel do mar. Esta presso obtida pelo avio, atravs de estao meteorolgica.

ALTMETRO CODIFICADOR Generalidades

O controle do trfego areo pelo radar permite que um fluxo de trfego de alta densidade torne-se suave e ordenado, mas, at recentemente, o controlador no tinha conhecimento exato da altitude do avio que ele estava seguindo. O transponder responde ao radar do solo com um cdigo, dando ao controlador certas informaes que ele necessita.

O transponder tem 4.096 cdigos disponveis; assim, a mais recente gerao de altmetros no somente fornece ao piloto uma indicao de sua altitude mas, tambm, codifica o transponder, permitindo-lhe responder estao no solo com um sinal que dar uma indicao visvel, na tela do radar, da altitude do avio a cada 100 ps.

A maioria dos altmetros codificadores, ora em uso, utiliza codificadores ticos. Neste sistema, as cpsulas acionam um disco de vidro com setores transparentes e opacos.

Uma fonte de luz brilha atravs do disco sobre as clulas fotoeltricas, as quais convertem o movimento do disco em sinais codificados para o transponder.

Este tipo fornece um alto grau de preciso com poucas exigncias de torque.

Codificador Princpio

O codificador opera de acordo com o sistema de cdigo de Gillham, que um cdigo linear ICAO aprovado para transmisso de dados de altitude para fins de controle de trfego areo.

Sua faixa de operao cobre um total de 49.000 ps, com incrementos de 100 ps; a preciso do cdigo em pontos de transio de 20 ps.

O dado codificado provido por meio de um disco codificador de vidro que gira entre uma faixa intercalada de dez pares de diodos emissores de luz e fototransistores formando parte de uma unidade sonora.

Pistas metlicas no disco de vidro codificador transparente agem como obturadores para instruir a passagem de luz entre os dados

2-21

emissores de luzes e os fototransistores enquanto o disco codificador gira.

Esta ocorrncia utilizada para estabelecer ou interromper a passagem para um potencial de terra de dez circuitos externos ou canais que levam ao transponder da aeronave.

Este ltimo opera em conjunto com o IFF da aeronave para transmitir a informao de altitude codificada para o controle de trfego areo. Permuta desta condio de terra sobre os dez canais de transponder permite operao de acordo com o cdigo Gillham como demonstra a figura 2-30.

O exemplo esquemtico mostrado representa a condio do codificador a uma altitude de 10.000 ps. Os diodos emissores so energizados por uma fonte de alimentao de DC.

Figura 2-30 Condio do codificador a 10.000

ps.

Operao do Transponder

O transponder responde a todas as interrogaes vlidas do radar ATC, com sinais em cdigo. O sinal de resposta usado, pelo controlador ATC, a fim de localizar e identificar a aeronave equipada com transponder, que transmite em 1090MHz e recebe em 1030 MHz

Vrios tipos de radares de vigilncia so usados no sistema ATC. Contudo, somente os radares primrio PSR e o secundrio SSR esto funcionalmente relacionados com o transponder.

O PSR usado a fim de localizar e manter todos os avies dentro da rea de controle. O SSR, com varredura sincronizada com o PSR, utilizado a fim de identificar os avies equipados com transponder, pela transmisso de sinais de interrogao e recepo de respostas

As informaes codificadas.do PSR e do SSR so apresentadas na tela do radar do controlador ATC.

Alm da identificao o controlador tem as informaes de distncia e direo de todas as aeronaves dentro da rea de controle.

O transponder opera no modo A ou C. Quando o transponder interrogado no modo A, por uma estao de terra, ele responde como o cdigo selecionado no painel de controle.

Este cdigo consiste de quatro dgitos, variando cada um de zero a 7

Figura 2-31 Esquema de operao do transponder

2-22

. Deste modo, os cdigos podero ser selecionados de 0000 at 7777. Quando no modo C, o transponder informa a altitude da aeronave, atravs de sinais codificados, sempre que a aeronave interrogada neste modo e esteja equipada com um altmetro codificador.

O transponder interrogado atravs de um mtodo de 3 pulsos. O espao de tempo entre o 1 e o 3 pulso determina o modo de operao.

Existem 4 modos de operao, denominados A, B, C e D. No modo A, o sistema transmite somente sua identificao. O modo B, em alguns pases, ocasionalmente substitui o modo A. O modo C, usado quando a aeronave possui altmetro codificador. Neste caso, a resposta do transponder inclui a informao de altitude da aeronave. O modo D, atualmente no est em uso.

Figura 2-32 Pulsos de interrogao do sistema transponder O sinal de interrogao, recebido,

analisado pelo transponder para determinar sua validade e o modo de operao.

Para este sinal ser vlido, ele dever ser do lbulo principal do SSR e ser do modo A ou do modo C.

Quando um sinal de interrogao vlido, o sinal resposta transmitido.

O sinal resposta codificado composto de um trem de pulsos. O transponder capaz de produzir de 2 a 16 pulsos de resposta codificada.

O nmero de pulsos gerados num sinal resposta determinado pelo cdigo selecionado na caixa de controle do transponder ou gerado pelo altmetro codificador. Um pulso de identificao tambm transmitido 4.35 microssegundos aps o ltimo pulso de enquadramento.O pulso de identificao estar presente somente quando o interruptor IDENT da caixa de controle do transponder for liberado e por aproximadamente 20 segundos aps sua liberao.

Figura2-33 Posio dos pulsos do sinal resposta

2-23

INDICADOR DE RAZO DE SUBIDA

Este indicador tambm conhecido pelos seguintes nomes:

indicador de velocidade vertical (VSI);

indicador de razo de subida e descida;

indicador de regime ascensional; varimetro; climb.

Tem por finalidade indicar se a aeronave est subindo, ou em vo nivelado.

O funcionamento deste instrumento est baseado no princpio de que a medida que a altitude aumenta, a presso atmosfrica diminui. Basicamente, o mecanismo consiste de uma fenda calibrada, uma cpsula e um eixo de atuao que transmite os movimentos da cpsula para o ponteiro.

O ponteiro est encerrado em uma caixa hermtica conectada linha de presso esttica.

Quando o avio est ganhando ou perdendo altitude, a presso existente no exterior da cpsula aneride retardada com relao presso na parte interior do mesmo. O retardo causado pela fenda calibrada que limita a mudana brusca da presso no interior da cpsula aneride. A diferena resultante da presso faz com que a cpsula se contraia em uma ascenso e se dilate quando o avio est perdendo altitude. Atravs de um eixo de atuao os movimentos da cpsula so transmitidos ao ponteiro.

Figura 2-34 Indicador quando em vo horizontal

ou com o avio em terra

Como resultado disto o diafragma se contrai, fazendo com que o ponteiro indique a condio de subida (UP) conforme ilustrado na figura 2.35

Figura 2-35 Indicador em condio de subida

A figura 2-36 ilustra a condio de descida. A presso que existe no exterior da cpsula

menor do que a do interior. Portanto, a cpsula se expande. O ponteiro indica a condio de descida (DOWN).

Figura 2-36 Indicador em condio de descida

.Existem indicadores,(figura 2-37), onde

uma segunda cpsula (A) instalada na parte posterior da caixa capaz de liberar o excesso de presso. Sua finalidade proteger o mecanismo contra danos que podem ocorrer no caso de exceder-se o alcance mximo do instrumento; isto pode acontecer numa descida brusca. Quando isso ocorre o excesso de presso se expande e abre uma vlvula de alvio (B); impedindo que a cpsula responsvel pela indicao (C) se expanda demasiadamente.

2-24

Figura 2-37 Tipo de indicador com duas cpsulas.

Este indicador no indica o ngulo do

avio em relao ao plano horizontal As graduaes mais comuns do mostrador deste instrumento so: ps/minutos (FT/MIN) ou metros/segundo (M/SEC.).Na parte frontal do

instrumento, encontra-se um parafuso (ou boto) para ajuste da posio zero.

O diagrama esquemtico do indicador de razo de subida atualmente em uso mostrado na figura 2-38

Figura 2-38 Diagrama esquemtico de um indicador

INSTRUMENTOS GIROSCPICOS

Trs dos instrumentos de vo mais comuns so controlados por giroscpicos, so eles:

Giro Direcional; Horizonte artificial; Indicador de curva.

Para entendermos o uso destes instrumentos necessrio conhecermos os princpios do giroscpio, sistemas de alimentao e detalhes de construo e operao de cada instrumento. Sem o uso do giroscpio adaptado aos instrumentos de vo e navegao, seria impossvel voar com preciso em qualquer condio de tempo.

2-25

O giroscpio 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.

Para simplificar, vamos ilustrar sua construo passo a passo.

1. Imagine um rotor (massa girante) e um eixo.

Figura 2-39 Rotor e eixo

2. Coloque um suporte circular (gimbal) com rolamentos nos quais o eixo do rotor possa girar.

Figura 2-40 Suporte circular (gimbal)

3. Agora adicione um outro suporte circular (gimbal) com rolamentos 90 dos rolamentos do rotor, sobre os quais o conjunto anterior possa girar.

Figura 2-41 Adicionando o segundo gimbal 4. Coloque o conjunto montado, apoiado

atravs de rolamentos horizontais num montante base e teremos um giroscpio. Desconsiderando o eixo do giro, o giroscpio tem dois graus de liberdade. O conjunto pode girar em torno do eixo vertical e do eixo longitudinal (Figura 2-42).

Figura 2-42 Eixos de giro 5. Quando em repouso, o giroscpio nada tem

de extraordinrio. Ele simples-mente uma roda que voc pode girar em qualquer direo que no alterar o centro geomtrico do conjunto.

-

Figura 2-43 Giroscpio em repouso

6. Quando voc gira o rotor, o giroscpio exibe a primeira de suas duas propriedades. Ele adquire um alto grau de rigidez e o seu eixo aponta sempre na mesma direo, independente de girarmos sua base para qualquer lado. Isto chamado de INRCIA GIROSCPICA ou RIGIDEZ.

Figura 2-44 Inrcia giroscpica ou rigidez

2-26

7. .A segunda propriedade chamada PRECESSO pode ser mostrada pela aplicao de uma fora ou presso ao giro, em torno do eixo horizontal. Haver uma resistncia fora e o giro em vez de girar em torno do eixo horizontal girar ou precessar em torno do eixo vertical na direo indicada pela letra P. Da mesma forma, se a fora ou presso for aplicada em torno do eixo vertical o giro ir precessar em torno do eixo horizontal na direo mostrada pela seta P.

Figura 2-45 Precesso giroscpica

Fontes de fora para operao de giroscpio

Os instrumentos giroscpicos podem ser operados por um sistema de vcuo ou por um sistema eltrico.

Em algumas aeronaves, todos os giroscpicos so acionados ou por vcuo ou eletricamente; em outros, sistemas de vcuo (suco) fornecem energia para os indicadores de atitude e direo, enquanto o sistema eltrico move o giroscpio para operao do ponteiro do indicador de curvas. Qualquer uma das correntes de fora, a alternada ou a corrente contnua, usada para mover os instrumentos giroscpicos.

Sistema de vcuo

O sistema de vcuo provoca a rotao do giro succionando uma corrente de ar contra as palhetas do rotor para gira-lo em alta velocidade, como opera uma roda de gua ou uma turbina.

O ar, sob presso atmosfrica passa por um filtro, move as palhetas do rotor, e extrado da

caixa do instrumento atravs de uma linha, para a fonte de vcuo, e da soprado para a atmosfera.

Uma bomba de vcuo ou um venturi podem ser usados para fornecer o vcuo, requerido para girar os rotores dos giro-instrumentos.

O valor do vcuo necessrio para operao de instrumentos est usualmente entre trs e meia polegadas, e quatro e meia polegadas, de mercrio e usualmente ajustado por uma vlvula de alvio de vcuo, localizada na linha de suprimento.

Os indicadores de curvas usados em algumas instalaes exigem valor menor de suco.

Isto obtido usando-se uma vlvula reguladora adicional na linha de suprimento do instrumento em particular.

Captulo 2 Sistema do tubo de venturi

As vantagens do venturi como uma fonte

de suco so o seu custo relativamente baixo e a simplicidade de instalao e operao. Um avio leve, monomotor, pode ser equipado por um venturi de duas polegadas (2 in.Hg de capacidade de suco) para operar o indicador de curva.

Com um sistema adicional de 8 polegadas, existe fora disponvel para mover os indicadores de atitude e direo. Um sistema de venturi mostrado na figura 2-46.

A linha que sai do giroscpio (figura 2-46) est conectada no tubo de venturi montado no exterior da fuselagem do avio.

Atravs da velocidade aerodinmica normal de operao, a velocidade do ar passando pelo venturi cria suco suficiente para causar a rotao do giroscpio.

As limitaes do sistema venturi so evidentes na ilustrao da figura 2-46. O venturi projetado para produzir o vcuo desejado a aproximadamente 100 m.p.h, sob condies padro ao nvel do mar. Amplas variaes na velocidade ou na densidade do ar, ou restries ao fluxo de ar pela criao de gelo no tubo de venturi afetaro a garganta do venturi e portanto afetando o giroscpio acionado pelo vcuo ali produzido.

2-27

Figura 2-46 Sistema de vcuo com venturi.

Como um rotor s atinge a

velocidade normal de operao aps a decolagem, as checagens operacionais de pr-vo dos instrumentos acionados pelo venturi, no podem ser executadas. Por esta razo o sistema adequado somente para instrumentos de avies leves de treinamento e vos limitados sob determinadas condies meteorolgicas.

Avies que voam a grandes variveis de velocidade, altitude e condies meteorolgicas mais adversas, exigem uma fonte mais eficiente de fora independente da velocidade aerodinmica e menos sensvel a condies aerodinmicas adversas.

Bomba de vcuo movida pelo motor

A bomba de vcuo de palheta acionada pelo motor a fonte mais comum de suco para giros instalados em avies leves da aviao geral.

Uma bomba do tipo de palheta montado no eixo de acessrios do motor e est conectado ao sistema de lubrificao de forma que a bomba seja resfriada e lubrificada.

Outro sistema comumente usado o de bomba de suco seca tambm acionada pelo motor. A bomba opera sem lubrificao e a instalao no exige linhas para o suprimento normal de leo do motor e no h necessidade de separador de ar e leo ou vlvulas. De um modo

geral, os sistemas de bomba seca ou lubrificada por leo, so semelhantes.

Figura 2-47 Vista em corte de uma bomba de vcuo, do tipo palheta, girada pelo motor.

A principal desvantagem do sistema de

vcuo com bomba de suco movida pelo motor do avio refere-se a indicaes imprecisas em vos a grandes altitudes. Fora a manuteno de rotina dos filtros e as tubulaes que no existem nos sistemas giro eltricos, a bomba de suco movida pelo motor uma fonte to efetiva para os avies leves quanto o sistema eltrico de suco.

2-28

Sistema tpico de suco produzida por bomba

A figura 2-48 mostra os componentes do sistema de vcuo com uma bomba de capacidade de 10"hg, em motores com rotao acima de 1.000 rpm. A capacidade da bomba e o seu

tamanho variam em diferentes aeronaves, dependendo do numero de giroscpios operados.

Separador de ar e leo - O leo e o ar da

bomba de vcuo so eliminados atravs do separador, o ar soprado para fora, e o leo retorna para o interior do motor.

Figura 2-48 Tpico sistema de vcuo com bomba movida pelo motor da aeronave

Vlvula de alvio de suco - Como a capacidade de suco do sistema maior que o necessrio para operao dos instrumentos, a vlvula reguladora de suco ajustada para a suco desejada para acionar os instrumentos. A suco em excesso nas linhas de instrumento reduzida quando a vlvula acionada por uma mola abre-se para a presso atmosfrica (figura 2-49).

Figura 2-49 Vlvula reguladora do vcuo.

Vlvula de alvio de presso - Como o fluxo reverso do ar proveniente da bomba de suco fecharia a vlvula reguladora e a vlvula de alvio de presso, a presso resultante romperia as linhas.

A vlvula de alvio de presso ventila a presso positiva para a atmosfera exterior.

Vlvula unidirecional - A vlvula

reguladora de direo nica previne possveis danos aos instrumentos pelo retrocesso do motor, que reverteria o fluxo de ar e leo proveniente da bomba (ver figura 2-50).

Figura 2-50 Vlvula unidirecional.

Vlvula seletora - Em aeronaves bi-

motoras equipadas com bombas de suco acionadas por ambos os motores, a bomba alternada pode ser selecionada para fornecer suco no caso de qualquer pane do outro motor ou pane da outra bomba, com uma vlvula incorporada para fechar e isolar a bomba deficiente.

2-29

Vlvula restritora - Como o instrumento que indica inclinao e curva, o turn and bank necessita e opera com menos suco que a requerida para outros instrumentos giroscpicos, o vcuo na linha principal deve ser reduzido. Esta vlvula ou uma agulha ajustada para reduzir a suco da linha principal por aproximadamente a metade, ou uma vlvula reguladora por uma mola que mantm uma suco constante para o indicador de curva a no ser que a suco na linha principal caia para um valor mnimo.

Filtro de ar - O filtro mestre de ar peneira

objetos estranhos fluindo atravs de todos os instrumentos giroscpicos, que so tambm equipados com filtros individuais. Uma obstruo no filtro mestre reduz o fluxo de ar, e causa uma leitura menor no instrumento indicador de suco.

Em aeronaves que no tem o filtro mestre instalado, cada instrumento tem seu filtro prprio.

Um sistema individual de filtro, com uma obstruo, esta no ser necessariamente indicada no instrumento de suco, no painel.

Indicador de suco - O indicador de

suco um instrumento que indica a diferena em polegadas de mercrio entre a presso dentro do sistema e a presso atmosfrica ou a presso na cabine.

A suco desejada, e os limites mnimo e mximo variam de acordo com o projeto do giroscpio. Se a suco necessria para os indicadores de atitude e direo 5" e o mnimo 4,6", uma leitura abaixo deste ultimo valor indica que o fluxo de ar no est mantendo os giroscpios em uma velocidade suficiente para operao confivel.

Em muitas aeronaves, o sistema equipado com uma vlvula seletora para o indicador de suco, permitindo que o piloto verifique o vcuo em vrios pontos no sistema.

Suco

As presses da suco estudadas em conjunto com a operao dos sistemas de vcuo so realmente presses negativas ou presses menores (abaixo do nvel do mar). Por exemplo, se a presso ao nvel do mar igual a 17.5 p.s.i.

ento uma polegada de mercrio ou uma p.s.i. de suco igual a -1 p.s.i. de presso negativa ou 16,5 de presso positiva.

Da mesma forma, 3 polegadas de mercrio so iguais a -3 p.s.i. de presso negativa ou +14,5 de presso positiva. Quando a bomba de vcuo desenvolve uma suco (presso negativa), deve tambm criar uma presso positiva.

Esta presso (ar comprimido) algumas vezes utilizada para operar instrumentos de presso, cmaras degeladoras (boots) e selos inflveis.

Operao de um sistema tpico

O esquema de um sistema de suco tpico para um avio bitimotor mostrado na figura 12-64.

Este sistema a vcuo composto dos seguintes componentes: 2 bombas de suco, 2 vlvulas de alvio de suco, 2 vlvulas reguladoras tipo flapper, uma vlvula restritora para cada indicador de curva, uma vlvula seletora de 4 posies, um sistema de tubulaes por onde flui a suco, e uma vlvula seletora do indicador de curva. As bombas de suco movidas pelo motor esquerdo e direito, e suas linhas componentes so independentes e isoladas umas das outras, e atuam como 2 sistemas independentes de suco.

As linhas de suco so dirigidas desde cada bomba de suco, atravs de uma vlvula de alvio e de uma unidirecional para a seletora de quatro posies.

Da vlvula seletora de quatro posies, as linhas do sistema de vcuo dos motores so dirigidas atravs de tubulaes flexveis, conectadas aos instrumentos operados a vcuo.

Dos instrumentos, as linhas so orientadas at o indicador de suco e passam por uma vlvula seletora dos indicadores de curva (turn and bank).

Esta vlvula tem trs posies: principal, T & B esquerdo e T & B direito.

Na posio principal o indicador de suco mostra as linhas do horizonte artificial e giro direcional.

Nas outras posies, o menor valor de suco para os indicadores de curva (turn and bank) pode ser verificado.

2-30

. Figura 2-51 Sistema de vcuo de uma aeronave multimotora

Giroscpios de atitude acionados por suco

Em um tpico sistema giroscpico de atitude movido por suco, o ar succionado atravs do filtro, e ento atravs de passagens no, eixo traseiro e no anel interno do giroscpio, direcionado para dentro do alojamento onde dirigido contra as palhetas do rotor atravs de dois orifcios em lados opostos.

O ar, ento, passa atravs de quatro orifcios igualmente localizados e distanciados na parte inferior da caixa do rotor e sucgaado pela bomba de suco ou venturi (figura 2-52). A cmara contendo os orifcios o mecanismo que faz com que o dispositivo de rotao retorne ao seu alinhamento vertical sempre que uma fora de precesso, tal como uma frico do rolamento, mude o rotor desde o seu plano horizontal.

Figura 2-52 Mecanismo de ereo de um indicador de atitude a vcuo.

2-31

Quatro orifcios de escapamento so cobertos at a metade por uma palheta pendular, que permite a descarga de volumes de ar iguais atravs de cada orifcio, quando o rotor est adequadamente ereto.

Qualquer inclinao do rotor afeta o equilbrio total das palhetas pendulares fazendo com que uma palheta feche o par do lado oposto, enquanto a palheta oposta se abre na proporo correspondente.

O aumento do volume de ar atravs do orifcio aberto exerce uma fora de precesso no alojamento do rotor, provocando a ereo do giroscpio; e a palheta pendular retorna a uma condio de equilbrio (figura 2-53).

Figura 2-53 Ao das palhetas pendulares.

Os limites do indicador de atitude especificados nas instrues dos fabricantes indicam a mxima rotao dos anis alem das quais o giro entrar em colapso.

Os limites do indicador de curvas movido por um sistema tpico a vcuo so de aproximadamente 100 a 110 graus, e os limites de inclinao do nariz do avio variam aproximadamente 60 a 70 graus para cima ou para baixo, dependendo de cada unidade especfica. Se, por exemplo, os limites de cabragem so 60 graus com o giro normalmente ereto, o giro entrar em colapso quando o avio mergulhar em ngulos alm de sessenta graus.

Quando os anis do rotor atingem os batentes, o rotor entra em precesso abruptamente, causando excessiva frico e desgaste no mecanismo. O rotor normalmente precessar ao plano horizontal, em uma razo de aproximadamente 8 graus por minuto.

Muitos giroscpios so equipados com um dispositivo auxiliar chamado cage, usado para colocar o rotor instantaneamente na sua posio de operao normal antes do vo ou aps o seu colapso.

O acionamento do boto cage evita a rotao dos anis dentro do giroscpio, e trava o eixo de rotao do rotor na sua posio vertical.

Giroscpios operados por presso

A disponibilidade de bombas de presso, na qual nenhuma lubrificao seja necessria, faz com que o sistema de giros operados por presso seja possvel. Em tais instalaes, o ar comprimido sob presso atravs de instrumentos giroscpicos, em vez de serem sugados atravs do sistema. Bombas de presso positiva so mais eficientes que bombas a vcuo, especialmente nas grandes altitudes.

Prticas de manuteno de um sistema de suco

Erros nas apresentaes do indicador de atitude so oriundos de qualquer fator que impea a operao do sistema de suco dentro dos limites projetados, ou de qualquer fora que impea a rotao normal do giroscpio na velocidade projetada.

Estes fatores podem incluir equipamentos mal balanceados, filtros obstrudos, vlvulas inadequadamente ajustadas e mal funcionamento das bombas.

Tais erros podem ser minimizados pela instalao apropriada, por inspeo, e praticas de manuteno adequadas.

GIRO DIRECIONAL

Tem a finalidade de estabelecer uma

referncia fixa, para que se mantenha a direo do vo; em conjunto com a bssola, indicar o rumo ou direo do avio.

Serve tambm para indicar a amplitude das curvas.

Neste tipo de giro, o eixo de rotao colocado na horizontal. Dois processos de indicao de mudana de direo so usados nos giros direcionais.

2-32

Figura 2-54 Processos de indicao de rumo.

A indicao horizontal foi muito utilizada

nos giros direcionais movidos por corrente de ar. A indicao vertical foi de menor utilizao, ainda. A figura 2-54 mostra os dois casos.

Cumpre, aqui, ressaltar que em ambos os casos o que se movimenta a escala (o avio) e no o volante do giro.

A iluso que se tem ao observar o instrumento devido ao esquecimento de que o avio que est mudando de rumo.

INDICADOR DE ATITUDE

Tambm chamado de:

Horizonte artificial; Indicador do horizonte; Indicador de vo; Giro horizonte;

Giro vertical.

Figura 2-55 Indicador de Atitude

D a indicao visual da posio do avio em relao ao horizonte. A relao entre o avio miniatura com a barra horizontal a mesma entre o avio e o horizonte verdadeiros.

2-33

Atravs de um boto de ajuste o piloto pode mover o avio miniatura para cima ou para baixo para ajust-lo ao horizonte artificial.

Alguns modelos de ADI possuem um mecanismo de ereo rpida, que deve ser feito somente em vo reto e nivelado.

O mecanismo deste instrumento consiste de um pequeno conjunto de rotor giroscpico, colocado de modo que o eixo do rotor fique na vertical.

Figura 2-56 Posio vertical do eixo do rotor

independente da posio da aeronave A figura 2-57 mostra que qualquer que seja

a manobra realizada o giro permanece inalterado na posio vertical (aprumado).

Figura 2-57 Posio vertical do giroscpio

Indicador de atitude movido a ar

Nos indicadores de atitude, movidos a ar, o

giroscpio gira numa velocidade aproximada de 12.000 rpm.

Figura 2-58 Indicador de atitude movido a ar.

O giroscpio ativa a barra horizontal e as pequenas asas, em frente ao instrumento, representam o avio.

Apesar da barra parecer que est se movendo, ela realmente a nica coisa que no se move relativamente ao horizonte da terra.

A informao do giroscpio atua a barra-horizonte atravs de um pino-guia que sai do alojamento do giroscpio, atravs de uma abertura no suporte da barra-horizonte.

Figura 2-59 Vista frontal do indicador de atitude

Sendo acionado a ar este instrumento no

contm ms; est, por isso, completamente livre de avarias eltricas e no afetado por perturbaes magnticas.

2-34

Este instrumento no se retarda no funcionamento e, assim, o piloto pode manipular seus controles, a fim de colocar o avio na posio desejada, observando a relao existente entre o avio miniatura e a barra do horizonte, com referncia imagem que est no mostrador do instrumento; as posies longitudinal e lateral do avio, relativas ao horizonte e terra, podem ser vistas. As marcas de inclinao lateral no topo do mostrador indicam o nmero de graus de inclinao lateral, mas invertido pois ele se move para a direita, quando a inclinao para o lado esquerdo.

Indicador de Atitude eltrico

Para facilitar a compreenso, divide-se o instrumento em algumas partes como: sistema de deteco e indicao de atitude; sistema de ereo natural ou nivelamento e sistema de ereo rpida.

Sistema de Deteco e Indicao de Atitude

Este sistema mostrado de forma simplificada na figura 2-60.

1. Avioneta; 2. Rotor; 3. Anel (gimbal) externo 4. Anel (gimbal) interno muitas vezes a prpria caixa do rotor; 5. Contrapeso da barra (atravs dele faz-se o equilbrio da barra); 6. Piv (barra-anel externo); 7. Barra de amplificao do ngulo de arfagem (pino-guia da barra); 8. Barra do horizonte; 9. Conjunto de indicao do ngulo de rolagem; 10. Rolamento do rotor (so dois, um em cada lado do eixo); 11. Rolamento do anel (so dois, um em cada lado da caixa).

Figura 2-60 Sistema de deteco e indicao de atitude

2-35

Na caixa do instrumento, o conjunto fixado atravs de outros dois rolamentos. A energia para o motor do rotor transmitida por molas tipo cabelo (que no tm a funo de ajudar a conservar o anel externo na horizontal). Contatos especiais com o mnimo de atrito permitem energia chegar at o enrolamento do estator. A energia para esses rotores geralmente trifsica de 115 volts 400 ciclos que faz com que

o rotor gire em torno de 22.000 rpm. Analisando-se a figura 2-61 fcil entender como a barra do horizonte movimenta-se em relao avioneta.

A barra do horizonte conectada ao anel interno (caixa do rotor) pela barra de amplificao (pino-guia) e ao anel externo pelo piv (eixo, barra-anel), identificado pelas letras "B e C na figura 2-61.

Figura 2-61 Movimento da barra horizonte em relao avioneta

O pino-guia tem liberdade para se deslocar

no interior das fendas, tanto do anel externo quanto da barra. Note-se que B ponto imposto pelo anel interno (rotor). O rotor fica fixo em relao ao anel interno e C ponto imposto pelo anel externo. O anel interno no se movimenta qualquer que seja o movimento da aeronave (atitude). Ento o ponto B tambm no se movimenta.

O anel externo pode movimentar-se e quando isso acontecer o ponto C tambm o far acompanhando o anel externo.

A o ponto do anel interno portanto, no se move logo, somente o ponto C mvel.

Agora suponhamos que a aeronave execute uma subida. A caixa do instrumento acompanha o movimento porque est fixada aeronave. A avioneta tambm o faz porque est fixada caixa. O anel externo tambm executa o mesmo movimento (em torno do eixo Y) porque est fixado caixa, por meio de rolamentos na parte

dianteira e traseira. Ora, se o anel externo movimenta-se, ento C movimenta-se, porm A e B no o fazem.

fcil concluir que a barra de horizonte desloca-se a partir de um ngulo (alfa).

Veja-se agora quando a aeronave faz rolagem.

A caixa do instrumento acompanha o movimento e a avioneta tambm, porm, a caixa do rotor e o anel externo no o fazem, o que acarreta a barra ficar esttica.

O movimento de rolagem pode ocorrer em 360 graus (se no houver batente) e em arfagem o movimento limitado a mais ou menos 85 graus a fim de evitar o fenmeno de trancamento no anel interno.

A restrio, porm, feita na fenda do anel externo e por onde passa a barra de amplificao.

Se a barra tocar em um dos extremos da fenda em arco, surgir um torque tal que far o anel externo girar 180 graus em torno do eixo X.

2-36

A figura 2-62 apresenta um indicador de atitude com a funo de cada controle ou indicador.

Figura 2-62 Indicador de atitude.

Funes do indicador de atitude:

1. Bandeira off - Aparece quando o indicador de atitude no est energizado.

2. Escala de arfagem Apresenta, em relao ao avio-miniatura, a atitude de arfagem em graus. Quando a atitude se aproxima de vertical, tornam-se visveis as marcas + + + + (subida) ou ----- (mergulho).

3. Avio-miniatura Representa o avio. Pode ser regulado para corrigir diferenas, na altura dos pilotos a fim de evitar o erro de paralaxe.

4. Linha do horizonte Representa a linha do horizonte.

5. Boto de ereo e ajuste Quando girado, movimenta verticalmente o avio-miniatura; puxado, energiza o sistema de ereo rpida do giroscpio.

6. Indicador de derrapagem Permite coordenar as curvas.

7. ndice de rolamento Referncia para a determinao da atitude de rolamento.

8. Escala de rolamento Apresenta a atitude com referncia ao ndice de rolamento.

Sistema de Ereo Natural

O giroscpio vertical prtico tem que ter seu eixo de rotao coincidente com a vertical do lugar (giro preso). Uma srie de fatores tende a deslocar esse eixo: rotao da Terra, movimento da aeronave (translao), frico, desequilbrio, etc.

Por tais motivos, necessrio fazer-se alguma coisa que mantenha o eixo ereto, isto coincidente com a vertical do lugar. Em geral, os sistemas adotados so do tipo mecnico ou eltrico.

A - Sistema Mecnico O mecanismo de ereo, cuja finalidade

obrigar o giroscpio a tomar a posio vertical, est localizado no extremo superior do eixo do rotor, como pode ser visto na figura 2-63.

Figura 2-63 Mecanismo de ereo

Este sistema chamado de esferas mveis. Veja as figuras 2-64 e 2-65.Um m est ligado diretamente ao eixo do rotor e gira com ele a aproximadamente 22.000 rpm.

Envolvendo este m h um cilindro magntico que no mantm contato com ele.

Um volante unido ao cilindro torna mais uniforme a rotao.

2-37

Figura 2-64 Detalhamento do mecanismo de ereo

medida que o im gira, formam-se

correntes parasitas (corrente de Foucault) que arrastam o volante, no que dificultado pelo sistema de engrenagens.

A velocidade do volante controlada pelo mecanismo de reduo e reteno que opera como um eixo e roda de escape de relgio, atua como um freio, suportando e soltando alternadamente a parte impulsora do mecanismo. Pode-se fazer ajustes finos na rotao, imantando-se ou desimantando-se o m.

A velocidade do volante mais ou menos 50 rpm. Sob o volante existe uma canaleta com duas esferas de ao. Dois pequenos rebaixos so feitos na canaleta, distanciados de 180.

Assim a canaleta das esferas gira lentamente.

Quando o giroscpio est na vertical o sistema est nivelado, as esferas mantm-se em seus rebaixos, porm, se o giro se inclina uma metade da canaleta estar mais baixa do que a outra. Uma das esferas passar para o lado mais baixo e a outra estar segura pelo brao que a empurra.

Neste momento uma precesso aplicada (deslocada de 90), obrigando o giroscpio a verticalizar-se.

Figura 2-65 Verticalizao do giroscpio

B - Sistema Eltrico

Este sistema de reposicionamento vertical do giroscpio consiste de dois motores de controle de torque operados independentemente por chaves de mercrio.

Uma das chaves montada em paralelo ao eixo de arfagem e a outra, ao eixo de rolagem conforme ilustra a figura 2-66.

Como o prprio nome indica, a chave de arfagem detecta o movimento de arfagem do eixo do rotor do giro e no o movimento de arfagem da aeronave. Da mesma forma, a chave de rolagem detecta o movimento de rolagem do rotor do giro.

Pode-se concluir que as chaves de nvel, de alguma forma, devem ser solidrias ao anel interno (caixa do rotor).

2-38

Figura 2-66 Sistema de reposicionamento vertical

O estator de cada motor de torque possui

dois enrolamentos: um de controle e outro de referncia. A corrente que alimenta o enrolamento de controle est defasada de aproximadamente 90 graus em relao corrente do enrolamento de referncia.

Isso significa que o motor de torque pode ser levado a produzir foras sobre o anel externo num sentido ou noutro, o que produzir a precesso do rotor giroscpico (ou do anel interno) num sentido ou noutro em torno do eixo

de arfagem (se for o motor de arfagem) ou do eixo de rolagem (se for o motor de rolagem).

A funo da chave de nvel exatamente fechar o circuito de alimentao dos enrolamentos do estator (controle).

O diagrama para um dos motores mostrado na figura 2-67.

Note-se que a chave de nvel possui trs eletrodos.

Acompanhe o funcionamento supondo que se trata do motor de arfagem.

Figura 2-67 Diagrama de um sistema de reposicionamento vertical

V.I

2-39

O eixo do rotor giroscpico tem a mesma direo da vertical do lugar. Neste caso a bolha de mercrio faz contato apenas com o eletrodo C. Portanto, s h corrente no enrolamento de referncia.

No havendo corrente no enrolamento de controle, o motor no desenvolve torque.

O eixo do rotor giroscpico est inclinado em relao vertical do lugar e em torno do eixo de arfagem Y.

Agora a bolha de mercrio faz contato com os eletrodos C e D (ou E), portanto, o enrolamento de controle (uma das metades) alimentado com uma corrente defasada de 90 graus em relao corrente no enrolamento de referncia.

Note-se que se a bolha fechar os contatos C e D, a corrente no enrolamento de controle tem um certo sentido; se a bolha fechar os contatos C e E, a corrente nesse enrolamento ter sentido oposto. Isto significa que o torque no anel gimbal externo pode atuar num sentido ou noutro.

Observe que a tenso de alimentao cerca de 20 volts, obtida dos 115 volts, por meio do autotransformador.

No circuito tambm est includa a chave de ereo rpida que alimenta os enrolamentos com 115 volts diretamente, o que produz corrente mais intensa e, portanto, torques mais elevados.

O circuito de ereo rpida ser oportunamente comentado.

O sistema de ereo natural faz o eixo do rotor do giroscpio se movimentar para a vertical, numa taxa aproximada de 5 graus/minuto.

Sistema de Ereo Rpida

Quando o eixo do rotor do giroscpio est muito afastado da vertical do lugar, utiliza- se o sistema de ereo rpida para restabelecer o posicionamento do eixo.

Dois sistemas de ereo rpida em uso, atualmente, sero agora estudados.

A - Chave de Ereo Rpida

o sistema mostrado no diagrama ilustrado na figura 2-67.

Sob condies normais de operao, o sistema alimentado com 20 volts, s funcionando a ereo lenta.

Ao pressionar-se o boto da chave, o sistema passa a ser alimentado com 115 volts, resultando um maior torque dos motores. A taxa de ereo fica entre 120 graus/min e 180 graus por minuto (no mnimo 20 vezes maior que a taxa de ereo lenta ou natural).

preciso tomar certos cuidados na utilizao dessa chave. Primeiramente, a chave no deve ser mantida pressionada por mais de 15 segundos a fim de evitar superaquecimento nas bobinas do estator, devido a altas correntes. S dever ser pressionada quando a aeronave estiver nivelada ou com pequenos ngulos de subida e descida.

O motivo que, quando a aeronave est realizando uma curva, subindo ou descendo, surgem foras (centrfugas por exemplo). Se pressionada a chave, num momento desse, a fora produzida pelo motor de torque e as foras mencionadas adicionar-se-o resultando precesses diferentes da desejada, o que redundar em falsas indicaes.

B - Mtodo Eletromagntico

Um eletrom circular fixado no interior da caixa do instrumento, acima de uma armadura com formato de guarda-chuva. A armadura tem aproximadamente o mesmo dimetro do eletrom e montada no anel do rotor.

O mtodo eletromagntico mostrado na figura 2-68.

Quando a alimentao de 115 volts, 3 fases, ligada, o retificador alimentado. Sua sada e uma corrente contnua (CC) que alimenta o enrolamento de eletrom e de R2 atravs do contato de R1. O enrolamento de R1 alimentado a partir da fase B.

Os contatos de R2 so comutados de 3 para 4 e de 5 para 6, alimentando o primrio do transformador. A sada no secundrio uma tenso maior que 115 volts e aplicada a dois dos trs enrolamentos do estator do rotor giroscpico.

A aplicao de uma tenso mais elevada propicia um conjugado de partida, mais elevado, do motor de induo.

2-40

Figura 2-68 Diagrama ilustrando o mtodo eletromagntico

Se, no momento que o sistema for alimentado, o rotor estiver inclinado (e a armadura tambm), o eletrom exercer uma fora de atrao maior na regio da armadura que estiver mais prxima dele.

Em conseqncia sugir um torque e o rotor precessionar at que seu eixo coincida com a vertical do lugar.

Nesse momento, a armadura tem seus pontos igualmente afastados do eletrom e o torque ser nulo.

Depois de 20 segundos de iniciado o processo, o rel de tempo abre-se e o eletrom no mais alimentado.

Tambm os contatos de R2 revertem-se e o estator passa a ser alimentado com 115 volts.

Taxa de Ereo

Taxa de ereo o deslocamento angular do eixo do giro na unidade de tempo.

Deslocamento este produzido pelo sistema de ereo. Sua unidade mais usual grau/minuto.

A taxa de ereo tpica dos giros-horizontes varia de 3 graus/min a 5 graus/min. INDICADOR DE CURVA E DERRAPAGEM

Tem a finalidade de possibilitar ao piloto, efetuar curvas de preciso e coordenar o leme de direo e o aileron.

Princpio de Funcionamento do Indicador de Derrapagem

Antes de estudar o mecanismo da curva de uma aeronave, estudar-se- o movimento de uma bola de chumbo pendurada num cabo de ao, em movimento circular. Existem foras atuando sobre a bola, porm conforme ilustrado na figura 2-69, podemos considerar apenas duas:

peso da bola;

a trao do cabo.

O mecanismo da curva de uma aeronave idntico, conforme ilustrado na figura 2-70, porm, como no existe nenhum cabo de ao, o

2-41

piloto deve providenciar uma fora que substitua a trao produzida pelo mesmo.

Figura 2-69 Esfera em movimento circular

Isso conseguido inclinando-se as asas e

aumentando o ngulo de ataque, a fim de produzir uma sustentao igual trao do cabo de ao.

Figura 2-70 Aeronave em curva

A fora de sustentao numa curva deve ser maior que o peso da aeronave. De fato, a sustentao pode ser dividida em dois componentes:

Figura 2-71 Componetes de foras que atuam na

aeronave em curva

a) Componente vertical (-W), que deve ser obrigatoriamente igual ao peso. Isso s possvel se a sustentao for maior que o peso.

b) Componente horizontal (Fc), chamada fora centrpeta.

A figura 2-71 ilustra as componentes de

fora atuantes na aeronave durante uma manobra de curva.

A fora centrpeta aumenta com o peso e a

velocidade da aeronave e diminui com o raio da curva .

Esse fato pode ser facilmente compreendido se imaginarmos um aeromodelo voando em crculos (figura 2-72).

A fora centrpeta o esforo exercido pelo brao do aeromodelista.

Figura 2-72 Atuao da fora centrpeta

Nota: a comparao vlida, apesar das asas do modelo estarem niveladas e no inclinadas como uma aeronave real.

2-42

O ngulo de inclinao aumenta quando a velocidade aumenta.

Figura 2-73 Aumento do ngulo de inclinao

com o aumento da velocidade.

O ngulo de inclinao diminui quando o raio da curva aumenta.

Figura 2-74 Inclinao diferente com velocidades

iguais Nota importante: o ngulo de inclinao no

depende do peso.

Quanto mais inclinada a curva, maior deve ser a sustentao, a fim de garantir uma componente vertical (-W) igual ao peso da aeronave. Para isso, o piloto deve manter o manche puxado durante toda a curva.

Por exemplo, numa curva de 60, a sustentao igual ao dobro do peso. Diz-se ento que o fator de carga de 2g, indicando acelerao duas vezes maior que a da gravidade.

Figura 2-75 Curva com inclinao de 60.

Uma aeronave no pode fazer curvas inclinadas alm de um certo limite, porque a

sustentao necessria estaria alm das suas possibilidades. Veja a figura 2-76.

Pode-se ento concluir que uma curva com inclinao de 90 impossvel, porque a sustentao teria que ser infinitamente grande.

Figura 2-76 Curva com inclinao prxima a 90

At o momento, estudaram-se as curvas bem coordenadas, feitas por pilotos experientes; os mais novos podem cometer os erros a seguir descritos.

a) Inclinao Exagerada

A componente vertical (-W) menor que o peso. A aeronave GLISSA, escorregando para o lado de dentro da curva, perdendo altitude.

Figura 2-77 Glissagem - Erro de inclinao

exagerada

b) Inclinao Insuficiente

Figura 2-78 Erro de inclinao insuficiente

2-43

Neste caso, a fora centrpeta insuficiente, e a aeronave DERRAPA para fora da curva pretendida pelo piloto.

A derrapagem pode ser tambm provocada quando o piloto pisa um dos pedais, sem inclinar as asas. Para voar em curva, o piloto aumenta a sustentao da aeronave.

Com isso, ele aumenta tambm o arrasto. Este o motivo por que a potncia deve ser aumentada na medida em que o raio da curva diminui.

O menor raio possvel chamado RAIO LIMITE, conforme ilustra a figura 2-79, para o qual a potncia aplicada a mxima.

Figura 2-79 Potncia mxima para o raio limite

Num avio fazendo curva em vo horizontal, quatro fatos podero ocorrer: o peso sempre vertical e a sustentao perpendicular s asas; a trao ser igual resistncia ao avano, a fim de manter a velocidade constante; a centrfuga horizontal e para fora; a centrpeta a prpria sustentao inclinada para dentro (decompor a sustentao em duas foras, uma vertical e outro horizontal, sendo esta ltima a centrpeta).

Na figura 2-80, v-se um erro de pilotagem.

Figura 2-80 Curva muito apertada e com pouca

inclinao

O piloto tenta fazer uma curva muito apertada e com pouca inclinao. Quando se compe W com Fc, acha-se a resultante R. Esta,

composta com L, nos d F, que atua para fora, fazendo o avio derrapar.

J na figura 2-81, v-se outro erro agora o piloto inclinou, demais, para fazer uma curva muito aberta. Compostas as foras, ver-se- que F puxa para dentro, fazendo o avio glissar.

Figura 2-81 Inclinao exagerada para curva

muito aberta

Na figura 2-82 verifica-se outro erro de pilotagem. A inclinao est correta para o raio

2-44

da curva, porm, v-se que R maior do que L, o que faz o avio perder altura.

Figura 2-82 A resultante maior que a

sustentao A curva perfeita vista na figura 2-83

(inclinao correta e L = R). O avio no glissa, no derrapa e nem afunda.

Para isto, alm da inclinao correta o piloto foi obrigado a aumentar ligeiramente o ngulo de ataque, de modo a aumentar a sustentao, para torn-la igual a R. Mas, com o aumento de ngulo de ataque, o piloto provocou tambm um aumento de resistncia ao avano, o que tem de ser compensado com um aumento de trao, pois caso contrrio o avio desaceleraria, acabando por estolar.

Figura 2-83 Situao de curva perfeita

Informaes Gerais

O indicador de curva e derrapagem na realidade uma combinao de dois outros instrumentos separados, um indicador de curva e um indicador de derrapagem (inclinao). So na

realidade dois instrumentos independentes, montados na mesma caixa, pois o piloto faz uso deles conjuntamente quando necessita realizar uma curva inclinada.

Modelos mais antigos tinham o mecanismo giroscpico impulsionado por ar e os dos avies modernos so eltricos. Ambos os tipos so similares em aparncia e funcionam baseados no mesmo princpio.

Indicador de Derrapagem (Inclinao)

Na parte inferior existe um tubo de vidro curvado, contendo uma bola de vidro, ao ou gata (material sinttico). Este o indicador de inclinao, s vezes, chamado de inclinmetro.

Figura 2-84 Indicador de inclinao ou

inclinmetro

O piloto o usa para saber se o avio est glissando ou derrapando lateralmente durante uma curva inclinada. Tambm empregado para saber se o avio est na posio horizontal.

O tubo est quase cheio de um lquido claro (querosene sem cido) que serve para amortecer o movimento da bola. A cmara de ar existente no extremo do tubo, permite a contrao e a dilatao do lquido em funo da variao da temperatura.

Quando a asa do avio est na posio horizontal a gravidade mantm a bola no centro do tubo. Se uma ponta da asa estiver mais baixa do que a outra, a bola desliza para o lado da ponta mais baixa.

A figura 2-85 mostra como se comporta a bola em condies distintas de vo.

Durante as curvas inclinadas, as foras da gravidade e centrfuga atuam sobre a bola ao mesmo tempo. Se o avio inclinado na

2-45

quantidade certa, ambas as foras que atuam sobre a bola so iguais e esta permanece no centro, conforme ilustra a figura 2-86.

Se a inclinao excessiva a gravidade predomina sobre a fora centrfuga e a bola desloca-se para o lado da glissagem.

Figura 2-85 Indicaes de um inclinmetro em situaes distintas de vo.

Se a inclinao no suficiente, a fora centrfuga predomina sobre a gravidade; ento a bola desloca-se para o lado da derrapagem.

Figura