UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA IVAN PALERMO CRESPI
PERDA DE CONTROLE EM VOO ENVOLVENDO BIMOTORES LEVES
Palhoça 2020
IVAN PALERMO CRESPI
PERDA DE CONTROLE EM VOO ENVOLVENDO BIMOTORES LEVES
Monografia apresentada ao Curso de graduação em Ciências Aeronáuticas, da Universidade do Sul de Santa Catarina, como requisito parcial para obtenção do título de Bacharel.
Orientador: Prof. Joel Irineu Lohn, MSc.
Palhoça 2020
IVAN PALERMO CRESPI
PERDA DE CONTROLE EM VOO ENVOLVENDO BIMOTORES LEVES
Monografia apresentada ao Curso de graduação em Ciências Aeronáuticas, da Universidade do Sul de Santa Catarina, como requisito parcial para obtenção do título de Bacharel.
Palhoça, 23 de novembro de 2020
__________________________________________ Orientador: Prof. Joel Irineu Lohn, MSc.
__________________________________________ Prof. MSc. Jairo Afonso Henkes
“The basic difference between operating a multiengine airplane and a single-engine airplane is the potential problem involving an engine failure” (FAA-H-8083-3B, p. 12-2, 2016).
RESUMO
Esta pesquisa tem como objetivo geral compreender os mais relevantes fatores humanos e aerodinâmicos que contribuem para acidentes de aeronaves causados pela perda de controle em voo com bimotores leves. Ao analisar dados estatísticos de uma renomada instituição americana revelou-se que esse tipo de acidente possui alta taxa de letalidade. As velocidades, em especial a velocidade de mínimo controle aerodinâmico, são as peças chave para evitar ocorrências inadvertidas. Deve-se compreender efeitos aerodinâmicos relacionados ao motor crítico e a importância do passo de hélice durante uma emergência. Há grande importância em respeitar os limites operacionais da aeronave e padrões de segurança. Caracteriza-se como uma pesquisa descritiva com procedimento bibliográfico e documental por meio de livros, artigos, reportagens, regulamentos e leis. A abordagem utilizada é qualitativa e quantitativa. Nas conclusões notou-se que se faz importante o treinamento em simuladores de voo e conscientização do aviador desde o início da sua formação. O desconhecimento dos princípios básicos de aerodinâmica e a não observância dos procedimentos padrões fazem dos fatores humanos a grande fonte de contribuição para a ocorrência de acidentes fatais.
ABSTRACT
This work has as a general objective to understand the most relevant human factor and the aerodynamic factors that contribute to the occurrence of loss of control involving light twin airplanes. Analyzing statistic data of a well-known american research institute it was noticed that this kind of accident has a high lethal index. The airspeeds, especially the Minimum Control Speed, is the key to avoid abnormal behavior. It is important to understand the aerodynamics effects within the critical engine and the blade pith during an emergency. It is crucial that the operational limits of the aircraft are observed and complied. This paper characterizes as an explanatory research with documents and bibliographical findings as books, periodicals, manuals, regulations and aircraft accident reports. The approach used is qualitative and quantitative. As an outcome it is noticeable the flight training simulator and the aviator awareness since the beginning of his carrier are fundamentals. At the end, this work found that the unknow of aerodynamics basis and the miss attention to the standard procedures had contributed to the occurrence of fatal accidents involving light twin engines.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Velocímetro Analógico ... 19
Figura 2 – Motor crítico e VMCA ... 20
Figura 3 – P-Factor ... 21
Figura 4 – Accelerated Slipstream... 22
Figura 5 – Spiraling Splistream ... 23
Figura 6 – Torque ... 23
Figura 7 – Hélice em passo bandeira ... 24
Figura 8 – Trecho RBAC 61 EMD 13 ... 26
LISTA DE GRÁFICOS
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Acidentes por classes de aeronaves, ano de 2018 ... 16
Tabela 2 – Acidentes e incidentes na aviação geral, ano de 2018 ... 16
Tabela 3 – Acidentes envolvendo aeronaves em manobras, ano de 2016 ... 17
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
LISTA DE ABREVIATURAS
AGL Above Ground Level CVR Cockpit Voice Recorder FOI Flight Operation Inspector Inc. Incorporation
OPC Operational Proficiency Check PLA Piloto de Linha Aérea
LISTA DE SIGLAS
ADS-B Automatic dependent surveillance–broadcast ANAC Agência Nacional de Aviação Civil
AFH Airplane Flying Handbook
AOPA Aircraft Owners and Pilots Association ATSB Australia Transport Safety Bureau B190 Beechcraft 1900D
BE9L Beechcraft King Air 90 series C441 Cessna 441 Conquest II
CASA Civil Aviation Safety Authority Australia
CENIPA Centro de Investigação e Prevenção de Acidentes Aeronáuticos CFR Code Of Federal Regulations
CIAC Centro de Instrução de Aviação Civil
EGPWS Enhanced Ground Proximity Warning System FAA Federal Aviation Admistration
FAR Federal Aviation Regulations GNSS Global Navigation Satellite System GPS Global Positioning System
IS Instrução Suplementar
ISA International Standart Atmosphere MLTE Multimotores
PMD Peso Máximo de Decolagem POH Pilot Operation Handbook
RBAC Regulamento Brasileiro da Aviação Civil RNAV Area Navigation
SERIPA Serviço Regional De Investigação de Prevenção de Acidentes Aeronáuticos VMCA Velocidade de Mínimo Controle Aerodinâmico
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO... 12 1.1 PROBLEMA DA PESQUISA ... 12 1.2 OBJETIVOS ... 12 1.2.1 Objetivo Geral ... 12 1.2.2 Objetivos Específicos ... 12 1.3 JUSTIFICATIVA ... 13 1.4 METODOLOGIA... 14
1.4.1 Natureza e Tipo da Pesquisa ... 14
1.4.2 Materiais ... 14
1.4.3 Procedimentos de Coletas de Dados ... 15
1.4.4 Procedimentos de Análise de Dados ... 15
1.5 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO ... 15
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 16
2.1 VELOCIDADE DE MÍNIMO CONTROLE AERODINÂMICO (VMCA) ... 18
2.2 MOTOR CRÍTICO ... 20
2.3 OS QUATRO FATORES QUE DETERMINAM O MOTOR CRÍTICO ... 21
2.3.1 P-Factor ... 21
2.3.2 Accelerated Slipstream ... 21
2.3.3 Spiraling Slipstream ... 22
2.3.4 Torque ... 23
2.4 A HÉLICE NA EMERGÊNCIA MONOMOTOR. ... 24
2.5 MÍNIMOS E RECOMENDAÇÕES PARA O TREINAMENTO EM MULTI-MOTORES NO BRASIL ... 25
2.6 EXEMPLOS DE ACIDENTES ENVOLVENDO PERDA DE CONTROLE EM VOO 26 2.6.1 Prefixo PP-WCA, Modelo BE9L, Ano de 2012 ... 26
2.6.2 Prefixo VH-XMJ, Modelo C441, Ano de 2017 ... 28
2.6.3 Prefixo G-ILGW, Modelo C404, Ano de 1999 ... 30
3 CONCLUSÃO ... 33 ANEXO A - Direitos autorais - Lei nº 9.610, de 19 de fevereiro de 1998. Disposições preliminares 37
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1 INTRODUÇÃO
O livro The Complete Multi-Engine Pilot (GARDNER, 2018), contém a seguinte premissa: “Por que um avião bimotor precisa de dois motores? Porque não conseguiria voar com apenas um, essa é a razão1” (tradução nossa, p. 13, 2018).
Desde o primeiro bimotor leve a ser fabricado até os mais atuais, há uma falsa ideia de segurança plena. Somente o fato de possuir dois motores não garante que ela irá voar adequadamente quando em situação de emergência monomotor.
Estatísticas demonstram que aeronaves bimotoras leves são mais letais que as monomotores (AOPA, 2018). Quando comparado os acidentes envolvendo perda de controle em voo também nota-se uma maior letalidade dos bimotores (AOPA, 2016). Entende-se que voar um avião bimotor leve acaba por ser um desafio ao aviador, pois caberá a ele gerenciar detalhes essenciais a segurança e não se deixar levar a falsa ideia.
1.1 PROBLEMA DA PESQUISA
Por que a perda de controle em voo leva bimotores a se acidentarem?
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo Geral
Conhecer os principais fatores humanos e aerodinâmicos que levam bimotores leves a se acidentarem devido a perda de controle em voo.
1.2.2 Objetivos Específicos
Revisar a literatura disponível a respeito de aerodinâmica em bimotores leves.
Compreender os principais fatores aerodinâmicos que influenciam neste tipo de acidente.
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Dar publicidade a relatórios finais de acidentes envolvendo bimotores leves e perda de controle em voo.
Verificar através de relatórios finais de acidentes se a displicência de procedimentos padrões contribuíram para os acidentes.
Avaliar se a instrução deficiente pode vir a ser um dos principais motivadores de acidentes envolvendo esse tipo de aeronaves.
1.3 JUSTIFICATIVA
A escolha deste tema partiu de pesquisas relacionadas à treinamentos de pilotos em bimotores leves. Em comparação com a literatura de instituições internacionais conceituadas na aviação percebe-se um conflito em relação aos procedimentos teóricos nos quais se baseiam a instrução no Brasil.
Outro pilar fundamental veio da observação do ensino prático nas escolas de aviação civil, onde nota-se deficiência na instrução elementar e pouco tempo exigido para o futuro aviador assimilar os ensinamentos.
Ao revisar relatórios aeronáuticos, verifica-se então que o fator humano é um grande contribuinte na maioria dos acidentes e incidentes envolvendo aeronaves desse porte.
Objetiva-se com essa pesquisa deixar disponível material onde o leitor possa ter acesso aos principais problemas que levaram aviadores a perderem o controle de suas aeronaves em voo, destacando também as instruções encontradas para evitarem tal situação. Tendo como função a melhoria na segurança de voo, através de pesquisa, conhecimento e entendimento a respeito do tema.
Este projeto tem como publico alvo pilotos em instrução, recém-formados e pilotos experientes que operem aeronaves bimotores leves. O levantamento bibliográfico é prioritariamente baseado em relatórios oficiais de acidentes aeronáuticos, e na pesquisa de artigos sobre o referido tema.
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1.4 METODOLOGIA
1.4.1 Natureza e Tipo da Pesquisa
A presente pesquisa caracteriza-se como descritiva, com procedimento bibliográfico e documental e com abordagem tanto qualitativa, quanto quantitativa.
Segundo Silva & Menezes (2000, p.21), “a pesquisa descritiva visa descrever as características de determinada população ou fenômeno ou o estabelecimento de relações entre variáveis. Envolve o uso de técnicas padronizadas de coleta de dados: e observação sistemática. Assume, em geral, a forma de levantamento”.
O procedimento para coleta de dados caracteriza-se como bibliográfico, definido por Rauen (2002, p. 65) como a “busca de informações bibliográficas relevantes para a tomada de decisão em todas as fases da pesquisa.”. Desse modo, a pesquisa em questão visa uma profunda investigação teórica e prática sobre cada uma das supracitadas abordagens, primordial para a análise proposta inicialmente.
O procedimento documental, conforme Gil (2002), tem o objetivo de descrever e comparar dados, características da realidade presente e do passado.
A abordagem da pesquisa é qualitativa, por se basear na realidade para fins de compreender uma situação única (RAUEN, 2002) e quantitativa, por buscar conhecimento por meio de raciocínio de causa e efeito, redução de variáveis específicas, hipóteses e questões, mensuração de variáveis, observação e teste de teorias. (CRESSWELL, 2007).
1.4.2 Materiais
Os materiais a serem analisados serão:
Bibliográficos: Livros, manuais e periódicos que descrevem os fatores humanos relativos à acidentes e incidentes aéreos, segurança de voo, teoria de voo em bimotores leves e procedimentos padrões.
Telemáticos: Sites na internet.
Documentais: Documentos diversos sobre legislações regendo a Aviação Civil brasileira e estrangeira que oferecem requisitos e padrões de procedimentos em relação ao tema proposto e relatórios finais de acidentes/incidentes aeronáuticos.
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1.4.3 Procedimentos de Coletas de Dados
A coleta de dados será feita através de documentos oficiais de órgãos governamentais do setor de aviação, publicações de fabricantes de aeronaves, livros e manuais de escolas de aviação.
1.4.4 Procedimentos de Análise de Dados
A análise é qualitativa, por se basear na realidade para fins de compreender uma situação única (RAUEN, 2002) e quantitativa, por buscar conhecimento por meio de raciocínio de causa e efeito, redução de variáveis específicas, hipóteses e questões, mensuração de variáveis, observação e teste de teorias. (CRESSWELL, 2007).
1.5 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO
Quanto a sua estrutura, a presente monografia constitui-se:
Primeiro capítulo: visão geral do trabalho, na qual expõe-se uma introdução aos problemas relacionados à pesquisa, seu objetivo, sua justificativa e a metodologia utilizada.
Segundo capítulo: definição de bimotores leves e exposição de estatísticas relacionadas à acidentes com esta classe de aeronaves. Apresentação de informações relevantes a cerca da redução de performance quando em emergência monomotor. Descrição de velocidades e reações aerodinâmicas e menção ao treinamento mínimo exigido no Brasil. O capítulo é finalizado com estudos de três acidentes aeronáuticos envolvendo perda de controle em voo, todos ocorridos em países, situações e investigados por agências distintas.
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2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Classificam-se como bimotores leves aeronaves que possuem peso máximo de decolagem (PMD) de até 12.500 libras (5.670 quilos). São exemplos de aeronaves bimotores leves: Beechcraft Baron, Beechcraft King Air (90/100/200 Series), Piper Aztec, Piper Navajo. Por certificação, bimotores leves não são obrigados a comprovar capacidade de subir ou manter altitudes em caso de falha de um dos motores.
Dados obtidos através de estatísticas divulgadas pela AOPA, revelam que voar uma aeronave com dois motores não necessariamente significa maior segurança. Tais dados quando destacado apenas as aeronaves da aviação geral, mostram que, apesar de terem ocorrido mais acidentes com monomotores do que com bimotores, a taxa de letalidade é maior na segunda (AOPA, 2018).
Tabela 1 – Acidentes por classe de aeronaves, ano de 2018
Fonte: AOPA, 2018.
Ao analisar a mesma estatística, notou-se que a massiva parte dos acidentes ocorridos na aviação geral estão ligados às falhas humanas (AOPA, 2018) e perda de controle em voo. Novamente os bimotores leves foram os mais letais (AOPA, 2016).
Tabela 2 – Incidentes e acidentes na aviação geral, ano de 2018
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Tabela 3 – Acidentes envolvendo aeronaves em manobras, ano de 2016
Fonte: AOPA, 2016.
Voar uma aeronave bimotora em condições de monomotor irá diminuir significantemente sua performance.
A diferença básica entre operar uma aeronave bimotora e uma monomotora é o problema potencial envolvendo a falha de um dos motores. As penalidades por perder um dos motores são duplas: performance e controle. O mais obvio dos problemas está em perder cinquenta por cento de potência, o que reduz a performance de subida entre 80 a 90 por cento, algumas vezes mais. O problema em controlar a aeronave é devido ao empuxo remanescente, o qual agora é assimétrico. Atenção a esses fatores é crucial para a segurança do voo com apenas um motor. A performance e os sistemas redundantes no bimotor são uma vantagem em segurança apenas para pilotos treinados e proficientes2 (tradução nossa, FAA-H-8083-3B, p. 12-2, 2016).
tal informação é validada através da tabela “Perda de desempenho na subida” (SERIPA, p. 4, 2013), a qual mostra que aeronaves bimotoras chegam a perder até oitenta e nove por cento de performance em condição de voo monomotor durante a subida.
2The basic difference between operating a multiengine airplane and a single-engine airplane is the potential problem involving an engine failure. The penalties for loss of an engine are twofold: performance and control. The most obvious problem is the loss of 50 percent of power, which reduces climb performance 80 to 90 percent, sometimes even more. The other is the control problem caused by the remaining thrust, which is now asymmetrical. Attention to both these factors is crucial to safe OEI [one engine inoperative] flight. The performance and systems redundancy of a multiengine airplane is a safety advantage only to a trained and proficient pilot.
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Tabela 4 – Perda de desempenho na subida
Fonte: SERIPA, p. 4, 2013.
A Federal Authority Aviation também enfatiza que (tradução nossa, FAA-H-8083-3B, p. 12-26, 2016):
Em operações monomotoras a baixa altitudes e velocidades como no começo da subida após a decolagem, pilotos devem operar a aeronave de modo a se proteger dos três fatores que mais causam acidentes: (1) perda do controle direcional, (2) perda de performance, e (3) perda de velocidade em voo. Todos têm igual potencial em ser letal. Perda de velocidade em voo não é um fator, quando o avião é operado com a devida cautela com o controle direcional e a performance.3
A alta letalidade relacionados à perda de controle em voo em bimotores leves, fizeram despertar a necessidade de direcionar a pesquisa em torno da Velocidade de Mínimo Controle Aerodinâmico (VMCA) e motor crítico.
2.1 VELOCIDADE DE MÍNIMO CONTROLE AERODINÂMICO (VMCA)
Trata-se da velocidade mais importante para um piloto de bimotores leves, especialmente para decolar, subir e na aproximação final para pouso. Durante o procedimento de decolagem, o piloto deve manter-se atento à não rodar ou deixar a velocidade chegar abaixo da VMCA pois, nessas condições, não será possível manter o controle direcional da aeronave quando em emergência monomotor. Seguindo a mesma lógica, o piloto não deve deixar a velocidade da aeronave “drenar” da VMCA durante a aproximação.
3 In OEI flight at low altitudes and airspeeds such as the initial climb after takeoff, pilots must operate the airplane so as to guard against the three major accident factors: (1) loss of directional control, (2) loss of performance, and (3) loss of flying speed. All have equal potential to be lethal. Loss of flying speed is not a factor, however, when the airplane is operated with due regard for directional control and performance.
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Ela será indicada através de uma marca vermelha nos mostradores de velocidade das aeronaves. A Federal Aviation Administration a descreve como (tradução nossa, FAA-H-8083-3B, p. 12-2, 2016):
VMc - Velocidade de mínimo controle com o motor crítico inoperativo – sinalizada com uma linha radial vermelha na maioria dos indicadores de velocidade. Velocidade mínima qual o controle direcional pode ser mantido [...] Conforme a regulamentação de certificação de aeronaves atual, o piloto de testes deverá estar apto a (1) Parar a curva resultante da parada inesperada do motor critico em até vinte graus da proa original usando o máximo de deflexão do leme direcional e no máximo cinco graus de rolagem e (2) consequentemente manter o voo em frente utilizando no máximo cinco graus de rolagem [...].4
As seguintes condições são consideradas pelos fabricantes para definirem a VMCA (FAR23.149, p. 205, 2016):
(1) condições ISA, (2) mais desfavorável CG e peso, (3) fora do efeito solo, (4) motor crítico inoperante, (5) curva não maior do que cinco graus para o lado do motor bom, (6) inicialmente maior potência de decolagem disponível em ambos os motores, (7) compensador na posição “Take-off”, (8) flaps de sustentação em posição de decolagem, (9) flaps de refrigeração em posição de decolagem, (10) trem de pouso recolhido, (11) hélices em posição “take-off”, motor inoperante em “molinete”, (12) a força no pedal do leme não deverá exceder 150 libras para manter a direção e (13) é exigido ser possível manter a proa em ± 20 graus.
Figura 1 – Velocímetro Analógico
Fonte: FAA-H-8083-3B, p. 12-3, 2016.
4 V
MC—minimum control speed with the critical engine inoperative—marked with a red radial line on most
airspeed indicators. The minimum speed at which directional control can be maintained under a very specific set of circumstances outlined in 14 CFR part 23, Airworthiness Standards. Under the small airplane certification regulations currently in effect, the flight test pilot must be able to (1) stop the turn that results when the critical engine is suddenly made inoperative within 20° of the original heading, using maximum rudder deflection and a maximum of 5° bank, and (2) thereafter, maintain straight flight with not more than a 5° bank.
20
Ao se avaliar os gráficos e tabelas de subida no Pilot’s Operational Handbook (POH) de uma das aeronaves estudadas, um Beechcraft King Air C90GTi, fora verificado que em algumas configurações a aeronave voará muito próxima a VMCA, por exemplo: decolagem curta, configurado com flap approach. Em tal condição a velocidade de rotação irá ficar muito próxima à VMCA (BEECHCRAFT, 2015), demandando ainda mais atenção do piloto em comando, pois irá exigir proficiência e treinamento em um eventual monomotor durante a decolagem.
2.2 MOTOR CRÍTICO
Segundo a FAA (tradução nossa, p. 5, P-8740-66, 2001), o motor crítico é: “[...]aquele qual quando falha afeta mais a performance ou manobrabilidade da aeronave”5.
Bimotores convencionais possuem hélices que giram em sentindo horário, nesse caso o motor esquerdo sempre será o crítico conforme os motivos que serão discutidos no tópico 2.3. Há uma minoria de aeronaves que possuem hélices contra rotativas, ou seja, o lado esquerdo gira em sentindo anti-horário e o direto em sentindo horário. Nesses casos excepcionais não haverá motor crítico.
Figura 2 – Motor crítico e VMCA
Fonte: FAA, P-8740-66, p.1, 2001.
5 The critical engine is the engine whose failure would most adversely affect the airplane’s performance or handling qualities.
21
2.3 OS QUATRO FATORES QUE DETERMINAM O MOTOR CRÍTICO
2.3.1 P-Factor
Em condição monomotor, durante a subida ou em baixa velocidade, irá ocorrer o p-factor. Segundo o FAA (tradução nossa, P-8740-66, p. 5, 2001):
A baixas velocidades e com grandes ângulos de ataque, o efeito empuxo irá deslocar-se para direita em ambos os motores, pois a pá de hélice em descida causará maior empuxo do que a hélice que sobe (fator-p). Quanto maior a potência, maior será o efeito. 6
Dessa maneira, em uma eventual parada de motor, haverá um braço de momento maior entre o eixo longitudinal e o centro de empuxo do motor direito do que no motor esquerdo o que ocasionará maior tendência de giro para o lado esquerdo.
Figura 3 – P-Factor
Fonte: The Backseat Pilot, 2020.
2.3.2 Accelerated Slipstream
A corrente de vento para trás ocasionada pelas hélices de um avião faz com que a sustentação imediatamente atrás do conjunto de pás seja maior do que em outros pontos das asas (EUROCONTROL, 2013).
6 At low airspeeds and high angles of attack, the effective thrust centerline shifts to the right on each engine
because the descending propeller blades produce more thrust than the ascending blades (P-factor). The more power, the greater the effect.
22
Como vimos na sessão “p-factor” a hélice que desce fornece maior empuxo do que a que sobe, sendo assim, haverá maior fluxo de ar ao lado direito dos motores. Novamente teremos um maior braço de momento entre o eixo longitudinal e o fluxo de ar gerado pelas hélices do lado direito da aeronave. Dessa maneira, caso o motor esquerdo falhe, haverá uma tendência mais severa de a aeronave girar para o lado do motor inoperante.
Figura 4 – Accelerated Slipstream
Fonte: The Backseat Pilot, 2020.
2.3.3 Spiraling Slipstream
A AOPA ilustra o efeito spiraling slipstream da seguinte maneira: “imagine a hélice de um barco, o vortex que ela deixa na água conforme o barco se move para a frente é o spiraling slipstream.”7 (tradução nossa, AOPA, 2014).
No avião, conforme as hélices giram, elas criam uma corrente de vento em espiral. No motor esquerdo, essa corrente atinge diretamente o leme de direção deixando-o com o comando mais efetivo. Já no lado direito, o fluxo de ar direciona-se para “fora” da aeronave, diminuindo a efetividade do leme8 (tradução nossa, ST. CHARLES, 2020).
Em caso de falha do motor direito, o fluxo de ar em espiral que atinge diretamente o leme irá ajudar a neutralizar o efeito de guinada. Já na falha do motor esquerdo a aeronave irá guinar com mais força para o lado do motor parado.
7 Imagine a boat propeller and the vortex of water that spirals back as the boat moves forward. That’s spiraling slipstream.
8This spiraling air from the left propeller, due to its direction of spiral, hits the rudder creating more airflow to make the rudder more effective. If the left engine fails, the spiraling slipstream from the right engine spirals away from the rudder.
23
Figura 5 – Spiraling Splistream
Fonte: The Backseat Pilot, 2020.
2.3.4 Torque
O efeito torque se baseia na Terceira lei de Newton9, “para o piloto ela pode se resumir
na força que causa uma rotação oposta”10 (tradução nossa, AOPA, 2014). Sendo assim, a
aeronave tenderá a girar ao lado oposto da rotação da hélice, ou seja, caso o motor esquerdo venha a parar, será mais difícil lidar com essa tendência.
Figura 6 – Torque
Fonte: The Backseat Pilot, 2020.
9A lei da Ação e Reação afirma que a toda ação corresponde uma reação de igual intensidade, porém de sentido
contrário” (HOMA, 2006).
24
2.4 A HÉLICE NA EMERGÊNCIA MONOMOTOR.
A maior parte dos bimotores leves possuem hélices do tipo velocidade constante e que podem ser colocadas no passo bandeira. Segundo Homa (2011), passo é o nome dado a determinado ângulo da pá. Passo bandeira é o qual a pá fica alinhada com o vento. É usado para diminuir o arrasto da hélice quando o motor para em voo.
Figura 7 – Hélice em passo bandeira
Fonte: Homa, p. 113, 2011.
Quando houver uma perda de potência em um dos motores, devido ação do vento relativo passando através do aerofólio, a hélice irá continuar a girar até que o piloto traga o ângulo das pás para a posição bandeira11. Essa ação será crucial para que ele consiga manter o
voo controlado. Conforme pontuado pelo FAA (tradução nossa, FAA-H-8083-3B, p. 12-3, 2016),
O embandeiramento é necessário na mudança do arrasto parasita devido ao ângulo da pá. Quando o ângulo da hélice está na posição bandeira, a mudança no arrasto parasita será mínimo e, em caso de um bimotor típico, o arrasto parasita adicional de uma hélice embandeirada contribuirá relativamente pouco no arrasto total da aeronave. Em ângulos pequenos, próximos ao chato, o arrasto adicional das hélices é muito grande. Nesses ângulos a hélice em molinete em alta RPM pode criar um tremendo arrasto deixando a aeronave incontrolável.12
11 Alguns modelos de aeronaves possuem o sistema de embandeiramento automático.
12Feathering is necessary because of the change in parasite drag with propeller blade angle. When the propeller blade angle is in the feathered position, the change in parasite drag is at a minimum and, in the case of a typical multiengine airplane, the added parasite drag from a single feathered propeller is a relatively small contribution to the airplane total drag. At the smaller blade angles near the flat pitch position, the drag added by the propeller is very large. At these small blade angles, the propeller windmilling at high rates per minute (rpm) can create such a tremendous amount of drag that the airplane may be uncontrollable.
25
Gráfico 1 – Bandeira x Molinete
Fonte: FAA-H-8083-3B, p. 12-4, 2016.
2.5 MÍNIMOS E RECOMENDAÇÕES PARA O TREINAMENTO EM MULTI-MOTORES NO BRASIL
O candidato a habilitação MLTE deverá cumprir, no mínimo, 12 horas de instrução para estar apto a solicitar o voo de avaliação.
“[...]o solicitante deverá receber, no mínimo, 12 (doze) horas de instrução de voo em avião classe multimotor que incluam, pelo menos, 2 (duas) horas de voo em avião do mesmo fabricante e modelo do avião a ser usado no exame de proficiência[...]” (ANAC, p. 54, 2020).
Dentro destas 12 horas estão previstas, no mínimo, que o candidato esteja apto a realizar as seguintes manobras em segurança:
26
Figura 8 – Trecho RBAC 61 EMD 13
Fonte: ANAC, p. 55, 2020.
A IS 141-007A (ANAC, 2020) recomenda que os CIACs (Centro de Instrução de Aviação Civil) incluam em seus programas de instrução para obtenção da licença MLTE, manobras tais como: demonstração de VMCA, subida, descida e cruzeiro em condições monomotor, falhas em um dos motores em diferentes pontos da corrida de decolagem, arremetida monomotor e entre outros tópicos que, caso sejam seguidos a risca, irá preparar o piloto em instrução para enfrentar qualquer situação adversa em segurança.
Vale ressaltar que para tal habilitação não se faz necessário realizar treinamento em um CIAC.
2.6 EXEMPLOS DE ACIDENTES ENVOLVENDO PERDA DE CONTROLE EM VOO
2.6.1 Prefixo PP-WCA, Modelo BE9L, Ano de 2012
Baseado no relatório final, A-050/CENIPA/2014 (CENIPA, 2014).
Aeronave PP-WCA, um King Air C90GTi fabricado no ano de 2002. O acidente ocorreu no aeródromo de Jundiaí/SP, durante voo local, possuindo apenas um tripulante a bordo.
Segundo levantamento do CENIPA (2014), a aeronave não possuía nenhuma pendência de manutenção ou documental, a meteorologia estava favorável ao voo e a aeronave
27
dentro dos limites de peso e balanceamento. A pista atendia as necessidades do modelo acidentado.
A investigação não obteve informações relacionadas ao total de horas de voo do piloto em comando, porém, visto que possuía licença de PLA (piloto de linha aérea), entende-se então que possuía ao menos mais de 1500 horas de voo (ANAC, artigo 61.141, 2020).
Na época do acidente, a aeronave King Air série 90, era considerada TIPO, o que exigia treinamento e voo de avaliação específicos para tal (ANAC, artigo 61.213, 2020). Foi constatado que o comandante do voo não possuía esta habilitação e o plano de voo foi preenchido em nome de outro piloto, este habilitado na aeronave.
Logo após a decolagem o piloto em comando declarou emergência e solicitou regresso pela cabeceira oposta, em seguida cancelou a emergência alegando ter solucionado a pane. Pouco tempo depois, o comandante chamou novamente a torre do aeroporto de Jundiaí e informou nova emergência, dessa vez retornando para pouso na mesma cabeceira a qual havia decolado. Ingressou desestabilizado na aproximação final vindo a colidir fatalmente contra o solo a aproximadamente 180 metros da cabeceira. Investigadores concluíram ao analisar um vídeo do acidente, que o piloto estava abaixo do rampa para pouso, havia ultrapassado o limite do eixo da pista e estava aumentando a inclinação da curva afim de corrigir a aproximação, o que possivelmente pode ter vindo a resultar em um cross controll stall (CENIPA, 2014),
O Cross Control Stall ocorre quando, em razão da ultrapassagem do eixo de aproximação, com intenção de manter a inclinação de asa constante, o piloto aplica o pedal para levar o nariz da aeronave na direção da pista, descoordenando o avião. Com a aeronave em curva, a aplicação do pedal leva o nariz para baixo e tende a aumentar a inclinação de asa, obrigando o piloto a inclinar o manche da aeronave no sentido contrário ao da curva e a puxá-lo para impedir que o nariz da aeronave desça. Nessa situação, a asa do lado de fora da curva apresenta velocidade superior à outra asa, aumentando a força e a amplitude necessária na aplicação dos comandos. A aplicação dos comandos acrescenta arrasto na aeronave, obrigando o aumento do ângulo de ataque para a manutenção da velocidade indicada e da razão de descida. O ângulo de ataque da aeronave aumenta até atingir o ângulo crítico, levando a um estol na asa que se encontra no raio interno da curva, por estar com menor velocidade e consequente menor sustentação (CENIPA, p 13, 2014).
Durante a leitura do CVR, conseguiu-se identificar ruído de variação de RPM logo após a decolagem, além disso foi possível ouvir a buzina de alerta do trem de pouso, significando que estava na posição guardado enquanto a aeronave estava com uma ou ambos manetes em marcha lenta. Também foi escutado o alerta do EGPWS em várias ocasiões.
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Os motores foram enviados e inspecionados na filial da fabricante em Sorocaba/SP e não foi encontrado indício de mal funcionamento, porém foi concluído que o motor esquerdo, no momento do acidente, desenvolvia mais potência do que o direito.
A aeronave possuía travas para que os manetes não se movimentassem, mesmo que o piloto retirasse as mãos delas, chamadas de controles de fricção. Contudo elas foram encontradas em posições diferentes, sendo a do motor esquerdo com a fricção no máximo e a do direito no mínimo. A época do acidente, constava no checklist o ajuste das fricções antes da decolagem (CENIPA, 2014).
Devido os motores não apresentarem nenhuma falha aparente, apontou-se o recuo inadvertido do manete direita e o cross controll stall como hipóteses para o acidente.
Nas conclusões atestou-se o fato de que a pouca experiência, a falta de instrução e da habilitação do comandante contribuíram para a acidente (CENIPA, 2014).
Figura 9 – Controles de friccção
Fonte: CENIPA, p. 12, 2014.
2.6.2 Prefixo VH-XMJ, Modelo C441, Ano de 2017
Baseado no relatório final, AO-2017-057 (ATSB, 2020).
Aeronave VH-XMJ, um Cessna 411 Conquest II fabricada no ano de 1980. O acidente ocorreu no aeroporto de Renmark (Austrália), durante voo de avaliação, possuindo dois tripulantes, e um inspetor de operações de voo13 (tradução nossa) da CASA a bordo. O
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tripulante sentado na esquerda passava por voo de reavaliação e o no assento da direita estava o piloto chefe da empresa.
Todos possuíam vasta experiência, o piloto em comando possuía 14.751 horas, o piloto chefe aproximadamente 5.000 horas e o FOI 12.725 horas. Os três também possuíam experiência no C441.
Segundo levantamento do ATSB (2020), a aeronave não possuía nenhuma pendência de manutenção ou documental, a meteorologia estava favorável ao voo e a aeronave dentro dos limites de peso e balanceamento. A pista atendia as necessidades do modelo acidentado.
Tratava-se de um voo com duplo propósito. O primeiro seria para o FOI analisar como o piloto chefe conduzia os voos de proficiência operacional14 (tradução nossa), com o intuito
de autorizá-lo como avaliador da empresa na aeronave C441. E o segundo seria avaliar o piloto no assento da esquerda, que já havia trabalhado na empresa e passava pelo OPC para retornar aos voos.
A aeronave não possuía nenhum gravador de voo, porém a investigação conseguiu coletar satisfatórias evidências através de ADS-B e de informações GPS transmitidas através de um dispositivo móvel que possuía o aplicativo OzRunways15 instalado.
O voo de avaliação começou no aeroporto de Adelaide, a aeronave subiu para 17.000 pés, voou na proa do fixo inicial do procedimento RNAV Z – GNSS do aeroporto de Renmark, onde realizaram algumas manobras como esperas, procedimento RNAV e para circular do procedimento, realizando pouso completo na cabeceira 25. Durante essas manobras não foram realizadas arremetidas monomotor. Após backtrack16, eles alinharam novamente e
mantiveram-se na posição por alguns instantes, logo após o piloto informou que iria iniciar a decolagem para mais algumas manobras no circuito de tráfego.
Após a decolagem, cruzando a altitude de 400 pés AGL, iniciou-se a exercício de monomotor simulado seguindo o manual de instrução e avaliação do operador da aeronave, ao analisar o rastreio do voo entendeu-se que o motor direto foi reduzido para simulação.
A performance de subida esperada e a velocidade alvo não foram atingidas durante o exercício e mesmo assim a simulação não foi abandonada, indicando que tais parâmetros e os riscos associados a eles não foram reconhecidos pelos pilotos.
14 Operational Proficiency Check (OPC). 15 Ferramenta de planejamento e navegação.
16 Retorno pela própria pista após o pouso da aeronave por falta de pista de táxi, até a intersecção para o estacionamento (CAMPOS, 2002).
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Consequentemente, após 40 segundos a aeronave perdeu o controle em voo devido assimetria de potência, vindo a colidir com o solo a 4 quilômetros do aeroporto de Renmark.
Não foram identificadas evidências de problemas mecânicos ou estruturais na aeronave, sendo assim, a performance desejada provavelmente não foi atingida devido ao método de execução da manobra ou a maneira como foram usados os comandos ou uma combinação de ambos os fatores.
Segundo o fabricante (ATSB, 2020), a manobra de simulação monomotor deveria ser realizada acima de 5.000 pés, enquanto o operador previa a manobra acima de 400 pés. Não seguir o manual da fabricante levou aos tripulantes não terem altitude suficiente para recuperar a aeronave da perda de controle em voo (ATSB, 2020).
2.6.3 Prefixo G-ILGW, Modelo C404, Ano de 1999
Baseado no relatório formal, 2/2001 (INGLATERRA, 1999).
Aeronave G-ILGW, Cessna 404 Titan, fabricada no ano de 1980. O acidente ocorreu próximo ao aeroporto de Glasglow (Escócia), durante um voo charter, possuindo dois tripulantes e nove passageiros a bordo.
Na época do acidente, apenas aeronaves homologadas para mais de nove passageiros e movidas a motores turbo-hélices ou jatos tinham a obrigação de possuir gravadores de voo. O modelo em questão possuía propulsão de dois motores a pistão, logo não possuía tais dispositivos.
Segundo a investigação (INGLATERRA, 1999), o piloto em comando possuía 4.190 horas totais, aproximadamente 2.200 horas voando bimotores Cessna e 173 no modelo 404. O segundo piloto possuía 2.033 totais e 93 horas no modelo 404. Como o co-piloto não havia passado por um voo de avaliação neste modelo de aeronave, não poderia atuar em voos onde fossem geradas receitas ao operador. Seu principal papel seria assessorar o comandante com fonia e administração, por isso o nome mais apropriado para sua função naquele momento seria “segundo piloto”.
A pista atendia as necessidades do modelo acidentado.
A ficha de peso e balanceamento foi destruída no incêndio e nenhuma cópia foi deixada no escritório da companhia. Os investigadores concluíram que na decolagem a aeronave deveria estar pesando entre 8,320 libras e 8,600 libras, sendo o último mais provável,
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indicando que a aeronave provavelmente se encontrava 200 libras acima do peso permitido (INGLATERRA, 1999).
Tratava-se de um voo fretado, entre os aeroportos de Glasglow (Escócia) e Arbedeen (Escócia) com propósito de transportar nove tripulantes de outra companhia aérea. O voo seguiria por regras instrumento (IFR) e a distância a ser percorrida era de aproximadamente 110 milhas náuticas.
Algumas testemunhas oculares declararam ouvir um barulho anormal vindo dos motores durante os procedimentos de solo, mais tarde a investigação concluiu que esse barulho estaria relacionado com a checagem prevista dos motores ou contaminação temporária de alguma das velas de ignição, logo não foram fatores contribuintes ao acidente. Todos os outros procedimentos em solo ocorreram dentro do esperado.
Os sobreviventes disseram que a decolagem ocorreu de maneira aparentemente normal e que após alguns segundos no ar, um barulho semelhante a um “estouro” vindo do motor direito foi ouvido, os tripulantes também voltaram seus olhares para tal motor nesse momento. Um dos passageiros testemunhou que a aeronave deveria estar a aproximadamente 200 pés de altura. A investigação estipulou que a aeronave deveria estar entre 100 pés e 300 pés de altura.
Depois de cerca de 8 segundos o comandante declarou emergência e não especificou qual emergência estava enfrentando, sendo assim evidenciou-se que ele não tinha certeza com o que estava lidando.
Testemunhas informaram que a aeronave teve grande deriva para a esquerda, indicando uma provável perda de potência no motor esquerdo, já que não havia vento forte de través no momento do acidente ou previsão de curva a esquerda na navegação. Também fora informado que a hélice do motor direito aparentava estar girando lentamente ou parada, vindo a crer que estivesse na posição “embandeirada”.
O comandante tentou retornar para a pista do aeroporto de procedência, porém ao curvar a direita acabou perdendo o controle da aeronave, entrando em estol e colidindo contra o terreno.
Por mais experiente que fosse o comandante, os indícios confusos de pane, como o barulho vindo do lado direito, a guinada para o lado esquerdo devido a perda de potência progressiva neste motor e a fase extremamente critica do voo, poderiam confundir seu instinto de reação ao lidar com a situação de emergência. Além disso, o tempo para diagnosticar a pane e tomar a correta decisão era muito pequeno.
Durante a perícia, concluiu-se que ambos os motores não produziam potência na hora do impacto, a hélice do motor direito encontrava-se na posição “embandeirada” e a hélice
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esquerda em “posição voo”. A seletora de combustível sofreu grandes danos no impacto, porém fora achada em uma posição que poderia indiciar que o comandante suspeitava de um problema no motor direito.
Ambos os motores foram analisados, não foram encontrados sinais de problemas mecânicos no motor direito, porém foram encontrados danos mecânicos severos no motor esquerdo.
Visto isso, com o motor esquerdo falhando e o direito com a hélice “embandeirada” a aeronave só poderia descer, tornando impraticável o regresso ao aeroporto de procedência.
Nas conclusões fora apresentado que, se ao invés de tentar o regresso a pista, o comandante tivesse optado por pousar em frente, talvez o final poderia ser outro. Mesmo que ainda pudesse haver risco de fogo e uma provável desaceleração longitudinal, a razão de descida poderia ser menor e as asas poderiam estar niveladas, tornando mais provável a sobrevivência de todos a bordo (INGLATERRA, 1999). De acordo com o manual da aeronave (INGLATERRA, 1999), em condições de pouso fora da pista, dependendo da configuração, a aeronave deslizaria por 800 pés até a parada completa e com danos mínimos.
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3 CONCLUSÃO
A presente pesquisa teve como principal objetivo compreender os fatores aerodinâmicos envolvidos na perda de controle de voo em bimotores e identificar fatores que se correlacionam através de análises de relatórios finais de acidentes.
Em um primeiro momento, a fim de fundamentar a pesquisa, foram buscadas estatísticas relacionando acidentes com bimotores leves e perda de controle em voo. Após isso, com foco em compreender melhor os fatores aerodinâmicos envolvendo tal situação, foram buscados materiais bibliográficos na língua portuguesa, quais foram poucos e em vasta maioria não abordavam o tema profundamente.
Foi-se então demonstrado os mínimos e recomendações de instruções para obtenção da licença de multimotores leves recomendadas pelo órgão regulador nacional.
Seguiu-se com a apresentação e análise de três relatórios finais de acidentes, onde foram usados como referência três diferentes tipos de aeronaves, culturas (países), situações de voo e espaçamento de no mínimo três anos entre as ocorrências.
Diante dos relatórios estudados e sem ignorar uma das principais filosofias do CIPAER a qual afirma “todo acidente aeronáutico resulta de vários eventos e nunca de uma causa isolada” (NSCA 3-3, 2013), conferiu-se que o elo em comum entre eles fora a mitigação de procedimentos padrões publicados pela fabricante da aeronave, incluindo os procedimentos de emergência e uso da lista de checagem (check-list).
O treinamento em simulador de voo, mesmo não sendo obrigatório em nenhuma das aeronaves estudadas, poderia ter conduzido cada uma das situações para um cenário muito melhor. É importante que o aviador visualize no simulador quais são as reações da aeronave a procedimentos não padrões e como mitigá-los pode levar a fatalidades.
Há grande necessidade de desde o início da carreira, quando na instrução elementar, seja massivamente instruído ao piloto aluno a importância de não desprezar o uso da lista de checagem, não inventar procedimentos aleatórios e não crer que a aeronave irá voar em situações onde o manual de operação do piloto afirma que ela não voará.
Conhecer a aerodinâmica envolvida em operação de aeronaves bimotoras leves, as limitações destas aeronaves, estar treinado e manter os procedimentos padrões são as chaves para não perder o controle da aeronave em voo.
Finalizo assim, sugerindo que sejam feitas futuras pesquisas mais profundas a respeito da instrução em bimotores leves no Brasil e estimulando que sejam criados mais materiais envolvendo o tema em nossa língua materna.
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REFERÊNCIAS
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ANEXO A - Direitos autorais - Lei nº 9.610, de 19 de fevereiro de 1998. Disposições preliminares
Presidência da República
Casa Civil
Subchefia para Assuntos Jurídicos
LEI Nº 9.610, DE 19 DE FEVEREIRO DE 1998.
Mensagem de veto Altera, atualiza e consolida a legislação sobre direitos autorais e dá outras providências.
O PRESIDENTE DA REPÚBLICA Faço saber que o Congresso Nacional decreta e eu sanciono a
seguinte Lei:
Título I
Disposições Preliminares
Art. 1º Esta Lei regula os direitos autorais, entendendo-se sob esta denominação os direitos de autor e os que lhes são conexos.
Art. 2º Os estrangeiros domiciliados no exterior gozarão da proteção assegurada nos acordos, convenções e tratados em vigor no Brasil.
Parágrafo único. Aplica-se o disposto nesta Lei aos nacionais ou pessoas domiciliadas em país que assegure aos brasileiros ou pessoas domiciliadas no Brasil a reciprocidade na proteção aos direitos autorais ou
equivalentes.
Art. 3º Os direitos autorais reputam-se, para os efeitos legais, bens móveis.
Art. 4º Interpretam-se restritivamente os negócios jurídicos sobre os direitos autorais. Art. 5º Para os efeitos desta Lei, considera-se:
I - publicação - o oferecimento de obra literária, artística ou científica ao conhecimento do público, com o consentimento do autor, ou de qualquer outro titular de direito de autor, por qualquer forma ou processo; II - transmissão ou emissão - a difusão de sons ou de sons e imagens, por meio de ondas radioelétricas; sinais de satélite; fio, cabo ou outro condutor; meios óticos ou qualquer outro processo eletromagnético; III - retransmissão - a emissão simultânea da transmissão de uma empresa por outra;
IV - distribuição - a colocação à disposição do público do original ou cópia de obras literárias, artísticas ou científicas, interpretações ou execuções fixadas e fonogramas, mediante a venda, locação ou qualquer outra forma de transferência de propriedade ou posse;
V - comunicação ao público - ato mediante o qual a obra é colocada ao alcance do público, por qualquer meio ou procedimento e que não consista na distribuição de exemplares;
VI - reprodução - a cópia de um ou vários exemplares de uma obra literária, artística ou científica ou de um fonograma, de qualquer forma tangível, incluindo qualquer armazenamento permanente ou temporário por meios eletrônicos ou qualquer outro meio de fixação que venha a ser desenvolvido;
VII - contrafação - a reprodução não autorizada; VIII - obra:
a) em co-autoria - quando é criada em comum, por dois ou mais autores;
b) anônima - quando não se indica o nome do autor, por sua vontade ou por ser desconhecido; c) pseudônima - quando o autor se oculta sob nome suposto;
d) inédita - a que não haja sido objeto de publicação; e) póstuma - a que se publique após a morte do autor; f) originária - a criação primígena;
g) derivada - a que, constituindo criação intelectual nova, resulta da transformação de obra originária; h) coletiva - a criada por iniciativa, organização e responsabilidade de uma pessoa física ou jurídica, que a publica sob seu nome ou marca e que é constituída pela participação de diferentes autores, cujas contribuições se fundem numa criação autônoma;
i) audiovisual - a que resulta da fixação de imagens com ou sem som, que tenha a finalidade de criar, por meio de sua reprodução, a impressão de movimento, independentemente dos processos de sua captação, do suporte usado inicial ou posteriormente para fixá-lo, bem como dos meios utilizados para sua veiculação; IX - fonograma - toda fixação de sons de uma execução ou interpretação ou de outros sons, ou de uma representação de sons que não seja uma fixação incluída em uma obra audiovisual;
X - editor - a pessoa física ou jurídica à qual se atribui o direito exclusivo de reprodução da obra e o dever de divulgá-la, nos limites previstos no contrato de edição;
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XI - produtor - a pessoa física ou jurídica que toma a iniciativa e tem a responsabilidade econômica da primeira fixação do fonograma ou da obra audiovisual, qualquer que seja a natureza do suporte utilizado; XII - radiodifusão - a transmissão sem fio, inclusive por satélites, de sons ou imagens e sons ou das representações desses, para recepção ao público e a transmissão de sinais codificados, quando os meios de decodificação sejam oferecidos ao público pelo organismo de radiodifusão ou com seu consentimento; XIII - artistas intérpretes ou executantes - todos os atores, cantores, músicos, bailarinos ou outras pessoas que representem um papel, cantem, recitem, declamem, interpretem ou executem em qualquer forma obras literárias ou artísticas ou expressões do folclore.
Art. 6º Não serão de domínio da União, dos Estados, do Distrito Federal ou dos Municípios as obras por eles simplesmente subvencionadas.
