INSTRUMENTOS DE AERONAVES

Um piloto necessita saber, constantemente, o que seu avião está realizando e também receber indicações que o auxiliam no vôo, tal como sua posição em relação à terra. Essas informações são dadas pelos ins- trumentos. Antigamente, os pilotos "voavam, pelo assento", isto é, sentiam a aeronave com seu próprio corpo, e não raro dispunham apenas de uma medida de pressão do óleo do motor e de um conta-giros da hélice. A medicina aeronáutica, entretanto, provou que os pilotos não podem depender somente de seus sentidos. Nas experiências feitas, verificou-se que às vezes um piloto está inclinado em seu assento e pen- sa que está na vertical. Aliás, esse "vôo pelo assento" desaparece quando não há ponto de referência, co- mo o horizonte, por exemplo, e é o caso dos vôos cegos, quando o piloto depende exclusivamente dos ins- trumentos. Nestas condições, de ausência de referência, já foram registradas ocorrências de pilotos que voaram invertidos sem se aperceberem.

Além disso, à proporção que as aeronaves ficam mais velozes, voam mais alto e com motores mais pos- santes, os instrumentos devem ter maior precisão, a fim de conservarem, pelo menos, margem razoável de indicações aceitáveis.

Há três grandes grupos de instrumentos:

• instrumentos de vôo, que indicam a atitude da aeronave;

• instrumentos de motores e células, que indicam como está funcionando a aeronave;

• instrumentos de navegação, para os deslocamentos e operações de pouso e decolagem da ae- ronave.

2.6.1. INSTRUMENTOS DE VÔO

• Altímetro barométrico • Altímetro absoluto • Velocímetro

• Horizonte artificial ou giro-horizonte • Indicador de viragem ou inclinômetro • Variômetro ou Indicador de subida • Indicador de ângulo de ataque • ORIGEM DOS DADOS

Os dados para os instrumentos de vôo têm origem em basicamente dois aparatos: o tubo de Pitot e o gi- roscópio.

Tubo de Pitot: Fornece informações sobre a pressão do ar necessária a outros instrumentos, tais como o

altímetro e o velocímetro. Consiste de dois condutores de ar (a tomada de pressão dinâmica e a tomada de pressão estática) montados juntos em um só tubo (ver figuras 2.49 e 2.50). Esse tubo é normalmente insta- lado, no avião, em local distante do ar agitado das hélices, isto é, no nariz da fuselagem ou nas pontas de asa. O tubo de pressão estática é fechado na extremidade, mas tem uma abertura no lado, de sorte que ali se restabelece a pressão atmosférica, ou estática. O tubo de Pitot é aberto em uma extremidade pela qual passa a corrente de ar, sendo a pressão dinâmica. A expressão "tubo de Pitot" designa, geralmente, o dis- positivo que contém os dois tubos - o de pressão estática e o de pressão dinâmica. O tubo deve ser prote- gido contra a formação de gelo e o acúmulo de água, para funcionar com precisão; normalmente uma re- sistência elétrica funde qualquer gelo que se forme, e um dreno retira a água.

V Vm a a Ps P g P . ρ ∆ Tomada de pressão dinâmica Tomada de pressão estática (a) (b)

Figura 2.49: Tubo Pitot. Em (a), esquema explicativo do funcionamento; (b), dispo- sição das tomadas de ar estática e dinâmica no dispositivo;

Aeronaves

Depto. Eng. Mecânica – UNITAU – Prof. Dr. Fernando Porto

2-48 Tubos Pitot Sensor de ângulo de ataque Sensor de derrapagem

Figura 2.50: Posicionamento do tubo pitot no nariz (sistema redundante) de uma aeronave a jato (Sukhoi Su-25). Observe que os sensores de ângulo de ataque e

de derrapagem também estão duplicados (seta no tubo pitot direito).

Giroscópio: O Giroscópio é um dispositivo usado para orientação de navios, aviões e espaçonaves, inven-

tado por Léon Foucault em 1852. Seu funcionamento baseia-se no princípio da inércia. O mecanismo cen- tral de um giroscópio é um disco, relativamente pesado, que gira a uma determinada velocidade e apoiado em rolamentos que possuem um baixíssimo índice de fricção (figura 2.51). Ao girar, este disco resiste a qualquer tentativa de modificar seu plano de rotação. Como ele é apoiado em uma série de anéis dispostos sobre mancais, manterá seu plano de rotação independente da posição do conjunto. O giroscópio é a cha- ve do funcionamento do horizonte artificial, do indicador de viragem (instrumentos de vôo), do giro- direcional e do giro-compasso (instrumentos de navegação).

• INSTRUMENTOS

Altímetro barométrico: É utilizado para determinar a altitude ou altura a que voa a aeronave acima do ní-

vel do mar (item a figura 2.52). Mede a pressão atmosférica, através do tubo estático (item a figura 2.49), e funciona como um barômetro aneróide (tubo de bourdon, item b figura 2.52). Como a pressão atmosférica decresce com a altitude a um gradiente regular, o altímetro registra esse decréscimo, que é convertido em indicações em metros ou em pés.

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Altímetro absoluto: Mede a altitude, convertendo em indicações em metros ou em pés a onda de rádio ou

de radar refletida pela superfície sobre a qual é enviada pela própria aeronave (figura 2.53). O altímetro absoluto é particularmente necessário quando se voa a baixas altitudes.

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2-50

Velocímetro: Indica a velocidade à qual se desloca a aeronave em relação ao ar. Consiste de uma caixa

estanque, onde se instala uma cápsula-diafragma. A caixa é ligada ao tubo de pressão estática e mantida à pressão atmosférica exterior. A cápsula-diafragma é ligada ao tubo de Pitot e expande-se, ou se contrai, conforme o impacto da corrente de ar. A diferença entre as duas pressões é registrada no mostrador do velocímetro através de um sistema de alavancas e engrenagens (figura 2.54). O mostrador registra a velo- cidade indicada da aeronave (IAS) em nós, milhas ou quilômetros por hora. Para se obter a velocidade ver- dadeira (TAS), o piloto deve adicionar 2% à velocidade indicada em cada 1000 pés (300 metros), em fun- ção da variação da densidade do ar. A velocidade absoluta consiste na razão entre a distância sobrevoada pelo tempo decorrido, ou seja, é a velocidade em relação ao solo (figura 2.55).

Mola de aço

Cápsula de vácuo

Mecanismo ampliador Alavanca acionadora do ponteiro

tipo agulha Conecção delgada em

aço

Figura 2.54: Esquema explicativo do funcionamento do velocímetro analógico.

VELOCIDADE