UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA EDUARDO NOZA BIELLI
TECNOLOGIA E REDUÇÃO DE ACIDENTES NA AVIAÇÃO
Palhoça 2018
EDUARDO NOZA BIELLI
TECNOLOGIA E REDUÇÃO DE ACIDENTES NA AVIAÇÃO
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 2018
EDUARDO NOZA BIELLI
TECNOLOGIA E REDUÇÃO DE ACIDENTES NA AVIAÇÃO
Esta monografia foi julgada adequada à obtenção do título de Bacharel em Ciências Aeronáuticas e aprovada em sua forma final pelo Curso de Ciências Aeronáuticas, da Universidade do Sul de Santa Catarina.
Palhoça, 21 de junho de 2018
__________________________________________ Orientador: Prof. Joel Irineu Lohn, MSc.
__________________________________________
Dedico esse trabalho a minha mãe Paulina pelo apoio nos momentos em que eu pensei em desistir.
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus por ter me dado forças para ter chego até aqui, meu primo Julio Cesar Nozabieli, pois devido o seu incentivo em 2015 voltei a estudar, e a Elaine Trombeta por sua ajuda em matérias na qual tive dificuldade. Agradeço também a todos os professores e as demais pessoas que estiveram direta e indiretamente envolvidos na minha formação.
Nunca deixe ninguém dizer que você não pode fazer alguma coisa. Se você tem um sonho, tem que correr atrás dele. As pessoas não conseguem vencer, e dizem que você
também não vai vencer. Se quer alguma coisa, corre atrás.
RESUMO
Esta pesquisa teve como objetivo apresentar avanços tecnológicos na aviação. Esses avanços proporcionam voos mais rápido, mais longos, além de tornar os voos mais seguro. Entre os equipamentos apresentados, a caixa preta que durante a guerra ficou escondida, pois seu criador temia que, caísse em mãos erradas podendo ser usada para outros fins. Após a guerra foi apresentada a uma agencia reguladora, e com medo da invasão de privacidade no cockpit descartaram a ideia. Pouco tempo depois um acidente sem solução fez com que essa mesma agencia voltassem atrás, obrigando a instalação da caixa preta em todos os voos comerciais. Apresento também itens que facilitam a navegação aérea, como Piloto Automático, sistema de navegação por GPS, EFIS, os sistemas de segurança TCAS, utilizado para evitar colisões no ar, o Radar Meteorológico, que auxilia o piloto ao efetuar um desvio para evitar essas formações. Por fim a analise de dois casos, um acidente e um incidente, onde a tecnologia salvou centena de vidas, e outro onde um dos fatores contribuintes foi o uso inadequado da tecnologia.
ABSTRACT
This research resulted in the achievement of technological advances in aviation. The games provide faster, longer flights, in addition to making flights safer. Among the equipment presented, the black box during the war was hidden, its creator has its ability to capture the flippers. After the war a regulatory agency was introduced, and for fear of invasion of privacy no cockpit discarded an idea. Little time after one accident without solution caused the same agency to go back, needing a black box installation on all commercial flights. I also present items that facilitate an air navigation, such as Autopilot, GPS navigation system, EFIS, TCAS security systems, used to avoid collisions in the air, Meteorological Radar, which assists the pilot in making a move to avoid these formations. For example, case analysis, an incident and an incident, a life-saving technology, and another that one of the contributing factors was the inappropriate use of technology.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1- Flight Data Recorder (FDR) Cockpit Voice Recorder (CVR) ... 21
Figura 2 - Painel Boeing com sistema EFIS ... 23
Figura 3 - Lawrence Sperry e Emil Cachin ... 25
Figura 4 - Voo com interferência de vento ... 26
Figura 5 - Codificação de cores na tela radar ... 27
Figura 6 - Radar, Tipo cenário e Soluções ... 28
Figura 7 - Display TCAS II ... 30
Figura 8 - Geometria da colisão entre o Legacy-600 N600XL e o 737-800 PTR-GTD ... 33
LISTA DE TABELAS
LISTA DE SIGLAS
ANAC Agência Nacional de Aviação Civil
ADI Attitude Indicator
AT Aviso de Tráfego
ATC Air Traffic Control / Controle de tráfego aéreo
CENIPA Centro de Investigação e Prevenção de Acidentes Aeronáuticos CRM Corporate Resources Management / Crew Resources Management
CRT Cathodic Ray Tube
CVR Cockpit Voice Recorder
ECAM Electronic Centralised Aircraft Monitor EFIS Electronic Flight Instrument System
EICAS Engine Indicating and Crew Alerting System FAA Federal Aviation Administration
FDR Flight Data Recorder
GPS Global Position System
ICAO/OACI Organização da Aviação Civil Internacional IFR Instrument Flight Rules
LCD Liquid Crystal Display
MFD Multi-Function Display
NDB Non-Directional Beacon
NTSB National Transport Safety Board
PÉS Unidade de Medida
PFD Primary Flight Display
RA Resolution Advisory
TA Traffic Advisory
UTC Tempo Universal Coordenado
VFR Visual Flight Rules
GLOSSÁRIO
BEACON Dispositivo que transmite um Sinal Ultrassônico COCKPIT Cabine de pilotagem situada na dianteira da aeronave COTEJAR Repetir uma mensagem recebida
NOTAM Notice to Airmen / Informação ao Aeronavegante RNAV Rotas de Navegações Área
RNP Required Navigation Performance
RNP-AR Required Navigation Performance Authorization Required RVSM Reduced Vertical Separation Minimum
TCAS Traffic Collision Avoidance System
TILT Inclinação
TRANSPONDER Transmitter Responder WINDSHEAR Tesoura de Vento
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO... 14 1.1 PROBLEMA DA PESQUISA ... 15 1.2 OBJETIVOS ... 15 1.2.1 Objetivo Geral ... 15 1.2.2 Objetivos Específicos ... 15 1.3 JUSTIFICATIVA ... 16 1.4 METODOLOGIA... 17
1.4.1 Natureza da pesquisa e tipo de pesquisa ... 17
1.4.2 Materiais e métodos ... 17
1.4.3 Procedimentos de coleta de dados ... 17
1.4.4 Procedimentos de análise dos dados ... 18
1.5 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO ... 18
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 19
2.1 CAIXA PRETA ... 19
2.2 EFIS - ELECTRONIC FLIGHT INSTRUMENT SYSTEM ... 22
2.3 GPS – GLOBAL POSITION SISTEM ... 23
2.4 PILOTO AUTOMÁTICO ... 24
2.5 RADAR METEOROLÓGICO ... 26
2.6 TCAS – TRAFFIC COLLISION AVOIDANCE SYSTEM ... 28
2.7 ESTUDOS DE CASO: ACIDENTE GOL 1907 ... 30
2.8 ESTUDOS DE CASO: INCIDENTE EMIRATES EK-703 ... 33
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1 INTRODUÇÃO
Devido aos estudos e ao sonho de alçar voo em um objeto mais pesado que o ar, que Santos Dumont e os Irmãos Wright desenvolveram as primeiras aeronaves. Seus protótipos utilizavam à tecnologia que possuíam na época, porem era aperfeiçoada a cada dia.
Os aviões eram lentos, podiam chegar a 120km/h, não voavam mais de 3000mts de altura, além de serem frágeis e com autonomia capaz de alcançar apenas curtas distâncias.
A grande evolução tecnológica surgiu devido a primeira guerra, onde o número de aeronaves que era em torno de 10.000 saltou para mais de 177.000, tudo isso em apenas 4 anos. Acompanhado dessa grande evolução veio também a necessidade de melhorias, tornando as aeronaves mais velozes, com maior autonomia de voo, voando mais alto e com equipamentos para navegação e também comunicação.
Apesar da perda de muitas vidas com as guerras, grande parte da tecnológica que possuímos hoje advém das necessidades daquela época, que posteriormente foram adaptadas para o uso nos dias de hoje.
Com o fim da guerra as aeronaves ficaram por um tempo sem serventia. Foi quando começaram a utiliza-las para o transporte postal e cargas, posteriormente para o transporte de passageiro.
Antigamente acreditava-se que os avanços tecnológicos poderiam reduzir os acidentes aéreos próximos de zero. Porém, com o passar do tempo descobriram que isso não seria possível.
São muitos os fatores que podem contribuir para um acidente, então a ideia foi criar recomendações e normas, para que as mesmas situações não voltassem a se repetir. Portanto, para identificar fatores contribuintes de um acidente, é necessário descobrir o que pode ter acontecido minutos antes do acidente, foi onde surgiu à caixa preta.
Antes da sua invenção, era muito mais difícil encontrar as causas ou fatores contribuintes de um acidente. Era necessário a análise dos destroços da aeronave e na maioria das vezes, o resultado era inconclusivo.
Nas aeronaves equipadas com a caixa preta é possível analisar o cenário que precede o acidente. O sistema é composto de sensores que monitoram e gravam os sistemas da aeronave na caixa preta (FDR), e também um sistema que grava o áudio na cabine de comandos (CVR), caso ocorra o acidente, esses dados são analisados e após a conclusão a investigação, são emitidas recomendações para que acidentes da mesma natureza possam ser evitados.
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No decorrer desse trabalho, será apresentada a análise de dois casos semelhantes com desfechos diferentes, para exemplificar que, apesar da tecnologia, outros fatores podem contribuir para um acidente, e até mesmo a própria tecnologia, pode ser fator contribuinte caso não usada corretamente.
O curioso que ambos os casos as aeronaves possuíam tecnologias semelhantes, no entanto, os desfechos foram completamente diferentes.
É muito importante ressaltar que o CENIPA - órgão responsável pela prevenção e investigação de acidentes aéreos- não busca culpados, e sim descobrir os fatores contribuintes, e em posse dessas informações criar recomendações de segurança.
1.1 PROBLEMA DA PESQUISA
Porque alguns acidentes ocorrem e outros com o mesmo cenário são evitados? Devemos deixar tudo a cargo da tecnologia?
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo Geral
Conhecer melhor alguns dos equipamentos que deixam o voo mais seguro além de ajudarem na redução dos acidentes.
1.2.2 Objetivos Específicos
Analisar a evolução tecnológica no desenvolvimento de equipamentos utilizados para a segurança da aviação.
Verificar casos em que a tecnologia salvou vidas e casos que ela pode ter sido fator contribuinte do acidente.
Refletir sobre até que ponto a tecnologia empregada na aviação pode colaborar com a redução dos acidentes e questionar se os treinamentos para operar aeronaves tão complexas estão acompanhando toda essa evolução.
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1.3 JUSTIFICATIVA
O aprimoramento da tecnologia utilizada na aviação está em constante desenvolvimento, e é notório que, nem todos os projetos são bem-sucedidos. Serão abordados alguns itens que foram implantados nas aeronaves ao longo dos anos, nos quais ajudaram à reduzir os acidentes aéreos.
Inicialmente os voos utilizavam referências visuais para as navegações, utilizando mapas e bússolas. Entretanto, no período noturno ou acima das nuvens, era um desafio manter-se na rota pretendida manter-sem referências visuais com o solo.
Com a evolução tecnológica surgiram os voos por instrumento, que consiste em voar não utilizando referências visuais com o solo, e sim, equipamentos instalados no painel da aeronave, que captam sinais de rádio, (antenas de rádio instaladas no solo) mostrando a posição da aeronave nos instrumentos. Atualmente o mais utilizado é o sistema de GPS que utiliza satélites, também foram implantados sistemas de EFIS, que consiste em telas e não mais mostradores analógicos, onde a disposição das informações mais importantes ficam dentro do raio de visão do piloto.
A segurança de voo sempre foi um item primordial, e com o passar dos anos, e o aumento das frotas, vários equipamentos foram desenvolvidos para maior segurança no espaço aéreo. Serão apresentados equipamentos como, o radar, que consegue localizar as aeronaves em voo, o sistema de TCAS que permite que uma aeronave consiga ver a outra, radar meteorológico, que mostra o tamanho e a intensidade de uma formação de chuva a frente, e também o FDR conhecido como caixa preta, pois mesmo com todos esse aparato tecnológico os acidentes ainda acontecem, e infelizmente são raros os casos de acidentes com sobreviventes, tornando muitas vezes muito mais difícil a investigação das causas. O propósito da caixa preta era descobrir as causas do acidente, seja por falha humana, mecânica ou problemas externos (AERO MAGAZINE, 1998).
Após meados de 1960, o uso da caixa preta tornou-se obrigatório para todos os voos comerciais, e um dado interessante sobre ela é que sua cor não é preta como deduzida pelo nome, ela é pintada de laranja brilhante para facilitar sua localização (BBC BRASIL, 2014).
Essa pesquisa busca apresentar como a evolução tecnológica, desde a criação das aeronaves, tem ajudado na redução dos acidentes aeronáuticos, apresentando alguns desses equipamentos, e também nos fazer questionar até que ponto devemos confiar na tecnologia. Estamos totalmente preparados para lidar com todos esses sistemas complexos?
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1.4 METODOLOGIA
1.4.1 Natureza da pesquisa e tipo de pesquisa
A presente pesquisa caracteriza-se como explicativa, com procedimentos bibliográficos e documental, com abordagem qualitativa e quantitativa.
Uma pesquisa explicativa tem a preocupação de identificar fatores que possam determinar ou até mesmo contribuir para ocorrência dos fenômenos. Se trata de um tipo de pesquisa que aprofunda o conhecimento da realidade por explicar a razão, o porquê das coisas (GIL, p.42, 2002).
As pesquisas bibliográficas de acordo com MOTTA et al, (2013, p115) “É aquela que se desenvolve tentando explicar um problema a partir das teorias publicadas em diversos tipos de fontes: livros, artigos, manuais, enciclopédias, anais, meios eletrônicos etc.”
Também foram realizadas pesquisas documentais, que são semelhantes a bibliográficas, pois a coleta de dados é similar. O diferencial é dado pelo fato dos documentos utilizarem fontes primárias, que nesse caso serão extraídos de órgão governamentais, e agências reguladoras, aqui representados pela ANAC, FAA e NTSB.
A abordagem é qualitativa e quantitativa, pois de acordo com RAUEN, (2002 p.192) quando se determina um problema, é em função dele que o pesquisador escolhe o procedimento mais adequado, seja quantitativo, qualitativo ou misto. Em suma, o problema dita o método e não o inverso”. (RAUEN, 2002, p. 191)
1.4.2 Materiais e métodos
Os materiais provém de pesquisas documentais e bibliográficas. Os dados, foram extraídos de livros, sites de agências reguladoras e revistas eletrônicas ligadas à área da aviação. Foi utilizado o método histórico, que consiste na investigação dos acontecimentos, processos e instituições do passado, a fim de verificar sua influência na sociedade atual MOTTA et al, (2013, p95).
1.4.3 Procedimentos de coleta de dados
O procedimento de coleta de dados foi desenvolvido através da coleta das informações necessárias para a realização deste trabalho, sendo uma busca exaustiva por
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informações, tanto em sites brasileiros, como de outros países, assim como em sites de agências reguladoras e revistas eletrônicas, para garantir a veracidade dos dados coletados.
1.4.4 Procedimentos de análise dos dados
Após a coleta dos dados, foi feita análise do conteúdo e um resumo dos pontos mais importantes que serviram de base para esse trabalho, na qual abordam os avanços tecnológicos que ajudam na redução de acidentes aéreos e a análise de dois casos, onde um deles o mau uso da tecnologia ceifou diversas vidas.
1.5 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO
O trabalho foi dividido em três partes. Na primeira parte apresento os problemas da pesquisa, seus objetivos gerais e específicos, onde consiste em uma breve introdução do que será abordado.
Na segunda parte será apresentado o referencial teórico, evidenciando como a evolução tecnológica e alguns de seus equipamentos contribuíram na redução dos acidentes aéreos, juntamente com o estudo de caso, um acidente e um incidente, duas situações semelhantes onde uma delas culminou com o trágico desfecho onde vieram a falecer 154 pessoas.
E por fim, na terceira parte, as considerações finais, concluindo esse estudo e deixando algumas questões para futuras pesquisas.
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2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Com o passar dos anos e avanços tecnológicos, muitos trabalhadores perderam seus empregos para a automação, e na aviação não é diferente.
Antigamente, as aeronaves comerciais fabricadas antes de 1980, possuíam uma posição no cockpit destinada ao engenheiro de voo. O engenheiro de voo possuía as mesmas habilidades e treinamento do piloto. Contudo, nessa posição, ele não voava o avião, mas sua função era efetuar os cálculos de combustível, cálculos referentes a rota, cálculos de velocidade, entre outros. Hoje esses cálculos são efetuados pelos computadores, com maior agilidade, dispensando a necessidade do engenheiro de voo no cockpit.
Acompanhando o avanço tecnológico, os aviões tiveram seus sistemas aprimorados dando uma maior segurança aos voos, onde alguns desses sistemas serão apresentados. (Zwerdling, 2014)
2.1 CAIXA PRETA
Como sabemos, a caixa preta não é preta, e sim laranja brilhante, mas de onde veio esse nome? Essa é uma pergunta que muitos de nós fazemos.
A possível explicação desse nome é porque o equipamento registrava os dados em uma caixa com filme fotográfico. Como antigas máquinas fotográficas de filme possuíam um compartimento interno totalmente escuro, daí o nome.
Foi por volta de 1939, que o engenheiro François Hussenot, desenvolveu o equipamento capaz de fazer registros do voo. Era um equipamento capaz de capturar os parâmetros do voo como altitude, velocidade do ar e a posição dos controles no cockpit.
Em 1940 o protótipo de Hussenot foi escondido devido a guerra, pois ele acreditava que essa tecnologia poderia cair nas mãos da Alemanha. Após a guerra, a tecnologia para gravar os dados do voo se tornou mais comum, e alguns dispositivos ainda usavam filme fotográfico e outros utilizavam carretéis de papel metálico.
Apesar dos dados do voo serem gravados, não se tinha qualquer tipo de gravação de áudio nessa época.
No início de 1952, foi criado o primeiro avião comercial à jato do mundo, o de Havilland Comet. Porém, após quatro anos e vários acidentes, todas as unidades produzidas foram proibidas de voar até que se soubesse os motivos dos acidentes.
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Em 1953, David Warren um pesquisador australiano de Melbourne, foi convidado a ajudar a encontrar falhas que vinham ocorrendo no Comet. Sua ideia era conseguir informações dos últimos minutos do voo para tentar descobrir o que pudera causar o acidente e ajudar a prevenir novos acidentes.
Em 1957 foram feitos os primeiros protótipos, eram chamadas, “Unidade de Memória de Voo”, e podiam gravar até quatro horas de voz e dados referentes aos instrumentos, tudo gravado em uma folha de aço.
Apesar da Austrália ter sido o primeiro país a exigir que os aviões comerciais tivessem esse dispositivo, no passado ele foi rejeitado por questões de privacidade. Essa exigência veio após o acidente do Fokker F27 em 1960 em Queensland, onde não se pôde determinar a causa no acidente. Na ocasião morreram 25 passageiros e 4 tripulantes. Foi então que o país tornou obrigatório para todos os voos comerciais equipamentos para gravação de áudio e dados dos voos.
Inicialmente a caixa preta era instalada no cockpit das aeronaves. Porém na maioria das vezes, o impacto mais forte era na parte dianteira da aeronave e os dados não podiam ser recuperados. Após alguns estudos, decidiram então que o melhor local seria na calda da aeronave, pois se sugere que a força do impacto seja menor. (AERO MAGAZINE, 1998).
Na figura 1 vemos como é instalada a caixa preta na cauda do avião, que na verdade são duas, uma é o CVR Cockpit Voice Recorder, que grava o áudio, e o FDR Flight Data Recorder, que registra os dados dos voos.
Esses equipamentos são obrigatoriamente instalados nas frotas de aviões comerciais e alguns jatos executivos. No caso dos jatos executivos depende do ano, modelo e número de assentos. O Regulamento Brasileiro de Aviação Civil é quem dita as regras, nesse caso RBAC 121 onde na página 85, subparte 121.343 Gravador de dados de voo, podemos encontrar toda regulamentação obrigatória para instalação desse equipamento (RBAC 121, 2012, p85-96).
Conforme descrito na Tabela 1, cada equipamento é equipado com um localizador Beacon subaquático para ajudar na localização quando submerso a água, transmitindo um sinal que é detectado por receptores especiais na frequência de 37,5Khz tendo capacidade de transmitir a profundidade de 14000 pés.
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Figura 1- Flight Data Recorder (FDR) Cockpit Voice Recorder (CVR)
Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Flight_recorder Acesso em 08 mar. 2018.
Na tabela 1 temos um comparativo com as especificações do FDR e do CVR.
Tabela 1- FDR e CVR Especificações
FDR CVR
Tempo Gravação 25hr continuas Tempo Gravação 30 minutos contínuos, 2 horas
para unidades digitais
Numero de parâmetros 18-1000+ Numero de Canais 4
Tolerância de Impacto 3400Gs / 6.5 ms Tolerância de Impacto 3400Gs / 6.5 ms
Resistencia a agua Submerso 20.000ft Resistencia a agua Submerso 20.000ft
Localizador subaquático
Freq. 37.5Khz
Bateria 6 anos, após ativada 30 dias
Localizador subaquático
Freq. 37.5Khz
Bateria 6 anos, após ativada 30 dias
Fonte: https://www.ntsb.gov/news/Pages/cvr_fdr.aspx Acesso 08 mar. 2018 (Adaptada pelo autor).
“Tanto o Flight Data Recorder (FDR) quanto o Cockpit Voice Recorder (CVR) provaram ser ferramentas valiosas no processo de investigação de acidentes. Eles podem fornecer informações que podem ser difíceis ou impossíveis de serem obtidas por outros meios. Quando usado em conjunto com outras informações obtidas na investigação, os gravadores estão desempenhando um papel cada vez maior na determinação da causa provável de um acidente de aeronave.” (NTSB, Cockpit Voice Recorders (CVR) and Flight Data Recorders (FDR), 2013. Tradução nossa).
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2.2 EFIS - ELECTRONIC FLIGHT INSTRUMENT SYSTEM
O EFIS é um sistema eletrônico dos instrumentos de voo, onde a exibição é eletrônica e não mais eletromecânica. O sistema EFIS normalmente é composto por uma tela primária (PFD), uma tela de múltiplas funções (MFD) e uma tela com informações do sistema e alertas dos motores (EICAS) ou monitoramento eletrônico centralizado da aeronave (ECAM) e os primeiros modelos utilizavam telas CRT e atualmente são utilizadas telas de cristal liquido (LCD) pois são mais leves e ocupam menos espaço.
Os primeiros instrumentos a serem substituídos pelo EFIS foram attitude director indicator (ADI) e horizontal situation indicator.
A instalação depende de cada tipo de aeronave. Temos como exemplo uma aeronave de pequeno porte onde pode-se ter uma tela, e uma aeronave de grande porte podendo ter seis ou até mais telas.
O PFD apresenta os instrumentos primários de voo, instrumentos de navegação (GPS), podendo também exibir outras informações do sistema.
A exibição das informações difere dos instrumentos convencionais não só pelo formato, mas como a forma que são exibidas. Por exemplo: o horizonte artificial é maior que nos instrumentos convencionais. A velocidade aerodinâmica e as indicações de altitude são representadas em mostradores de fita vertical, dos lados direito e esquerdo do PFD. O indicador de velocidade vertical tem uma apresentação analógica. Já os instrumentos de navegação são exibidos na metade inferior do PFD.
O piloto deve estar familiarizado com o sistema para poder interpretar corretamente os instrumentos, tanto de voo quanto navegação. Saber selecionar os modos de apresentação essenciais, modos de voo, comunicação e navegação.
O MFD é uma tela com múltiplas funções, onde podemos ter informações de navegação, clima, radar meteorológico, entre outras funções.
O EICAS ou ECAM, exibem informações sobre os sistemas da aeronave, sistema elétrico e de combustível, sistemas hidráulicos. Nele monitora-se os sistemas da aeronave e os alertas.
Aeronaves de grande porte com múltiplas telas, caso ocorra falha em uma delas, podemos mover o sistema para outras telas, como por exemplo, se o PFD parar de funcionar podemos mover suas informações para a tela do MFD, ou para o EICAS/ECAM.
EICAS e ECAM são sistemas com funções semelhantes. O que difere uma da outra é o fabricante, um é utilizado em aeronaves da Boeing e outro da Airbus.
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Todo o sistema é feito pensando em exibir as informações mais relevantes dentro do raio de visão do piloto, evitando distrações, além das anormalidades nos parâmetros serem facilmente identificadas.
Figura 2 - Painel Boeing com sistema EFIS
Fonte: http://www.airliners.net/photo/Delta-Air-Lines/Boeing-777-232-ER/1248765 Acesso em 13 mar. 2018
2.3 GPS – GLOBAL POSITION SISTEM
Foi em fevereiro de 1994 que a FAA homologou o uso do GPS para a navegação IFR, e 20 anos depois, ele se tornou a forma dominante da navegação em voos IFR.
E o que isso significa?
Antes do GPS eram utilizadas antenas que emitiam sinais para que as aeronaves se localizassem, os antigos NDB e VOR. Tais equipamentos ainda se encontram em funcionamento em alguns aeroportos do Brasil. Porém, esses sistemas tinham algumas limitações como o alcance do sinal, precisão, além do seu alto custo, tanto para a construção e para manter esses sistemas funcionando.
Com o uso do GPS, os aeroportos que antigamente não tinham procedimentos de precisão, hoje podem atender melhor os voos e sem os altos custos que teriam na implantação e manutenção de equipamentos rádio; o aeroporto de Joinville – SC é um exemplo:
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No caso de Joinville, foram elaborados procedimentos RNP-AR para as duas cabeceiras do aeroporto. No entanto, o maior ganho operacional será para as aproximações na pista 15, que contarão com guia vertical, com mínimos operacionais menores - de 600 para 300 pés -, e as aeronaves não mais precisarão tentar o pouso em condições desfavoráveis de vento de cauda.
O superintendente Lauro Carneiro de Loyola, Rones Rubens Heidemann, explica que o terminal aumentará significativamente a sua acessibilidade e segurança operacional. A expectativa é que a operação RNP-AR em Joinville diminua o cancelamento de voos e aumente a confiança das empresas aéreas e dos passageiros, de modo que a utilização desse aeroporto possa aumentar a cada ano, trazendo maior desenvolvimento para a cidade e mais benefícios para toda a população.
(INFRAERO,2017).
O sistema acima mencionado RNP, é um sistema que utiliza tanto sinal do GPS como outros equipamentos que auxiliam na trajetória da aeronave. Esses equipamentos servem para monitorar e alertar caso a aeronave venha sair da rota pretendida, e para isso é necessário que a aeronave tenha sistemas que possam monitorar e alertar os desvios da rota. De acordo com a ANAC:
Existem dois tipos de especificações de navegação:
a) Required navigation performance (RNP) specification: especificação de navegação baseada em um sistema de navegação de área que inclui a obrigatoriedade da aeronave possuir sistema de monitoramento e alerta de desvios da rota. Tais rotas são designadas pelos prefixos RNP; e b) Area navigation (RNAV) specification: especificação de navegação aérea que permite a operação da aeronave em uma trajetória específica baseado em auxílios de terra, constelação de satélites ou equipamentos inerciais embarcados, a capacidade RNAV pode ser alcançada com uma ou com a combinação das tecnologias citadas. Esta especificação não inclui a obrigatoriedade da aeronave possuir sistema de monitoramento e alerta de desvios da rota. Tais rotas são designadas pelos prefixos RNAV. (ANAC, IS 91-001, 2017 p 2).
No estudo de caso, será mencionado como esse sistema pode ter contribuído com o do acidente Gol 1907.
2.4 PILOTO AUTOMÁTICO
A invenção do piloto automático foi apresentada em 18 de junho de 1914 por Lawrence Sperry. Um estabilizador giroscópico ligado aos controles da aeronave faziam com que o voo ficasse mais estável, sendo possível o avião voar sem que o piloto estivesse que com a mão no manche do avião.
Durante a demonstração de seu invento, estavam na aeronave Lawrence e seu mecânico Emil Cachin. No voo de demonstração, ao passarem pela primeira vez em frente aos jurados, Lawrence tirou as mãos do manche e passou com elas levantadas. Na segunda passagem, ainda com as mãos levantadas, Emil caminhou sobre a fuselagem cerca de 7 metros. A asa momentaneamente se inclinou devido a mudança de peso, e imediatamente o giroscópio
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corrigiu a mudança de atitude continuando suavemente com o voo. Na terceira passagem estava Lawrence e Emil, um em cada asa e o assento do piloto estava vazio, e a aeronave mantinha seu voo estabilizado e nivelado. (SCHECK, 2017)
Figura 3 - Lawrence Sperry e Emil Cachin
Fonte: http://www.historynet.com/lawrence-sperry-autopilot-inventor-and-aviation-innovator.htm Acesso em 14 fev. 2018
O invento de Lawrence além fazer com que o voo se tornasse mais suave, fazia com que a aeronave se mantivesse voando sem que o piloto precisasse segurar os comandos. Naquela época era necessário configurar o avião com a proa desejada e o piloto automático mantinha o avião voando em linha reta. Entretanto, se estivesse ventando lateralmente por exemplo, o avião sairia da rota pretendida.
Na figura 4, temos um exemplo do voo pretendido de A para B. Com a interferência de vento a aeronave iria para o ponto C, pois o sistema mantinha o voo reto e essa interferência causada pelo vento não era corrigido sozinho. Hoje, o sistema de piloto automático aliado aos demais sistemas da aeronave, inclusive GPS, faz todas essas correções de vento mantendo o voo para o destino pretendido, apenas incluindo os dados da rota no seu sistema de voo.
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Figura 4 - Voo com interferência de vento
Fonte: Elaborado pelo autor, 2018.
2.5 RADAR METEOROLÓGICO
Como boa parte do aparato tecnológico que temos hoje, sejam os embarcados nas aeronaves ou seja itens mais simples que temos em nossas casas, como a internet e forno de micro ondas, ambas tecnologias originaram se na época das guerras.
O radar meteorológico não é diferente. Ele surgiu dos radares que eram utilizados para rastrear aeronaves em voo, geralmente para localizar aeronaves inimigas. Porém, em dias de chuva, tempestades, granizo e até neve os sinais dos radares retornavam com ruídos, e esses ruídos causavam interferências atrapalhando o rastreamento das aeronaves.
Ao estudar esses ruídos, os engenheiros descobriram que essas interferências eram causadas por formações de tempestade, precipitações e até mesmo gelo.
Com essa nova descoberta, conseguiram filtrar esses ruídos para não terem problemas de rastrear aeronaves devido ao clima, e com isso, os engenheiros enxergaram a possibilidade de obter informações não somente das aeronaves, mas também, poderiam criar um radar que fosse capaz de observar as condições meteorológicas.
Hoje, além dos radares meteorológicos que temos em solo, temos também os radares que estão embarcados nas aeronaves. Normalmente no nariz do avião temos a antena, que transmite os dados para um computador que vai processar as informações e exibi-los em uma tela. Essas indicações se diferenciam por cores de acordo com sua intensidade, e atualmente, alguns sistemas já são capazes de prever até windshear. (LEMOS, 2012)
O radar meteorológico nas aeronaves possui um controle de tilt, que é o ajuste do ângulo da antena que fica no nariz da aeronave. Esse ajuste se dá em função da mudança do ângulo nos pousos e decolagens, onde o nariz da aeronave não está apontando para o horizonte.
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Durante o pouso, caso ele não seja ajustado, poderá refletir sinal no solo. Independente da fase do voo deve-se fazer o ajuste para não ter falsas indicações na tela.
Em uma aeronave, geralmente a tela radar é semelhante a figura 5. Level 0 preto, é o fundo da tela (quando não temos nenhuma formação) Level 1 verde - fraco.
Level 2 amarelo - moderado.
Level 3 vermelho - forte ou muito forte. Level 4 magenta - intenso ou extremo
Figura 5 - Codificação de cores na tela radar
Fonte: http://avstop.com/ac/Advanced_Avionics_Handbook/5-10.html Acesso em 05 mar. 2018.
O índice de acidentes aéreos causados pelo mau tempo, tem um uma porcentagem muito baixa. Supõem se que esse baixo índice caracteriza-se pela eficiência do uso de radares, tanto em voo quanto em solo, pois antes mesmo de decolar é possível analisar as condições climáticas na rota pretendida, e mesmo durante o voo, em caso de uma formação de tempestade severa, pode ser solicitado ao ATC um desvio para evitar essas formações. (Wentzel, 2017)
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Figura 6 - Radar, Tipo cenário e Soluções
Fonte: https://www.skybrary.aero/index.php/Weather_Radar:_Storm_Avoidance Acesso em 05 mar. 2018.
Podemos analisar na figura 6, que a rota mais curta seria rota A. Contudo, temos uma indicação do que seria uma tela radar em vermelho, indicando uma formação forte ou muito forte. Nessas condições, o piloto teria mais três opções para cruzar essa formação. Cabe ao piloto solicitar ao controle de trafego aéreo o desvio para evitar as formações. O controle irá analisar as aeronaves que estejam voando próximas a rota pretendida e dará a autorização para que seja feito o desvio.
Usando a figura 6 como exemplo, caso esteja com pouco combustível, a opção mais viável seria a rota B onde tem-se uma formação moderada. É possível deparar-se com um pouco de turbulência, mas ainda assim, evitaria formação mais severa.
Se não tiver restrição devido ao combustível, podendo prolongar um pouco o tempo de voo, tem-se as rotas C e D uma à direita outra à esquerda, onde a formação é mais fraca. Nesse caso, a melhor escolha seria a rota que não causasse transtornos as outras aeronaves. (STORM AVOIDANCE, 2016).
2.6 TCAS – TRAFFIC COLLISION AVOIDANCE SYSTEM
Com intuito de alertar e prevenir colisões em voo a FAA e autoridades de Aviação civil de outros países, junto com a indústria da aviação, após extensiva análise, desenvolveram o sistema que alerta e previne colisões de aeronaves em voo.
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É um dispositivo que funciona independente do controle de tráfego aéreo (ATC). O ATC é feito em solo por controladores de voo que possuem telas radares e as informações sobre níveis de voos e rotas das aeronaves.
Todos os tipos de TCAS fornecem aviso de alerta, ameaça ou colisão e na tela é possível observar as aeronaves que estão voando próximas.
Atualmente, existem os modelos TCAS I e II. O primeiro modelo fornece aviso de tráfego (AT) auxiliando o piloto na visualização de uma aeronave muito próxima.
O TCAS I é obrigatório nos EUA para aeronaves de passageiros movidas à turbina com mais de 10 assentos e menos de 31 (excluindo piloto e copiloto). Também sendo instalado em aviões da aviação geral e helicópteros.
Já o modelo TCAS II fornece avisos de resolução (RA), fornecendo informações de manobras verticais para manter ou aumentar a separação entre as aeronaves. No caso de uma possível colisão, ambas aeronaves equipadas com TCAS II serão orientadas a efetuar manobras para evitar uma possível colisão.
Nos EUA todas aeronaves comerciais com mais de 30 assentos e peso de decolagem superior a 33,000lbs são obrigadas a ter o TCAS II instalado. O Brasil segue os padrões da ICAO diferentemente dos EUA que segue os padrões da FAA. Nesse caso, no Brasil as exigências são maiores, pois a obrigatoriedade é para aeronaves com mais de 19 assentos, e o peso de decolagem superior a 12,500lbs, onde nos EUA são 30 assentos e peso de decolagem 33,000lbs. Um dado importante é que embora não seja obrigatório seu uso na aviação geral, muitas aeronaves à turbina e alguns helicópteros estejam equipados com o TCAS II, tudo isso visando a segurança aérea.
O TCAS trabalha em conjunto com o transponder instalado na aeronave, e cada aeronave ao receber a autorização de voo recebe um código para ser acoplado no transponder. Esse número é o que vai identificar a aeronave na tela radar do controlador de voo e emitirá sinais para que outras aeronaves equipadas com o TCAS possa identificar outras aeronaves. Infelizmente, apenas o TCAS II fornece os avisos para manobras em caso de uma possível colisão. Os modelos TCAS I apenas informam uma possível colisão, mas a decisão de qual manobra efetuar é do piloto, diferente do modelo II que irá fornecer um sinal sonoro individual para cada aeronave, informando qual deve subir e qual deve descer para evitar colisão.
Infelizmente, o TCAS não fornecerá informações de outra aeronave caso ela não esteja equipada com transponder, ou se o mesmo estiver desligado ou inoperante. (TCAS II INTRODUCTION, 2011).
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Figura 7 - Display TCAS II
Fonte: http://www.avionics.sciary.com/tcas_ii Acesso em 08 fev. 2018.
Além dos códigos que são fornecidos pelo ATC antes de cada voo, existem três códigos universais para serem usados em situações distintas, com intuito de alertar o controlador de voo nos casos de: Interferência ilícita (sequestro) 7500, falha de comunicação 7600 e emergência ou interceptação 7700. (BIANCHINI, 2014).
2.7 ESTUDOS DE CASO: ACIDENTE GOL 1907
Segundo o relatório final CENIPA (A-022/2008), o acidente aconteceu no dia 29 de setembro de 2006, em uma rota operada pela cia Gol que saía de Manaus (SBEG - Aeroporto Internacional Eduardo Gomes, em Manaus – AM) para o Aeroporto do Galeão no Rio de Janeiro, e faria uma escala técnica em Brasília (SBBR). Na ocasião eram transportados 6 tripulantes e 148 passageiros.
A outra aeronave envolvida no acidente era um EMB-135J Legacy. Um jato executivo da aviação geral que tinha decolado de São José dos Campos – SP (SBSJ) com destino à Manaus (SBEG) e posteriormente seguiria para Flórida – EUA (KFLL).
A aeronave operada pela Gol era um B737-8EH. A aeronave foi fabricada em 2006 pela empresa Boeing e estava com 162 ciclos totais (decolagens e pousos), num total de 202 horas e 28 minutos. O piloto em comando, tinha um total de 15.498:53 horas, sendo 13.521:20 horas, em aeronaves da família B737. O segundo piloto tinha 3.981:14 horas, e nesse tipo de equipamento um total de 3.081:15.
O Legacy foi adquirido por uma empresa Americana a ExcelAire, fabricado em 2006 pela Brasileira EMBRAER. Estava com 11 ciclos totais (decolagens e pousos), somando
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um total de 19 horas e 03 minutos voadas. O primeiro piloto tinha um total de 9.388:10 horas e 05:35 no equipamento, e o segundo piloto com 6.400:00 totais e no equipamento 3:30.
De acordo com o parecer do relatório da investigação, as condições meteorológicas no dia do acidente eram boas.
A separação ocorria em condições RVSM (Reduced Vertical Separation Minimums), sistema que fora apresentado no tópico 2.3.
O voo do Legacy iniciou em São José (SBSJ), cujo plano de voo apresentado pelos pilotos tinha como nível de voo inicial FL370 e após Brasília FL360. Porém, devido a fraseologia da língua inglesa, o solo de São José falhou ao transmitir corretamente as informações da autorização do plano de voo, e os pilotos entenderam estar autorizado o nível FL370 em todo o voo.
Uma informação importante é que após a decolagem, os pilotos do Legacy voltaram suas atenções para o notebook para calcularem se conseguiriam efetuar o pouso em Manaus, pois minutos antes da decolagem consultaram o NOTAM, onde constava uma restrição no total disponível da pista para pouso. Enquanto um fazia uso do notebook o outro piloto tentava adicionar informações ao sistema do avião, e devida pouca experiência no equipamento, acabou desligando o transponder inadvertidamente. O desligamento do transponder faz com que a aeronave não seja identificada pelo TCAS.
O Gol possuía plano de voo repetitivo para o nível FL410. No entanto, solicitou como nível final FL370, e todas as instruções foram cumpridas conforme previsto até ultimo contato às 19:52 UTC.
Às 18:55 UTC o Legacy bloqueou (sobrevoo) à vertical de Brasília, e prosseguiu na UZ6 mantendo o nível de voo FL370, nível incorreto para proa na qual estavam voando. O correto seria utilizar FL380 ou FL360, porém, o erro não foi percebido pelos controladores. As informações na tela radar era do radar 3D, que não pode ser usado para separação vertical em operações RVSM. Nesse caso, a separação deveria ter sido de 2000FT entre aeronaves na rota.
Às 19:26 o ACC BS (Centro Brasília) tentou contato com Legacy mas não obtém resposta. Segundos após, enviou uma nova mensagem solicitando que seja feita troca de frequência para 135.9, porém, o Legacy não responde. O controlador mesmo sem saber se a mensagem foi recebida não toma nenhuma outra providência.
Como o Legacy não tinha recebido a mensagem para troca de frequência para 135.9, eles mantiveram a última frequência que era 125.05 e de acordo com o relatório do CENIPA temos a seguinte informação:
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após o acidente, foi notada, no FL370 e na aerovia UZ6, a perda de contato com o ACC- BS a partir de 100 NM do VOR BRS, utilizando a frequência 125.05 MHz. Dessa forma, verifica-se que houve falha operacional e organizacional do ACC-BS ao atribuir essa frequência ao N600XL no trecho em que não era possível sua recepção. É importante ressaltar que a frequência 135.90 MHz, prevista para o setor 7, é operacional em todo o trajeto da aerovia UZ6.
Ainda, conforme o mesmo relatório, os registros de manutenção dos transmissores e receptores do Centro Brasília apresentaram falhas de funcionamento, deixando algumas frequências inoperantes no dia do acidente.
Os pilotos do Legacy das 19:48:16 às 19:52:59 efetuaram 12 tentativas de contato com o centro, todas sem resposta.
E mais uma falha é encontrada. Nas cartas Jeppesen constava uma frequência que não estava prevista nas cartas Brasileiras em vigor. Às 19:53:39 UTC o Legacy consegue ouvir um chamado do centro, porém, a mensagem não ficou clara, onde os pilotos tentaram mais 7 chamados até às 19:56:53, e às 19:56:54 aconteceu a colisão.
Após a colisão, os pilotos do Legacy declararam emergência e continuaram tentando contato pelo rádio até que conseguiram contato com um avião cargueiro que ajudou nas comunicações para pouso no aeródromo do Campo de Provas Brig. Veloso (SBCC). O pouso ocorreu às 20:23:00 UTC, cujo pouso foi bem-sucedido e a aeronave era pilotada pelo segundo piloto em comando.
O centro Brasília voltou a receber o sinal do transponder às 20:02 UTC após a colisão.
Outra observação importante é que ambas aeronaves mantiveram rigorosamente o nível, e o eixo da aerovia.
Infelizmente nesse caso, toda tecnologia foi apenas mais um fator contribuinte para esse desfecho trágico. De acordo com a Figura 8 o Gol e o Legacy voavam exatamente no mesmo nível.
De acordo com o estudo do choque, acredita-se que as aeronaves estavam deslocadas do centro da aerovia à uma distância aproximada de 14,24mts (cada aeronave). Para termos uma ideia do quão próximos estavam, o Legacy tem uma envergadura de 21,17mts.
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Figura 8 - Geometria da colisão entre o Legacy-600 N600XL e o 737-800 PTR-GTD
Fonte: A-022/CENIPA/2008, 2006, p26.
2.8 ESTUDOS DE CASO: INCIDENTE EMIRATES EK-703
De acordo com Hradecky (2016), o incidente ocorreu em 14 de julho de 2017, envolvendo um Airbus A380 da companhia Emirates. O voo era EK-703 de Dubai para Ilhas Mauritius. O A380 estava em voo de cruzeiro mantendo FL400 e estava cerca de 160 milhas náuticas ao norte das Ilhas Mauritius, quando o controlador (ATC) alertou a tripulação de um trafego na rota oposta que foi liberado a subir até o nível FL370, e na sequência autorizou o A380 a descer até o nível de voo FL380. O piloto cotejou a mensagem informando que estavam liberados descer até o nível FL360, e o controle não fez a correção que seria o nível de voo FL380.
O voo que inicialmente foi liberado pelo controlador a subir até o FL370 era o A330 da companhia Air Seychelles, que fazia o voo HM-54 das Ilhas Mauritius para Ilha Seychelles, e estava cruzando FL330, quando o Emirates foi autorizado descer até FL380.
A figura 9 demonstra a trajetória do voo com respectivo horário e os níveis de voo, e também é possível ver a manobra que foi efetuada para se distanciar da outra aeronave.
Ambos os pilotos tinham informações uns dos outros em seus equipamentos de TCAS, quando receberam a mensagem de resolution advisory (RA), que consiste em uma mensagem de áudio que indicava qual manobra cada aeronave devia efetuar para que mantivessem uma distância segura uma da outra. Esse alerta do TCAS fez com que ambas as aeronaves mantivessem uma separação de 7.5 milhas náuticas uma da outra. No momento estavam cruzando o FL360 e a separação vertical era aproximadamente 4 milhas náuticas onde posteriormente a separação voltou a ser de 7.5 que é a prevista para rota.
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Nesse caso o incidente não se transformou em um acidente por dois motivos: primeiro porque a tecnologia alertou os pilotos do eminente perigo, e segundo pelo uso correto do equipamento, onde foram seguidos todos os procedimentos previstos.
Figura 9 - Flight trajectories, Voo Emirates EK-703
Fonte: Hradecky (2016)
Em um caso semelhante envolvendo um avião de passageiros e um cargueiro da DHL, o desfecho foi outro.
Na ocasião o controlador estava com problemas em transferir uma das aeronaves para outro centro de controle e instruiu ao avião de passageiros a descer para nível de voo FL350 com intenção de manter a separação vertical em relação ao DHL.
Como no caso do voo da Emirates os pilotos também receberam o resolution advisory (RA), onde os pilotos do DHL cumpriram o informado pelo sistema do TCAS iniciando a descida, porém, a outra aeronave que estava descendo por instrução do controlador não só manteve a sua descida, como incrementou o ângulo de descida, a informação do TCAS era para subir (nesse caso prevalece a mensagem do TCAS). Com informações divergentes, o piloto ignorou o aviso do TCAS que informava que deveriam subir e resolveu seguir a instrução do controlador. Segundos antes da colisão, os pilotos viram o que estava prestes a acontecer, mas não tiveram tempo de efetuar uma manobra e acabaram se chocando no ar. (BFU, 2004)
Apesar de tudo, a evolução tecnológica deixou o voo mais seguro, e para os pilotos uma carga de trabalho menor, com equipamentos que facilitam a tomada de decisão. Além disso, boa parte do aparato tecnológico embarcado nas aeronaves é pensando na segurança do voo, tentando mitigar ao máximo os riscos de um acidente.
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3 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Em pouco mais de cem anos, a aviação passou por várias mudanças, e nessa pesquisa foram coletadas informações dos órgãos reguladores, e sites dos fabricantes, possibilitando um conhecimento mais aprofundado dos avanços tecnológicos e equipamentos que contribuem na redução dos acidentes aéreos.
Com a analise dos relatórios de investigação, foi possível identificar os fatores determinantes para um acidente.
No caso da Gol, dentre vários fatores que contribuíram para o acidente, o principal motivo foi o transponder ter sido desligado inadvertidamente pelos pilotos do Legacy, pois apesar de todos os outros fatores, caso o transponder estivesse ligado o acidente teria sido evitado pois o TCAS teria emitido um alerta informando a manobra que cada aeronave deveria ter efetuado, fica claro nesse caso que apesar dos novos sistemas serem parecidos, antes de assumir o comando de uma aeronave é necessário um rigoroso estudo e treinamento do equipamento no qual pretende operar.
Já no incidente da Emirates os pilotos cumpriram os procedimentos e evitaram o acidente, os equipamentos estavam ligados e operantes, e os pilotos tomaram a decisão acertada ao efetuar a manobra informada pelo TCAS. E por fim o acidente da DHL, onde o piloto da outra aeronave decidiu cumprir a mensagem do controlador ao invés da mensagem do TCAS, ao quebrar o protocolo que diz: a manobra informada pelo TCAS se sobressai a do controlador, o acidente teria sido evitado.
Bom base nessa pesquisa podemos dizer que a tecnologia veio para contribuir, porém, alguns acidentes podem estar ligado a falta de conhecimento dos procedimentos e dos equipamentos no qual pilotos estão operando, e também, a quebra de regras.
Ao operar uma aeronave devemos conhecer seus equipamentos e procedimentos, nunca deixando tudo a cargo da tecnologia. Devemos estar sempre atentos e cientes de todos os acontecimentos independente da fase do voo.
Fica a lição de que a tecnologia pode sim salvar vidas, e ajudar na redução dos acidentes aéreos. No entanto, o seu uso inadequado, associado às falhas nos treinamentos, problemas de CRM, dentre outros podem ser um fator contribuinte. Fatores esses que podem servir de base para uma pesquisa futura.
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REFERÊNCIAS
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