Considerando que os aviões comerciais passam o maior tempo de vôo durante o regime de cruzeiro, serão de máxima importância os cálculos relativos á consumo de combustível, alcance, autonomia, tempo de vôo, etc. Nas aeronaves equipadas com motores a pistão , o alcance máximo é obtido voando-se num angulo de ataque onde a relação Cl/Cd é máxima. Para os aviões equipados com motores turbofan ou turbojato, o alcance máximo será obtido quando a relação M (Cl/ Cd) for máxima, ou seja, uma aeronave a jato de baixa velocidade é ineficiente.
Para os aviões, o alcance específico, é a distância percorrida dividida pelo peso do combustível consumido, ou seja:
Alcance Específico = ____NM______ = _____NM/h________ = ____Va(TAS)___ Ib de combustível Ib de combustível/h consumo horário NM - distância percorrida (em relação ao ar) em milhas náuticas
Devemos ressaltar, que muitas vezes, os pilotos, aumentam em alguns Knots na velocidade, acelerando um pouco o avião, com o intuito de chegar mais rápido ao destino e economizar combustível. Para qualquer aeronave , isto só é válido até certas condições. Chega-se a um momento em que o aumento no consumo não é proporcional ao aumento de velocidade, então a aeronave passa a voar um pouco mais rápido, mas estará consumindo muito mais combustível. Também é fundamental, para a economia de combustível, a escolha
Máx. Alcance Máx. Autonomia Fluxo de Combustível Longo Alcance Velocidade A l c a n c e E s p e c í f i c o
3.1 Maximum Range Cruise.(MRC)
Cruzeiro de máximo alcance (maximun range cruise - MRC) é aquele no qual o alcance
específico é máximo. Com este regime o avião voará o maior número de milhas náuticas por libra de combustível consumido. Se dois aviões iguais decolarem com o mesmo peso e a mesma quantidade de combustível, o que empregar o MRC terá o maior alcance, independente do regime empregado pelo outro avião. No entanto, neste regime a estabilidade de velocidade é relativamente pequena, o que torna necessário frequentes ajustes do motor pelo piloto.
3.2 Long Range Cruise.(LRC)
Cruzeiro de longo alcance (!ong range cruise - LRC) comparando com MRC, o LRC tem o
alcance específico cerca de 1 % menor, e a velocidade 3 a 5% maior.
Assim, os benefícios de maiores velocidades (viagens mais rápidas, maior estabilidade de velocidade e menos ajustes do motor) são obtidos ao preço de uma perda de perto de 1 % do alcance específico máximo. Os flight manuals dos aviões de transporte a jato normalmente
Cruzeiro de máxima autonomia (maximum endurance cruise-MEC) é aquele que permite a
maior autonomia, isto é,o maior número de horas de vôo. A velocidade para a autonomia máxima é obtida quando o consumo horário for mínimo, o que ocorre numa velocidade pouco menor que a de máximo Cl/ Cd. É usado nas esperas sobre aeroportos.
3.4 Maximum Speed Cruise.(MSC)
Cruzeiro de velocidade máxima — é aquele no qual é atingida a VMO/ MMO. Naturalmente a tração e o EGT são muito elevados, o que diminui a vida útil do motor, e aumenta o consumo de combustível.
3.5 Constant Speed Cruise.(CSC)
Cruzeiro com velocidade constante (constant speed cruise) algumas vezes o LRC pode ser
substituído por um regime de velocidade constante, sem apreciável perda de alcance específico. Este regime tem a vantagem da simplicidade.
3.6 Cruzeiro econômico.
È aquele no qual o custo por quilômetro percorrido é mínimo. Ver descrição fig. abaixo.
As tabelas a sequir, mostram o Normal Cruise e o Long Range Cruise para o Lear Jet 35A e o Long Range Cruise para o Boeing 767.
ECONOMIZANDO COMBUSTÍVEL • Aerodinâmica
• Acúmulo de sujeira
• Portas, janelas, painéis e rebites desalinhados ou com saliências • Vazamento de vedações
• Rugosidade da superfície e da tinta
• Superfícies desalinhadas (em especial superfícies de controle) • Folgas e reparos mal-feitos na superfície da aeronave
• Time: 38 min • Fuel: 1412kg • Distance: 304NM
Caso ocorra a perda de um ou dois motores, o avião normalmente não terá capacidade de Caso ocorra a perda de um ou dois motores, o avião normalmente não terá capacidade de manter a altitude de cruzeiro, apesar da possibilidade de se empregar o regime de potência manter a altitude de cruzeiro, apesar da possibilidade de se empregar o regime de potência máxima contínua nos motores restantes. A velocidade escolhida para a descida deve máxima contínua nos motores restantes. A velocidade escolhida para a descida deve assegurar:
assegurar: a)
a) Maior Maior L/DL/D b)
b) Trajetoria Trajetoria Líquida Líquida - - 2000ft 2000ft acima acima do do maior maior obstáculo obstáculo e e 8 8 Km Km afastamentoafastamento c)
c) Chegada Chegada – – 1500ft 1500ft da da pista pista + + 30 30 min min de de reservareserva d)
d) Alcance Alcance suficientesuficiente
Os regulamentos determinam
Os regulamentos determinam que nesses casque nesses casos a trajetória liquida ultrapasse em pelo menosos a trajetória liquida ultrapasse em pelo menos 600 m (2.000 pés) os obstáculos que estejam a 8 Km de cada lado da trajetória prevista .Esta 600 m (2.000 pés) os obstáculos que estejam a 8 Km de cada lado da trajetória prevista .Esta trajetória é obtida da seguinte forma:
trajetória é obtida da seguinte forma:
Determina-se o gradiente bruto e subtrai-se o valor tirado da tabela
Determina-se o gradiente bruto e subtrai-se o valor tirado da tabela abaixo, obtendo-seabaixo, obtendo-se oo gradiente líquido. A trajetória líquida pode ser estabelecida a partir deste gradiente
gradiente líquido. A trajetória líquida pode ser estabelecida a partir deste gradiente.. Motores
Motores Motores paradosMotores parados1 1 22
4 4 1.6%1.6% 0.5%0.5% 3 3 1,4% 1,4% 0,3%0,3% 2 1,1% 2 1,1%
Se, na descida para uma altitude menor, o alcance ou a ultrapassagem de um obstáculo se Se, na descida para uma altitude menor, o alcance ou a ultrapassagem de um obstáculo se tornar crítico, então a trajetória deve seguir o menor ângulo possível. Para isso, o avião tornar crítico, então a trajetória deve seguir o menor ângulo possível. Para isso, o avião inicialmente deve desacelerar para a velocidade de menor arrasto (CL/CD)Max, e descer até inicialmente deve desacelerar para a velocidade de menor arrasto (CL/CD)Max, e descer até à altitude de nivelamento. Se esta não for suficiente para ultrapassar os obstáculos com à altitude de nivelamento. Se esta não for suficiente para ultrapassar os obstáculos com segurança, então o peso deve ser reduzido por alijamento de combustível para assegurar segurança, então o peso deve ser reduzido por alijamento de combustível para assegurar uma altura de nivelamento maior. Quanto mais cedo for iniciado o alijamento, maior será o uma altura de nivelamento maior. Quanto mais cedo for iniciado o alijamento, maior será o alcance obtido. É evidente que o combustível remanescente deve ser suficiente para alcance obtido. É evidente que o combustível remanescente deve ser suficiente para prosseguir o vôo até o aeroporto a uma altitude mínima de chegada de 1.500 pés, e com 30 prosseguir o vôo até o aeroporto a uma altitude mínima de chegada de 1.500 pés, e com 30 minutos de vôo de
minutos de vôo de reserva.reserva. Exemplo:
Exemplo:
Se um Boing 767 estiver com 170
Se um Boing 767 estiver com 170 toneladas de peso no instante da perda do motor, e atoneladas de peso no instante da perda do motor, e a temperatura do ar externo for igual ou menor que a ISA, ele poderá atingir a altitude máxima temperatura do ar externo for igual ou menor que a ISA, ele poderá atingir a altitude máxima de
de 18.900 pés com 18.900 pés com um peso de 16um peso de 164 000Kg, e 4 000Kg, e se o vento locse o vento local for de 40 kt al for de 40 kt de proa, ade proa, a distância percorrida em relação ao solo será de 400 milhas náuticas em 75min (Tab) .Se distância percorrida em relação ao solo será de 400 milhas náuticas em 75min (Tab) .Se considerarmos o nivelamento a 18000 pés, o avião terá um consumo de 5373Kg/h de considerarmos o nivelamento a 18000 pés, o avião terá um consumo de 5373Kg/h de combustível para LRC (Tab) .
combustível para LRC (Tab) . As tabelas
As tabelas a sequir, a sequir, mostram como mostram como é é determinado o determinado o DriftdownDriftdown para o Boeing 767 e para opara o Boeing 767 e para o Lear Jet 35A
A determinação das velocidades de descida são estabelecidas por critérios puramente econômicos e são influenciadas pelo peso, vento, levando-se em consideração o conforto dos passageiros e a pressurização da cabine.
Usualmente determina-se uma velocidade de descida de 20 a 30 kt maior que a velocidade de descida de custo mínimo. A velocidade econômica de descida é definida comparando-se custos e consumo em diferentes velocidades.
Normalmente especifica-se três perfis de descida em idle power (aceleração mínima), A, B e
C onde o perfil A terá velocidade no arrasto mínimo até C na VMO. O perfil “A” será o de maior economia e o perfil C, o de menor tempo de vôo. A velocidade econômica é cerca de 20 a 40 kt acima da velocidade de arrasto mínimo, enquanto a velocidade para consumo mínimo é cerca de 10 kt acima da velocidade de arrasto mínimo.E uma vez feita a seleção de velocidades, ela poderá ser corrigida caso haja a ocorrência de ventos. Para o planejamento e execução de descidas, isto significa que no caso de ventos não previstos, ela deve ser iniciada um pouco mais tarde, corrigindo-se o perfil de descida através de mudanças de velocidade. Isto evitaria a situação adversa de retornar ao perfil previsto através de aumento de potência do motor.
7. POUSO
7.1 Generalidades
O desempenho de um avião na operação de pouso tem muitos fatores em comum com a operação de decolagem, ou seja, o peso do avião, a densidade do ar, o arrasto total, o atrito com o solo, o vento e o gradiente da pista influenciam na distância de pouso.
Os fatores que influenciam especificamente na distância de pouso são os recursos de frenagem do avião, sendo o principalmente os freios das rodas e, nos aviões mais modernos, teremos também os reversíveis e os “spoilers”.
Um fator que é comum às duas manobras, mas que na distância de pouso é extremamente importante, são as condições de atrito da pista; uma pista contaminada por água, neve, gelo, etc. pode ocasionar um pouso tão longo que o piloto não consegue parar o avião no comprimento existente de pista.
7.2 Ação dos Reversíveis
O efeito dos reversíveis no pouso é mais acentuado nas velocidades mais altas, logo após o pouso, diminuindo gradativamente com a velocidade. Daí a importância de serem acionados o mais cedo possível após o toque das rodas no solo.
Com pista seca, a ação combinada dos freios com os “spoilers” é o recurso de desaceleração mais eficiente; nesta situação, o efeito do reversível representa uma percentagem pequena na desaceleração.
Em pistas contaminadas, onde o coeficiente de atrito fica reduzido, o efeito de frenagem do reversível passa a ser o principal recurso de desaceleração do avião.
7.3 Fatores que Afetam a Distância de Pouso
Os principais fatores que influem na distância que o avião necessita para pousar são: * Velocidade no cruzamento da cabeceira da pista
* Altura sobre a mesma
* Angulo da trajetória de aproximação * Peso do avião
* Capacidade de desaceleração * Vento
* Gradiente da pista
* Altitude do aeroporto ou densidade do ar * Condições de atrito do piso da pista
Normalmente, o cruzamento da cabeceira da pista é previsto ser feito com uma velocidade que garanta uma margem de segurança sobre o estol. Nos aviões de grande porte, os fabricantes recomendam que essa velocidade seja 30% acima do estol (1,3 Vs). As distâncias
previstas para o pouso são baseadas nessa velocidade e qualquer valor adicional implicará numa maior distância para parar o avião.
VRef (Reference Speed): Velocidade teórica na configuração de pouso na qual a aeronave deve cruzar a cabeceira da pista numa altura mínima de 50 pés, não deve ser menor que 1.3 VS. A VRef depende do peso e da configuração e da posição dos Flapes;
VMcl (Velocidade Mínima de Controle no Ar para aproximação e Pouso): É a mínima velocidade de controle no ar com a aeronave na configuração de aproximação ou pouso, ou seja, é a mínima velocidade na qual é possível com um motor inoperante, manter o controle da aeronave dentro dos limites definidos enquanto aplicando as variações máximas de potencia no(s) motor(es) ativo(s).
Atualmente os aviões mais modernos possuem FMCs ou MCDUs para calcular as Vrefs, ajustes de potência, razões de subida e descida baseado no ZFW (Zero Fuel Weight), quantidade de combustível e gross weight (peso total) da aeronave. Os jatos mais antigos como o B707, B727, DC-8, DC-9, DC-10 e aeronaves executivas não possuem estes computadores e o engenheiro de vôo ou o piloto tem que consultar seus manuais e gráficos para obter os dados .
VSo Velocidade de pouso (Flaps e trens de pouco entendidos)
7.5 Regulamento para o Máximo Peso de Pouso para um determinado comprimento de Pista.
a) Distancia de Pouso Demonstrado, é a requerida para pousar e alcançar a parada total da aeronave a partir de uma altura de 50 pés acima da pista. Esta distancia é determinada por vários pesos de pouso, altura da pista e componentes de vento, considerando condições de pista seca, temperatura (ISA) e VRf = 1.3 Vs até uma altura de 50 pés acima da pista.
b) Distancia de Pouso Disponivel, é a superfície designada pelas autoridades aeroportuárias, usada para pouso e rolagem numa certa direção, livre de obstáculos e capacitada a suportar o peso da aeronave.
c) Velocidade de Referencia para Pouso (VRef), também chamada de THRESHOLD SPEED (Vth) ou velocidade na cabeceira da pista, que é a prevista para manter na configuração de pouso a 50 pés de altura, na cabeceira da pista para um pouso normal.
Vref = Vth = 1.3 Vs, onde Vs = Velocidade de “STALL” na configuração de pouso. 7.5 Regulamento para Pouso
A distancia de pouso demonstrada sem uso de reversível é baseada no peso de pouso, estimado a partir de peso de decolagem menos o consumo normal da etapa, não devendo exceder 60% da distancia total existente da pista. Ou seja, a distancia requerida para pouso deve ser pelo menos 1,67 vezes a distancia de pouso demonstrado.
Para efeito de planejamento de vôo, o comprimento requerido da pista deve ser aumentado de 15% quando a pista estiver molhada (exceto para aeroporto de alternativas).
Em condições normais com uma pista molhada , teremos então que a distancia requerida para pouso é igual a 115% da distancia demonstrada para pouso em pista seca.
7.6 Máximo Peso de Pouso limitado pela Energia dos freios (Brake Energy)
Considerando uma ação de frenagem completa, que os spoilers são totalmente estendidos e reversíveis não aplicados, os freios podem produzir energia térmica suficiente para permitir que o fusível derreta depois de um certo período. Isto naturalmente, ocorre sob condições extremamente desfavoráveis (Peso alto de pouso, elevação do aeroporto, temperatura alta do ar ambiente, pouco flap e declive acentuado na pista). Decolagem imediata sem dar o tempo necessário para o resfriamento dos freios, poderia causar dificuldades posteriormente. O tempo de permanência no solo e a temperatura nos freios para evitar que os fusíveis derretem, podem ser obtidas nos manuais de vôo publicados pelo fabricante.
7.7 Pousos com Pesos acima do Estrutural
Razões técnicas podem forçar o retorno de um vôo, necessitando assim, alijamento de combustível para evitar pousos acima do estrutural. Considerando os aspectos da falta de combustível, e os pontos de vista ecológicos, pousos acima do estrutural, podem ser autorizados pelas autoridades competentes sob certas condições, desde que não apresente nenhum risco na segurança da aeronave e seus ocupantes, caso contrario, o combustível deverá ser alijado. Planejar um vôo com pouso acima do estrutural, não é permitido.
Os seguintes aspectos devem ser levados em consideração para um pouso acima do estrutural.
a)Flap placard speeds
Um pouso com excesso de peso permite configuração de flap normal para pouso. Já que aerodinamicamente as cargas nos flaps são em função de velocidade e independentes do peso. Não é possível que as velocidades sejam inferiores das que constam nos “PLACARD SPEED”. Os esforços adicionais sobre a estrutura da asa devido a pesos maiores no pouso podem ser reduzidos limitando as curvas à um ângulo de 30 graus, assim sendo reduz a fator “G”.
b) Distancia requerida para Pouso com Peso acima do Estrutural
Para um pouso com um peso acima do estrutural, a distancia de pouso requerida (seca ou molhada) deve ser levada em consideração.
c) Inspeção após Pouso
Se um pouso for efetuado com peso acima do estrutural, é necessário a inspeção de acordo com os manuais de manutenção, independente, da suavidade do toque da aeronave.
Os gráficos a seguir, mostram como é determinada a distância de pouso para o Boeing e Lear Jet 35, alem das velocidades de aproximação e Vref: