Navegando na rede

Aircraft Museum - Um verdadeiro museu virtual de aeronaves, com ficha técnica, foto, breve histórico e desenhos três vistas de uma infinidade de aeronaves.

Pilot Friend - site com grande variedade de material, fichas técnicas de aeronaves, dicas de segurança, planejamento de vôo, treinamento. Um ótimo site voltado à aviação geral.

Aircraft Dealer - compra e venda de aeronaves, especialmente usadas. O legal é que tem várias fotos para o comprador ver bem o produto, de fora do avião, da cabine, etc... Já tô de olho no meu Cessna 185 Anfíbio...

Three view and aircraft resources - Muitos links para sites que contém desenhos em três vistas de aeronaves, livros, etc.

Exemplo de avião do Aerodesign

Estava há pouco caçando um site que, se não encontrar novamente, nunca me perdoarei... Um site antigo que tinha a listagem de perfis de asa de uma infinidade de aeronaves. E era detalhado a ponto de mencionar perfil da seção interna e externa da asa e também, muitas vezes, perfil do profundor. Uma maravilha. Se souberem o link, me avisem. Mas o que encontrei foi outra coisa... Um site com um projeto completo para a competição aerodesign. Não avaliei bem o site, mas meus comentários pelo pouco que vi são:

- muitos cálculos estão lá, o que pode ser útil a quem quiser caçar alguma fórmula ou ver alguma metodologia simplificada para alguma estimativa

- salta aos olhos o quanto o aerodesign aqui no Brasil vai mais longe (ao menos que essa equipe aí, e devemos considerar também que este projeto é de 2004, não sei como os caras estão agora...)

Para acessar o site, clique aqui.

Ele está no museu...

Eu escrevia artigos para o Fórum de Simulações Aéreas e a AirAndinas estava apenas começando. Um grande amigo meu, John Bradfield, decidiu apresentar-me ao escritor, piloto e engenheiro que eu tanto admirava pelo seu trabalho na extinta revista Skydive, Fernando Almeida. Encontrei-o no Campo de Marte. Eu estava com uma pasta cheia das coisas que eu escrevia. Nos encontramos no museu que fica atrás da lanchonete.

Eu estava eufórico, realmente eufórico. E nem podia imaginar que o dia me reservava muito mais. Depois de minutos de conversa, Fernando Almeida vira-se pra mim e diz que não poderá mais ficar ali por conta de outros compromissos.

- Rapaz, tem um evento hoje em Bragança e eu tenho que ir... A gente infelizmente tem que deixar a conversa pra outra hora, a não ser que você possa vir comigo...

Tá brincando? Por qual razão maluca no universo eu não iria? Claro que disse sim! E fomos... E fomos voando! Decolamos do Campo de Marte num Maule de trem convencional, e voamos até o Vale Eldorado, que é um condomínio com uma pequena pista de pouso. Lá, Fernando Almeida fui até seu Taylorcraft, prefixo PP-DQV. E com ele fui até Bragança. Pude pilotar um pouco o pequeno avião. E lá em Bragança acontecia um encontro da ABAAC, Associação Brasileira de Aeronaves Antigas e Clássicas. Chegamos já nos apresentando, fazendo uma passagem baixa sobre a pista. Eu estava em um encontro aéreo, mas desta vez dentro de um avião, e ao lado de ninguém menos que Fernando Almeida.

Na volta passamos de novo no Vale Eldorado, para voltarmos a São Paulo com o Comet, que desta vez também pude pilotar até a perna do vento da "doze".

Isso foi já há muitos anos. Em 2000, muito provavelmente. Não me lembro, qualquer hora caço minhas notas por aí e checo a data exata.

Infelizmente Fernando Almeida não está mais entre nós, por conta de um triste acidente. Mas ao visitar o Museu Asas de um Sonho, em São Carlos, tive uma alegre surpresa: lá estava o PP-DQV, representando algo muito especial... Lá no museu há um grande Constellation, um Mig-21, dentre outras aeronaves... Várias expressões dos grandes feitos da engenharia aeronáutica. O pequeno Taylorcraft conserva ali sua imponência no meio de tanto pássaro grande, lembrando a todos que a aviação é feita também de pessoas. Pessoas tão impressionantes quanto essas máquinas que dominam os céus.

Nos primórdios...

A aviação nasceu no início do século XX, com pequenos aviões, fracos motores e pilotos "cowboys". Em 14 de outubro de 1947 Chuck Yeager quebrava a barreira do som a bordo do Bell X-1. A velocidade desse desenvolvimento sempre me espantou. A indústria naval, por exemplo, levou milênios para evoluir até grandes embarcações. Quando olhamos para o momento histórico em que a aviação nasceu e na forma com que os problemas eram tratados, contudo, a velocidade do desenvolvimento da aviação começa a fazer sentido.

Imabine que você, hoje em dia, assuma a seguinte tarefa: medir as derivadas de estabilidade de um avião em túnel de vento e, com base nos resultados alcançados, realizar estimativas dos períodos de oscilação da aeroanve. A tarefa é complexa, vai exigir muita pesquisa e você certamente utilizará computadores para tarefa de pesquisas, para aquisição de dados e para a realização de inúmeros cálculos.

Muito bem, agora imagine que você recebe a mesma missão, mas não está mais no informatizado e internetizado ano de 2008, mas sim em 1917. Agora a tarefa parece algo impossível, longe das possibilidades de realização prática, não é? Não subestime a história...

Uma olhada atenta no NACA Report-1, Report on behavior of aeroplanes in gusts, mostra que foi exatamente essa a tarefa assumida pela antecessora da NASA. Nota-se, no relatório, que a matemática e as ambições experimentais já eram, por qualquer padrão atual, consideravalmente avançadas. Talvez os resultados não fossem corretos ou suficientemente precisos, e os métodos não fossem os mais adequados, mas melhorias nesses âmbitos só se conseguem por meio da prática.

Cessna: um sonho americano

A história de Clyde Cessna é exatamente isso: um exemplo do famoso sonho americano. Um garoto que vivia no campo e era habilidoso em arrumar tratores e arados. Acaba contratado para trabalhar com manunteção de tratores e carros por mérito único e exclusivo de sua habilidade, e mais tarde se torna vendedor.

Como é que esse Clyde Cessna, vendedor de automóveis, vai parar no ramo aeronáutico? Um belo dia ele decide ir a um show aéreo, preta muita atenção nos aviões, faz uns desenhos do que viu e decide construir um...

Se ficou interessado nos detalhes e na continuação desta história, o livro "Eye To The Sky" traz muito mais... Conta a história dos primeiros cinquenta anos da Cessna, de 1911 a 1961.

Infelizmente, não achei referências ao livro na Amazon... Tenho apenas uma versão digital dele, mas também não encontrei links para deixar aqui... De qualquer forma, está dada a dica.

A320 Fly by wire demo

Ele foi o primeiro avião comercial dotado de sistema de controle "fly-by-wire". O programa A320 foi iniciado em 23 de março de 1984 e já em 26 de março de 1988 a AirFrance recebia as primeiras encomendas. Sim, estamos falando do fantástico Airbus A320. Abaixo, um breve vídeo demonstrando suas automatizações de controle, divirta-se.

NASA Vôo de Teste 01: Introdução

Esta série é uma livre tradução do tutorial disponibilizado pela NASA em http://www.dfrc.nasa.gov/Education/OnlineEd/Intro2Flight/index.html apresentando os conceitos básicos sobre vôos de teste. O tutorial completo é composto por treze capítulos, que irão aos poucos aparecendo neste blog.

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INTRODUÇÃO AOS VÔOS DE TESTE

Vôos de teste são processos de reunião de informações (ou dados) que irão descrever de forma precisa as capacidades de um tipo particular de aeronave, e que podem ser usadas para predizer e otimizar detalhadamente o uso de todas as aeronaves do mesmo tipo em missões futuras. Vôos de teste de aviões de pesquisa consistem na reunião de dados em regiões do envelope de vôo onde pouca informação é conhecida. Estas informações são então usadas no projeto de futuras aeronaves que poderão operar com segurança neste novo ambiente. As manobras de teste que são usadas para obter estes dados são descritas em detalhe nas seções que se seguem a esta introdução. Existem alguns elementos comuns e terminologia especial que serão introduzidos agora a fim de evitar-se duplicação.

Sistema de eixos

Um bom entendimento do sistema de eixos básico usado para descerver os movimentos da aeronave é necessário para compreender os dados do vôos de teste. O movimento translacional da aeronave é descrito em termos do movimento em três direções diferentes, cada uma sendo perpendicular (ortogonal) às outras duas. Movimento na direção X refere-se à velocidade para frente e para trás. A direção Y produz movimentos laterais para a esquerda e para a direita, e os movimentos para cima e para baixo referem-se à direção Z.

Existem várias versões levemente diferentes do sistema básico de eixos descrito acima. Elas diferem principalmente quanto ao posicionamento exato dos eixos de referência, mas são similares quanto à orientação geral dos eixos. (Por exemplo, o sistema body-axis utiliza a linha de centro da fuselgem como eixo X, ao passo que o sistema wind-axis considera a direção em que a aeronave está se movendo como eixo X.)

Performance

Performance em geral refere-se ao movimento de uma aeronave ao longo de sua trajetória de vôo, para frente e para trás, para cima ou para baixo, esquerda ou direita. O termo “Performance” também se refere a quão rápido, quão devagar, quão alto e quão longe. Também se refere, de maneira geral, à capacidade de uma aeronave ser bem sucedida em diferentes aspectos de sua missão. Inclui-se aí itens como velocidade mínima e máxima, altitude máxima, razão de subida máxima, máximo alcance e velocidade para máximo alcance, consumo de combustível, distâncias de decolagem e pouso, peso de carga útil, etc. Existem manobras específicas usadas para medir e quantificar estas características para cada avião. Em muitos casos, vôos de testes acontecem em um ambiente competitivo para selecionar a melhor aeronave para a realização de uma determinada missão. Como todas essas medidas de performance são profundamente afetadas por diferenças em condições climáticas (ou seja, temperatura, pressão, humidade e ventos), existem alguns complexos procedimentos matemáticos específicos que são usados para “padronizar” os resultados dos testes. Este pocesso de “padronização” corrige as medições de cada dia para um dia-padrão criado artificialmente. Desta forma comparações válidas podem ser feitas entre aeronaves que foram testadas em dias diferentes e em diferentes condições atmosféricas.

Estabilidade

Estabilidade refere-se de maneira geral ao movimento rotacional da aeronave em torno de seus eixos. Rolagem (roll), arfagem (pitch) e guinada (yaw). “Estabilidade” é definida como a tendência de um objeto retornar a uma condição inicial quando perturbado. Uma pequena esfera colocada no fundo de uma cunha é dita estável para esta posição.

Oscilações

Quando perturbada, a esfera tenderá a retornar à posição de equilibrio no fundo da cunha. Ela poderá passar direto por essa posição e oscilar, indo e voltando, mas continuará a procurar a posição mais baixa. Estabilidade estática é a medida da intensidade desta tendência a retornar. Uma cunha muito inclinada produz um maior nível de estabilidade estática para a esfera do que uma cunha com curvatura suave. O movimento que resulta de uma condição estaticamente estável é dito “oscilatório”. Se colocarmos uma esfera sobre uma mesa plana não haverá tendência de retorno a nenhum ponto específico.

Esta condição é chamada de “estabilidade neutra”. O movimento resultante de uma condição de estabilidade neutra é chamado “não oscilatório”. E se colocarmos a cunha de cabeça para baixo, poderemos até equilibrar a esfera em seu topo, mas quando perturbada, ela terá uma tendência cada vez maior a se afastar do ponto de equilíbrio. Este é um exemplo de condição instável, ou de “instabilidade estática”. O movimento que resulta da instabilidade estática é chamado de “divergente”.

Amortecimento

Amortecimento é a resistência ao movimento. Amortecimento somente existe quando há movimento. Para uma aeronave ele é normalmente caracterizado como sendo proporcional à taxa de movimento, ou seja, à velocidade. (Observe que “velocidade” pode ser translacional ou rotacional.) O amortecimento é normalmente relacionado a alguma forma de atrito. Se cobrirmos a cunha usada nos exemplos de estabilidade com uma toalha, a esfera ainda irá procurar o ponto mais baixo quando perturbada (ainda é estaticamente estável), mas a toalha aumenta o atrito entre a esfera e a superfície da cunha. Então ela não irá se mover tão rapidamente como antes e não irá oscilar para frente e para trás tanto quanto no exemplo anterior. A toalha impôs atrito ao movimento da esfera.

O rolar de uma esfera em uma cunha é uma demonstração de algumas leis da física. Engenherios têm aplicado as mágicas da matemática para melhorar a compreensão de muitas destas leis. As equações matemáticas que descrevem os movimentos de uma aeronave em vôo (ou de uma esfera em uma cunha) são chamadas de “equações diferenciais”, e são baseadas em um conceito matemático avançado chamado Cálculo. Aplicando um truque matemático maravilhosamente simples, conhecido por Transformada de Laplace, engenheiros conseguem identificar termos matemáticos específicos dentro das equações do movimento que são responsáveis pela ocorrência de certas características no comportamento observado. Uma vez identificados, estes termos podem ser manipulados por meio de alterações no formato ou na localização de partes da aeronave (mudanças no tamanho da empenagem, por exemplo). Desta forma, o designer de uma aeronave poderá buscar os níveis desejados de estabilidade e amortecimento.

Manobrabilidade

Manobrabilidade é definida como a habilidade de alterar a velocidade e a direção de uma aeronave. Uma aeronave altamente manobrável, tal como um caça, possui capacidade de acelerar ou desacelerar muito rapidamente, e também de realizar curvas fechadas. Curvas rápidas com um pequeno raio impõe esforços elevados tanto nas asas como no piloto. Estas cargas são referidas como “forças g” e a habilidade de “puxar g’s” é considerada uma medida de manobrabilidade. Um g é a força atuante na aeronave em vôo nivelado, imposta pela ação da gravidade terrestre. Cinco g’s em uma manobra exercem cinco vezes a força gravitacional.

Instrumentação nos vôos de teste

O propósito de um vôo de teste é reunir dados sobre as características de vôo de uma aeronave e seus subsistemas para posterior análise no solo. O processo de acúmulo destes dados inicia-se com sensores e transdutores instalados por toda a aeronave. Transdutores são dispositivos que convertem medidas mecânicas em sinais elétricos. Diferentes tipos de transdutores são usados para medir a posição de controles, pressões, temperaturas ou forças.

O sinal elétrico de cada transdutor é conduzido por meio de uma fiação especial até um ponto central na aeronave onde está instalado o equipamento condicionador de sinais. O condicionador de sinais transforma cada sinal em um formato comum e organiza todos os dados para uma gravação eficiente. Muitos termos diferentes são usados para descerver as várias fases ou processos que estão incluídos neste condicionamento, tais como multiplexador, comutador, sob-comutador, digitalizador, conversão analógico-digital, geração de código temporal, modulação “pulse-code”.

O fluxo de dados resultante é então transferido para um gravador e também para um transmissor (telemetria). O gravador de dados do tipo magnético funciona como um gravador de fitas de música. O sistema de telemetria transmite os dados da aeronave para a estação de solo em uma freqüência de rádio selecionada, de uma forma muito similar à transmissão de músicas via rádio.

A estação de solo recebe o fluxo de informações e também grava os dados, em uma base de gravação no solo. Esta também converte parte dos sinais analógicos em sinais elétricos que podem ser mostrados na sala de controle. Desta forma os engenheiros de solo podem monitorar as atividades de vôo e auxiliar o piloto para uma condução segura do vôo.

Quando se espera que uma aeronave permaneça dentro do raio de alcance da estação de solo em todos os seus vôos, pode-se dispensar o gravador de bordo. Esta decisão pode reduzir a complexidade dos dispositivos e economizar peso a bordo. As informações são transmitidas da aeronave ao solo e os gravadores de solo serão as únicas fontes de dados para análises posteriores.

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SENSORES

Sensores de proa

As instalações dos sensores de proa são lugar comum nas aeronaves de teste. Os sensores de proa permitem a tomada das medidas de pressão e dos ângulos do escoamento longe da fuselagem, onde estes parâmetros não são afetados pela geometria da aeronave.

Sistema pitot-estático

O sistema pitot-estático é o método básico para determinação da velocidade e altitude. Consiste em duas medidas de pressão. A pressão total (ou pressão pitot) representa a pressão sendo aplicada à frente da aeronave conforme esta se move pelo ar. É medida através de um transdutor de pressão ligado a um tubo à frente dos sensores de proa. A pressão estática representa a pressão do ar ao redor do avião que não está associada ao impacto devido à velocidade. É medida por tubos perpendiculares ou por aberturas laterais no eixo principal dos sensores de proa. A pressão estática pode ser diretamente relacionada, através de fórmulas matemáticas, à altitude em que a aeronave está voando. A diferença entre a pressão estática e total está matematicamente relacionada à velocidade da aeronave através do ar.

Medidores de ângulo de ataque e de "sideslip"

Imediatamente atrás dos medidores de pressão total e estática, nos sensores de proa, localizam-se duas “pás” (assemelhando-se a miniaturas de indicadores de vento), que rotacionam livremente em torno de pequenos eixos que se extendem verticalmente e horizontalmente a partir do eixo central. Os ângulos medidos são os ângulos de ataque e de “sideslip”. Ambos são medidas fundamentais para a determinação da estabilidade de uma aeronave.

Giros e acelerômetros

Giroscópios miniatura (os chamados “gyros”) medem a razão de rotação em torno dos três eixos mencionados acima. (razão de arfagem, de rolagem e guinada). Acelerômetros medem a aceleração linear ao longo dos mesmos três eixos (para frente e para trás ao longo do eixo X, acelerações laterais ao longo do eixo Y, e verticais ao longo do eixo Z). Os três acelerômetros e os três “gyros” são normalmente alinhados cuidadosamente próximos ao centro de gravidade da aeronave, geralmente sobre alguma plataforma.

Strain-gages

Forças são medidas através da instalação de starin gages (medidores de deformação) nas partes estruturais a serem monitoradas. Estes sensores são pequenos filamentos colados à estrutura. Quando a estrutura encontra-se sob tensão pequenas expansões ou contrações irão ocorrer. Estas pequenas mudanças de dimensão são percebidas pelo strain gage, que produz um sinal elétrico tal como os demais transdutores.