Sensores

Esta categoria subdivide-se em três tipos de tecnologias, são elas: Radar, Laser e Eletro-óptico passivo.

A palavra radar, vem do inglês Radio Detection And Ranging e Ridenour (1947) explica que os radares têm seu funcionamento baseado na reflexão de ondas de rádio emitidas pelo transmissor, que refletirão no objeto e serão captadas pelo receptor de rádio, baseado nisso, é possível definir distância, formato e/ou outras características do objeto que causou a reflexão da onda.

De acordo com a NATO (2012), as tecnologias de radares utilizadas atualmente em aeronaves para acompanhamento e prevenção do terreno, e possuem capacidade de operar em condições climáticas, que são baseados na frequência de operação de 15 GHz, não são capazes de penetrar a poeira do brownout, porém, pesquisadores apontaram que os radares que operam em frequências maiores, entre

35 GHz e 95 GHz, possuem essa capacidade e são capazes de entregarem informações de altura e taxa de descida, e até mesmo avisos de obstáculos.

Com o avanço da tecnologia e de necessidades diferentes, novos tipos de radares foram desenvolvidos, como, por exemplo, sensores que se utilizam da tecnologia laser e possuem o mesmo princípio que os radares, porém, no lugar de ondas de rádio, eles emitem lasers, por isso, também podem ser chamados de LADAR e NATO (2012) pontua que o sistema de sensores LADAR 3D é capaz de medir o espaço em três dimensões através de pulsos de laser que são capturados por dois receptores, porém, seu funcionamento é óptico e não possui penetração em nuvens de poeira além da performance limitada em nevoeiros, nuvens e neve.

O último tipo de tecnologia que se inclui na categoria de sensores é o sensor eletro-óptico passivo, que são os sensores de imagens que somente captam as imagens, sem realizar a emissão de um sinal como é feito nos radares e lasers. A NATO (2012) separa esta tecnologia em sensores de Banda de onda visível ou câmeras de TV de baixa luminosidade, sensores de imagem térmica, e sensores passivos de imagens por ondas milimétricas.

Os sensores de banda de ondas visíveis são similares às câmeras de vídeo, e dificilmente penetram brownouts mais densos, sendo mais utilizado para visualizar embaixo do helicóptero durante o pouso por tripulantes que passarão informações relevantes ao piloto.

Os sensores de imagem térmica se utilizam da detecção de ondas infravermelhas, e através disso, capta a temperatura dos objetos, pode ser utilizado para detectar potenciais perigos para o pouso antes do brownout, pois a capacidade de penetração no brownout é muito baixa.

Já os sensores de imagens por ondas milimétricas, que são uma espécie de câmera térmica, porém, operam em uma frequência mais alta o que proporciona melhor capacidade de enxergar através de nuvens, nevoeiros e nuvens de poeira, auxiliando os pilotos disponibilizando uma imagem para o piloto, independente da luminosidade.

3.5.2 Interfaces Homem-Máquina

Nesta categoria de tecnologias estarão dispostos os auxílios através de interfaces que “conectem” o homem a máquina, seja através de dispositivos ou telas. O primeiro dispositivo citado pela NATO (2012) é o Head-Mounted Display, uma tela acoplada à cabeça do piloto, através de um capacete, disponibilizando informações sobre a aeronave e seus instrumentos diretamente na frente do olho do piloto, sem que esse precise tirar a atenção ao exterior da aeronave para olhar para informações no painel da aeronave, permitindo maior consciência situacional.

Outra forma de aumentar a consciência situacional e ajudar a reduzir a desorientação espacial durante os pousos em velocidade zero são informações através de simbologias nas telas disponíveis na aeronave, com isso, a NATO (2012) selecionou e estudou a implementação de diferentes simbologias em eventos de

brownout.

Esta simbologia pode ser apresentada em duas e/ou três dimensões, sendo que as simbologias em duas dimensões foram desenvolvidas para auxiliar nos pousos de helicópteros através de informações de aceleração e deriva, velocidade do solo, taxa de descida e até mesmo a aproximação de um local de pouso já pré-planejado, para sua exibição, melhores resultados são obtidos quando da utilização de capacetes com o head-mounted display.

Já as simbologias em três dimensões necessitam do head-mounted display somado a um sistema de rastreamento da cabeça do piloto, para que, em conjunto, sejam exibidas informações sobre o terreno em três dimensões, assim o piloto conseguirá visualizar os principais pontos do terreno em uma tela em seu capacete, mesmo em situações de baixa luminosidade ou brownout, devido ao sistema de rastreamento de cabeça, esses pontos do terreno acompanharão a visão do piloto, diminuindo assim a desorientação espacial.

Uma tecnologia mais avançada na categoria de interfaces homem-máquina é a visão sintética, que agrega diversas informações da aeronave com uma base de dados dos locais de pouso, combinando-os e criando uma imagem em três dimensões do local de pouso. Esse sistema mais complexo necessita de sensores adicionais à aeronave, alguns já apresentados anteriormente como o LADAR. Para a visualização dessa visão sintética, duas opções são possíveis, na primeira, a visão sintética é exibida em uma tela no painel para o piloto-monitorando e este passa as informações

ao piloto-voando, já a segunda, a visão sintética é projetada diretamente no head-

mounted display do piloto-voando.

A última tecnologia citada nesta categoria é a tecnologia tátil, que transmite informações à pele do piloto através de elementos vibrantes, assim como a vibração do celular. Esta é uma tecnologia ainda em estudo e imatura, porém promissora. Essa tecnologia busca entregar informações ao piloto sobre a deriva da aeronave, através de uma espécie de colete com elementos que vibrarão de acordo com a deriva que a aeronave está empregando. Sua principal vantagem é a baixa carga de trabalho para interpretar, porém, ainda assim se faz necessário a utilização de outra tecnologia visual para situações de brownout.

3.5.3 Controles de Voo

Na seção de tecnologias relacionadas aos controles de voo, a NATO (2012) chama mais atenção aos sistemas de controle automático de voo, porém, com regras avançadas de controle de voo, ou seja, esse sistema assemelha-se aos AFCS (Automatic Flight Control Systems) analógicos, porém, com melhorias e avanços nas regras de comandos de voo que juntamente com um sistema de navegação de precisão assim como os sensores apropriados, o sistema é capaz de realizar operações de pairado e pouso. A utilização de um AFCS com regras avançadas de controle de voo traz mais estabilidade na aeronave, com isso, menores são as chances de a aeronave iniciar uma deriva sem que o piloto perceba e um acidente se concretize.

Outras tecnologias também foram citadas pela NATO (2012), como os sistemas de áudio dimensional, que através de fones estéreos reproduz sons com efeitos de três dimensões indicando a proximidade a obstáculos ou a direção a qual a aeronave está se movendo. Porém, em situações de alta carga de trabalho, como os pousos, o piloto pode ignorar as informações auditivas para priorizar as outras informações visuais e o controle da aeronave. Além disso, um sistema de detecção de obstáculos e de rastreamento de cabeça também são itens necessários para a operação desse sistema.

Assim como na operação de outros tipos de aeronaves em diversas situações, os Head-Up Displays, HUD, apresentam informações dos instrumentos da

aeronave em uma espécie de tela fixada acima do painel da aeronave, diminuindo a necessidade do piloto desviar a visão do exterior da aeronave para ler os instrumentos de voo, evoluindo pro citado anteriormente Head-Mounted Display, que tem a vantagem de acompanhar a visão do piloto como nos momentos em que este olha através das janelas laterais da aeronave.

Após apresentar estas tecnologias, a NATO (2012) ainda classifica elas em níveis de maturidade de acordo com o tempo para final dos estudos e implementação, e nível de contribuição da tecnologia, sendo o nível verde as tecnologias que apresentam soluções a curto prazo (dentro de 18 meses) com contribuições significativas para o sistema em geral, o nível amarelo aquelas que também possuam um curto prazo, porém suas contribuições não trazem tanto avanço e por último, o nível vermelho, que apesar de prometerem uma solução de grande contribuição, são soluções de médio a longo prazo, podendo levar até cinco anos para serem desenvolvidas.

No nível verde, estão as tecnologias de: sensores de imagens térmicas (projeto de pesquisa e desenvolvimento nos EUA); head-mounted displays monoculares com rastreamento de cabeça (utilizados nos EUA, França e Israel) e sem rastreamento de cabeça (utilizados nos EUA, França e o Reino Unido); sistema para exibição de simbologias em duas dimensões (utilizados na Alemanha e nos EUA) e três dimensões de informações (utilizado no Reino Unido) e por último os sistemas de controle automático de voo com regras avançadas de controle de voo (são empregados em diversos helicópteros em operação de variados países).

No nível amarelo apresentam-se os sistemas de visão sintética (disponíveis nos EUA e Canadá); sistemas head-mounted displays de última geração, binoculares (presentes nos EUA, França, Israel e o Reino Unido), sensores de banda de ondas visíveis ou baixa luminosidade, similares às câmeras de vídeo (uma das soluções usadas na Alemanha), altímetros a laser ou à ondas milimétricas (uma das soluções para o brownout empregadas na Alemanha) e radares de varredura de ondas milimétricas (ainda como projetos de pesquisa e desenvolvimento realizados nos EUA, Canadá e Alemanha).

No nível vermelho estão as tecnologias de informações táteis (empregadas nos EUA e nos Países Baixos), sensores passivos de ondas milimétricas (ainda como um projeto de pesquisa e desenvolvimento do Reino Unido), sensor LADAR em três dimensões (projeto de pesquisa e desenvolvimento em andamento nos EUA, Canadá

e Alemanha) e sensores radar de ondas milimétricas, instalados no “para-choque” da aeronave (ainda em estado de projeto de pesquisa e desenvolvimento na Alemanha e EUA).

Além da classificação e explicação de cada tecnologia que vem sendo usada ou estudada em diversos países, a NATO (2012) concluiu que as formas mais promissoras para enfrentar o brownout a curto prazo são: a ampliação da utilização de técnicas adequadas de pouso, como os pousos a velocidade zero juntamente das tecnologias que apresentem de alguma forma a deriva da aeronave e sua taxa de descida. Além disso, o desenvolvimento e otimização das simbologias pode ser uma solução parcial promissora a curto prazo uma vez que concluiu também que as tecnologias que buscam o conhecimento e representação do estado da aeronave estão mais maduras que aquelas que buscam reconhecer o estado do local de pouso através da nuvem de poeira.

Já para soluções promissoras a médio prazo, a NATO (2012) destaca aquelas que buscar enxergar através da nuvem de poeira do brownout, seja através de penetração da nuvem de poeira ou então tecnologias que se utilizam imagens capturadas antes do surgimento da nuvem do brownout.

Soluções a longo prazo, promissoras, são aquelas que poderão receber a certificação em diversos órgãos de diversos países e buscam uma solução mais completa e concreta para o caso, como as tecnologias de visão sintética assim que as tecnologias de enxergar através do brownout tornem-se maduras para seu emprego concreto em aeronaves.

A NATO (2012) concluiu também que as tecnologias mais maduras no momento são aquelas que buscam aumentar a consciência situacional.

3.5.4 Aglutinantes

Assim como descrito pelos bombeiros militares que atuam como pilotos de helicóptero no BOA/CBMSC, quando possível, é requisitado que as equipes de bombeiros em solo, na presença do caminhão de combate a incêndio, realizem a aspersão de água sobre o local de pouso.

Essa é uma medida para ser aplicada em situações temporárias e a curto prazo, uma vez que a água vai sendo absorvida pelo solo e aos poucos evaporando,

perdendo a ação de unir as partículas de poeira causadoras do brownout. Para operações como as realizadas pelo BOA/CBMSC, a água é uma solução bastante simples e eficaz, visto que algumas das vezes, as viaturas de solo, como as ambulâncias e caminhões de combate a incêndio e resgate, já poderão estar próximas do local de pouso, atendendo a ocorrência e com isso poderão aspergir o local de pouso quando possível e solicitado pela equipe na aeronave.

Além do mais, as ocorrências acontecem em lugares inesperados e nem sempre acontecem duas vezes no mesmo local de pouso, por isso, a água continua sendo uma alternativa, por não deixar resíduos e ser de fácil utilização.

Porém, em outros tipos de operações, onde aconteçam mais pousos e decolagens em um mesmo local – como as operações realizadas pelos EUA em regiões áridas – pode-se pensar em outras soluções para evitar a suspensão da poeira. Uma alternativa é a aspersão de uma solução que aglutine as partículas de poeira por um maior período e seja mais duradoura.

Para isso, uma solução disponível no mercado estrangeiro é o produto denominado Durasoil®, da empresa americana Soilworks®. Este produto apresenta- se como uma solução para o problema de poeira, tanto em casos de brownout, como em outras situações, como em pavimentações de rodovias, trechos de acesso a locais de mineração e afins. Ele é aspergido sobre o solo e reveste, umidifica e aglutina partículas finas de poeira no solo, evitando seu desprendimento, seja pelo downwash, seja pelo fluxo de veículos, sendo uma solução de longo prazo e que não deixa resíduos, evapora, congela ou agrida o meio ambiente (SOILWORKS®, 2020)

No mercado nacional outras opções estão disponíveis com ação semelhante, como o NANOFILM da empresa Polynano e o Líquido Supressor de Poeiras LSP-1000 da empresa 3M.

3.5.5 Procedimentos de Pouso

Além dos auxílios de sensores, sistemas e aglutinantes para contornar o

brownout, outra forma de contornar o brownout é a realização de diferentes técnicas

A NATO (2012) em seu relatório destaca quatro técnicas de pouso que podem ser aplicadas em diferentes situações, sendo elas: pouso direto, pouso com corrida curta, pairado baixo e pouso e por fim o pairado alto com descida vertical.

A primeira técnica elencada pela NATO (2012) é o pouso direto, ilustrado na figura abaixo, essa técnica, consiste em uma aproximação mais direta, sem realizar o pairado sobre o local de pouso, realizando a aproximação e a desaceleração através do procedimento conhecido como flare. Por sobrevoar menos tempo sobre o local de pouso, maior a necessidade de o piloto conhecer a área de pouso e seus obstáculos, pois menor será o tempo disponível para analisar estes detalhes. Contudo, nessa técnica menor será a exposição da aeronave à recirculação de poeira, assim como menor será o tempo em que ela ficará na zona de ameaça ao brownout.

Figura 7 – Pouso direto

Fonte: NATO, 2012.

Outra desvantagem do pouso direto é que devido ao movimento de flare – que consiste em reduzir a velocidade à frente da aeronave apontando o nariz dela para cima – maior o risco da colisão do rotor traseiro e do cone de cauda tocarem o solo.

A próxima técnica, que é o pouso com corrida curta, assemelha-se à técnica anterior, porém, com uma desaceleração na aproximação mais suave em relação àquele de forma que no momento do toque da aeronave no solo ainda restará

velocidade a frente, o que fará com que a nuvem de poeira do brownout fique ligeiramente atrás da aeronave. Em comparação com a técnica anterior, esta fará com que a aeronave fique menos exposta à recirculação de poeira além de trazer uma maior estabilidade na aproximação final. Esta técnica é ilustrada na figura a seguir.

Figura 8 – Pouso com corrida curta

Fonte: NATO, 2012.

As desvantagens da utilização desta técnica são também o risco da colisão da cauda da aeronave com o solo além do potencial risco de danificar o trem de pouso da aeronave, seja esqui ou rodas, devido à qualidade do terreno que não pode ser bem analisado antes do pouso.

A terceira técnica citada pela NATO (2012) é o pouso com pairado baixo, que, diferente das duas técnicas anteriores, este tem menor risco de colisão da causa além da possibilidade de visualizar melhor o local de pouso. Porém, esta técnica, por consistir em realizar um pequeno pairado a baixa altura sobre o local de pouso, pode acarretar maior recirculação de poeira, fazendo com que o piloto perca alguns dos pontos de orientação durante o pairado, sendo mais recomendado para pousos em locais com pouco espaço livre para a cauda da aeronave. A figura a seguir ilustra a técnica citada.

Figura 9 – Pouso com pairado baixo

Fonte: NATO, 2012.

A quarta e última técnica citada no relatório da NATO (2012) é mais indicada para ser realizada em áreas confinadas, com pouco espaço para realizar uma aproximação semelhante às técnicas anteriores, assim como, terá melhor resultados se realizada em locais com solo preparado onde pouca poeira se faça presente. Esta técnica consiste na realização de um pairado alto fora do efeito solo, logo, a aeronave deve estar em condições de peso e de altitude que permitam realizar essa manobra, seguido de uma descida vertical até o toque. Possuindo as mesmas vantagens da técnica anterior, esta tem a desvantagem de uma recirculação de poeira mais prolongada e é ilustrada na figura a seguir.

Figura 10 – Pouso com pairado alto e descida vertical

Fonte: NATO, 2012.

Essa técnica já foi citada anteriormente, como resposta ao questionário aplicado com os pilotos do BOA/CBMSC, como uma técnica que foi utilizada em uma situação real de brownout durante o atendimento de uma ocorrência.

4 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Esta monografia teve como objetivo investigar quais as medidas e procedimentos que os pilotos em comando dos helicópteros do Batalhão de Operações Aéreas do Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina realizam para evitar o brownout e caracteriza-se como uma pesquisa exploratória, seguindo os procedimentos de pesquisa bibliográficos e de campo para obtenção de dados tendo uma abordagem preponderantemente qualitativa e embasamento teórico em autores como NATO (2012), FAA (2019), ANAC (2019), Machado e Reisdorfer (2011) e Campos (2018) entre outras leis e regulamentos aeronáuticos.

Foram estipulados objetivos específicos para a realização desta monografia, tendo como primeiro objetivo específico: a) Conceituar o brownout e seus perigos para a aviação de segurança pública. Neste, constatou-se que o brownout é uma situação em que uma nuvem de poeira, causada pelo deslocamento de ar do rotor principal do helicóptero em pouso ou decolagem, pode vir a degradar a visibilidade do piloto e tripulação para com as referências visuais, obstáculos e solo ao redor da aeronave podendo levar para uma colisão controlada contra o solo ou obstáculo.

Este fenômeno é mais propício de acontecer em ambientes que não são preparados para o pouso de helicópteros, como as quadras de futebol de terra, áreas em construções entre outros locais que possuam poeira ou material fino que possa entrar em suspensão. Além disso, operações realizadas pelos helicópteros do BOA/CBMSC podem exigir que seja realizado o pouso nos mais variados locais, uma vez que um acidente pode acontecer em qualquer lugar, logo, estas operações possuem maior risco de passarem por um brownout.

Constatou-se também que, no momento da decolagem para o início do deslocamento para a ocorrência, a maioria dos pilotos do BOA/CBMSC, que já presenciaram o brownout, não tinham ciência de que o local de pouso era propício para o brownout, o que aumenta a necessidade destes estarem cada vez mais preparados para agir nestas situações.

O segundo objetivo específico deste trabalho que é: b) Formular e aplicar questionário aos pilotos de helicópteros do BOA/CBMSC também foi alcançado, sendo formulado e aplicado de forma digital com a população de pilotos de helicópteros do BOA/CBMSC.

O terceiro objetivo específico, que era: c) Analisar respostas dos pilotos ao questionário aplicado foi realizado de forma predominantemente qualitativa.

Por fim, o quarto objetivo específico definido como: d) Buscar formas para evitar e/ou diminuir a ocorrência do brownout nas operações do BOA/CBMSC foi cumprido realizando a apresentação de alternativas para evitar o brownout baseando- se no relatório técnico da NATO sobre o assunto.

Outras formas que foram apresentadas pelos próprios pilotos de helicóptero do BOA/CBMSC é a aspersão de água dos caminhões de combate a incêndio e resgate nos locais de pouso com o apoio dos bombeiros em solo.