UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA ROBSON ZANDONA MARTINS
SISTEMAS DE NAVEGAÇÃO AÉREA: O BENEFÍCIO QUE O
SISTEMA DE NAVEGAÇÃO GNSS PROPORCIONOU À AVIAÇÃO
EXECUTIVA.
PALHOÇA 2020
ROBSON ZANDONA MARTINS
SISTEMAS DE NAVEGAÇÃO AÉREA: O BENEFÍCIO QUE O
SISTEMA DE NAVEGAÇÃO GNSS PROPORCIONOU À AVIAÇÃO
EXECUTIVA.
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. Marcos Fernando Severo de Oliveira, Esp.
PALHOÇA 2020
ROBSON ZANDONA MARTINS
SISTEMAS DE NAVEGAÇÃO AÉREA: O BENEFÍCIO QUE O
SISTEMA DE NAVEGAÇÃO GNSS PROPORCIONOU À AVIAÇÃO
EXECUTIVA.
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, 05 de junho de 2020
_________________________________________________ Orientador: Prof. Marcos Fernando Severo de Oliveira, Esp.
Universidade Do Sul De Santa Catarina
___________________________________________________ Prof. Esp. Orlando Flávio Silva
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus por ter me ajudado a chegar aonde cheguei, aos meus pais Gerson Rosa Martins e Sandra Mara Zandoná Martins, pelo incentivo, à minha esposa Mariana Spezia Martins e a sua família, por terem me dado o apoio e confiança para continuar a seguir o sonho da aviação, e de um dia ter a possibilidade de completar mais esta etapa em minha vida. Agradeço ao Professor Marcos Fernando Severo de Oliveira, meu orientador, pela paciência, colaboração e incentivo, e a todos os professores e amigos que de alguma maneira colaboraram e me incentivaram durante todo meu processo de formação acadêmica.
“Não se espante com a altura do voo. Quanto mais alto, mais longe do perigo. Quanto mais você se eleva, mais tempo há de reconhecer uma pane. É quando se está próximo do solo que se deve desconfiar. “
RESUMO
Desde os primórdios da aviação o fundamento principal acerca da utilização das aeronaves era a possibilidade de locomover-se entre pontos da maneira mais rápida possível, durante o período da primeira guerra mundial, as aeronaves foram amplamente utilizadas para conduzirem ataques a alvos estratégicos e de difícil acesso por terra. A partir do fim da primeira guerra mundial, ficou evidente que o emprego de aeronaves iria muito além do que para fins bélicos, após o ano de 1919, iniciou-se uma era de transporte aéreo com aeronaves mais evoluídas, preparadas para transportar pessoas e cargas entre regiões, porém, o legado dos voos realizados no período da Primeira Guerra Mundial, onde eram comuns acidentes acontecerem relacionados às intempéries meteorológicas e voos no período noturno clamaram pela evolução dos sistemas de navegação empregados nos voos em rota. Nesse momento dava-se início à era da evolução da navegação aérea na qual veremos neste trabalho, que tem por objetivo apresentar de forma cronológica à utilização de equipamentos e auxílios concebidos para facilitar o deslocamento das aeronaves no que tange a segurança operacional. Utilizando o método da comparação entre os meios de navegação, será apresentado ao leitor o impacto econômico e ambiental dos voos realizados pela aviação executiva de médio porte, e ao final, será possível ver dados que comprovam a eficácia das navegações conduzidas por meio da utilização de satélites de posicionamento global.
ABSTRACT
Since the dawn of aviation, the main foundation for the use of aircraft was the possibility to move between points as quickly as possible, during the period of the first world war, aircraft were widely used to conduct attacks on strategic and difficult targets. land access. From the end of the first world war, it became evident that the use of aircraft would go far beyond that for war purposes, after the year 1919, an era of air transport began with more advanced aircraft, prepared to transport people and cargo between regions, however, the legacy of flights carried out in the period of the First World War, where accidents were common occurring related to weather conditions and night flights, called for the evolution of the navigation systems used in flights en route. At that moment, the era of the evolution of air navigation began, in which we will see in this work, which aims to present, in chronological form, the use of equipment and aids designed to facilitate the movement of aircraft in terms of operational safety. Using the method of comparison between means of navigation, the reader will be presented with the economic and environmental impact of flights performed by medium-sized executive aviation, and at the end, it will be possible to see data that prove the effectiveness of the navigations conducted through the use of global positioning satellites.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Fotografia 1 - Emissão de Poluentes por B707 ... 11
Fotografia 2 - James Doolittle ... 17
Figura 1 - Diferença entre Navegação Convencional e Navegação de Área ... 23
Figura 2 - RNAV e RNP ... 24
Figura 3 - Especificações RNAV e RNP ... 24
Fotografia 3 - Aeronave Beechcraft Baron 58 ... 29
Figura 4 - Rota Convencional e PBN entre Curitiba-PR e Uruguaiana-RS ... 30
Figura 5 - Rota Convencional e PBN entre Curitiba-PR e Brasília-DF ... 31
Figura 6 - Rota Convencional e PBN entre Curitiba-PR e Salvador-BA ... 32
LISTA DE ABREVEATURAS E SIGLAS
ABAS Aircraft-Based Augmentation System – (Sistema de Aumentação de Bordo) ANAC Agência Nacional de Aviação Civil
ATFM Air Traffic Flow Manegement – (Gerenciamento de Fluxo de Tráfego Aéreo) ATM Air Traffic Management – (Gerenciamento de Tráfego Aéreo)
ATN Aeronautical Telecommunications Network – (Rede de Comunicações Aeronáuticas)
ATS Air Traffic Service – (Serviços de Tráfego Aéreo) CAG Circulação Aérea Geral
DME Distance Measuring Equipment – (Equipamento Radiotelemétrico)
FANS Future Aviation Navigation Systems – (Futuros Sistemas de Navegação Aérea) FIR Flight Information Region – (Região de Informação de Voo)
GS Glide Slope – (Trajetória Vertical)
GBAS Ground-Based Augmentation System – (Sistema de Aumentação Baseado em Solo)
GLONASS Global Navigation Satellite System – (Sistema Global de Navegação por Satélite Russo)
GNSS Global Navigation Satellite System – (Sistema Global de Navegação por Satélite)
GPS Global Positioning System – (Sistema de Posicionamento Global)
GRAS Ground-Based Regional Augmentation System – (Sistema Regional de Aumentação Baseado em Solo)
HF High Frequency – (Alta Frequência)
ICAO International Civil Aviation Organization – (Organização de Aviação Civil Internacional)
ILS Instrument Landing System – (Sistema de Pouso por Instrumentos) LOC Localizer – (Localizador)
NDB Non-Directional Beacon – (Radiofarol Não Direcional) OACI Organização de Aviação Civil Internacional
PBN Performance-Based Navigation – (Navegação Baseada em Performance) RNAV Area Navigation – (Navegação de Área)
RNP Required Navigation Performance – (Performance de Navegação Requerida) SBAS Space-Based Augmentation System – (Sistema de Aumentação Baseado em
Área)
SIPAER Sistema de Investigação e Prevenção de Acidentes Aeronáuticos SISBEAB Sistema de Controle do Espaço Aéreo Brasileiro
SSR Secondary Surveillance Radar – (Radar Secundário de Vigilância) STAR Standard Instrument Arrival – (Chegada Padrão por Instrumento) TMA Terminal Control Area – (Área de Controle Terminal)
UIR Upper Flight Information – (Região Superior de Informação de Voo) UAT Universal Access Transceiver – (Transceptor de Acesso Universal) VHF Very High Frequency – (Frequência Muito Alta)
VOR Very High Frequency Omnidirectional Range – (Radiofarol Onidirecional em VHF)
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 10 1.1 PROBLEMA DA PESQUISA ... 12 1.2 OBJETIVOS ... 12 1.2.1 Objetivo Geral ... 12 1.2.2 Objetivos Específicos ... 13 1.3 JUSTIFICATIVA ... 13 1.4 METODOLOGIA ... 13
1.4.1 Natureza e Tipo de Pesquisa ... 13
1.4.2 Materiais é Métodos ... 14
1.4.3 Procedimento de Coleta de Dados ... 14
1.4.4 Procedimento de Análise de Dados ... 14
1.5 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO ... 14
2 REFERENCIAL TEÓRICO ... 16
2.1 HISTÓRIA DO AUXÍLIOS À NAVEGAÇÃO ... 16
2.2 SISTEMAS DE NAVEGAÇÃO GNSS ... 22
3 EMISSÕES DE CO2 ... 27
4 COMPARAÇÃO ENTRE ROTAS DE NAVEGAÇÃO ... 28
4.1 MODELO DE VOO ... 28
4.2 COMPARATIVO ENTRE AS NAVEGAÇÕES ... 30
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 34
1 INTRODUÇÃO
Ao contemplar esse estudo, é possível conhecer quais foram as motivações e os fatores que contribuíram para o avanço da tecnologia que nos é oferecida atualmente nas aeronaves. Assim, a história pode trazer importantes respostas a cerca de uma atividade. Por todo o tempo a necessidade de corrigir erros influenciou nos avanços relacionados à aviação, pelo principal motivo que pequenos deslizes resultaram em grandes perdas de material, vidas e credibilidade da aviação como meio de transporte seguro (BORGES, 1996).
Nos primórdios da aviação, um ambiente comumente hostil e por muitas vezes desconhecido certamente surpreendeu os seus exploradores com situações de risco iminente e de insegurança, perda de contato visual com o horizonte, período noturno com baixa visibilidade, voo sobre oceanos muito provavelmente causaram as primeiras ocorrências de desorientação espacial naqueles que subestimavam a meteorologia dinâmica da troposfera (MONTEIRO, 2002).
Com a crescente utilização das aeronaves para fins civis no pós-guerra, havia o anseio de que a condução destes voos que integravam regiões não fosse seguidamente interrompida por fatores de meio ambiente, ao passo em que o uso comercial das aeronaves começou a expandir-se, a responsabilidade econômica clamou para que houvesse avanço tecnológico e de infraestrutura aeronáutica e aeroportuária (KAYTON, 1997).
Pode-se observar que desde o início da década de 1930 até o presente momento, o transporte aéreo vivenciou uma curva ascendente no que se refere à quantidade de tráfegos e rotas de navegação voadas. Através das décadas subsequentes, houve grande demanda de recursos e matérias para que a aviação pudesse continuar o seu crescimento (KAYTON, 1997).
Outro fator importante a ser lembrado, é que por consequência da necessidade evolutiva das aeronaves em que se esperava transportar a maior quantidade de pessoas e carga possível em um único voo, pouco se planejou em relação eficiência ambiental e energética dos motores aeronáuticos, os mesmos consumiam grandes quantidades de combustível e expeliam grandes quantidades de poluição resultante da queima ineficiente de combustíveis foceis assim como excessivos níveis de ruído. Por sua vez, as rotas utilizadas na navegação aérea
convencional não eram eficientes o bastante para possibilitarem percursos retilíneos diminuindo o tempo de voo e os custos operacionais (HELFRICK, 2002).
Fotografia 1 - Emissão de Poluentes por B707
Ao longo das últimas décadas, entramos na era da consciência ambiental e da consequente busca por meios de propulsão economicamente eficientes. Paralelamente à evolução dos motores aeronáuticos, houve a busca por meios de navegação que trouxessem menores riscos à atividade aeronáutica, proporcionando segurança à crescente demanda por voos. Por consequência dos avanços tecnológicos nas últimas três décadas, o homem conquistou o espaço colocando em órbita uma constelação de satélites artificiais, fato este que revolucionou os meios de se posicionar e locomover-se ao redor do globo terrestre. Este trabalho contempla todos os benefícios que estão ao alcance dos aeronautas para a utilização e consequente otimização de suas operações de voo (BASÍLIO, 2011).
A introdução de novas tecnologias como os motores a jato nos anos 50, os sistemas de gerenciamento de voo, painéis com telas e indicadores digitais, os equipamentos de navegação por satélite, a automatização das aeronaves por meio de sistemas de piloto automático, são algumas ferramentas que permitiram o crescimento da aviação no pós-guerra (RIBEIRO, 2008).
O sistema de localização por satélites trouxe benefícios a diversos usuários que navegam por terra, mar e pelos céus. Na aviação, esse sistema possibilita a determinação da posição no tempo e no espaço por meio de satélites, receptores instalados nas aeronaves e sistemas de monitoração de integridade de sinal (ICAO, 2012). Essa ferramenta conhecida com GNSS (Global Navigation Satellite System), dá suporte para um importante conceito de navegação aérea, que é a Navegação
Fonte: Charlie Attrerbur (2020)
Baseada em Performance (PBN) (SIQUEIRA, 2005).
A Navegação Baseada em Performance (PBN -Performance Based Navigation), proporcionou um melhor aproveitamento do espaço aéreo e possibilitou que aeronaves percorressem rotas mais curtas, com operações mais rápidas, econômicas, e com menos emissão de poluentes por rotas diretas. A PBN utiliza meios tecnológicos aplicados nos modernos sistemas de navegação aérea embarcados, nos sistemas de controles de voo e na automatização das aeronaves (ICAO,2013)
Todo este conjunto de sistemas e tecnologias está ligado ao projeto CNS/ATM (CNS – Comunication, Navigation, Survilance / ATM – Air Traffic Managment), que se define por um conjunto de tecnologias digitais e sistemas de satélites associados a vários níveis de automação e tem por objetivo incrementar a capacidade do espaço aéreo, diminuir os custos operacionais, melhorar os níveis de segurança praticados atualmente e proporcionar uma gestão de trafego eficaz.
1.1 PROBLEMA DA PESQUISA
Qual foi o benefício que o Sistema de Posicionamento Global (GPS) trouxe para as navegações aéreas?
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo Geral
No princípio das navegações aéreas, o homem buscava acima de tudo realizar com segurança as suas rotas de navegação, com o passar do tempo e o advindo de meios de navegação mais seguros, se buscou a conciliação entre segurança e otimização no tempo de voo, consequentemente os operadores aéreos de hoje desfrutam também da economia de capital por conta das rotas diretas.
O principal objetivo deste trabalho é conhecer o passado para entendermos a evolução dos sistemas de navegação e contemplar informações sobre a implantação dos sistemas de navegação baseadas em performance e os seus benefícios econômicos e ambientais.
1.2.2 Objetivos Específicos
a) Analisar a história sobre a criação dos auxílios à navegação aérea.
b) Diferenciar os equipamentos atualmente em uso nos procedimentos de voo. c) Através de um estudo de caso, comparar a utilização de diferentes meios de
navegação, analisando dados de tempo de voo, consumo de combustível e despejo de poluentes.
d) Falar sobre os benefícios que a navegação por satélite trouxe à navegação aérea.
1.3 JUSTIFICATIVA
Veremos nesse trabalho o contexto histórico sobre a evolução dos meios de navegação aérea e através de um estudo de caso, um comparativo entre passado e futuro, ilustrado com dados de rotas de voo realizadas por antigos dispositivos de navegação convencional do tipo rádio navegação, e por rotas PBN, baseadas em equipamento GPS de última tecnologia.
Sobretudo o objeto do estudo será integralmente utilizado em planejamento estratégico e econômico nas operações aéreas realizadas na aviação geral, influenciando diretamente os custos operacionais da aviação de pequeno porte. Nesta pesquisa o leitor será convidado a saber qual é o real impacto econômico e ambiental das novas rotas de navegação aérea baseadas em satélite nos voos da aviação geral.
1.4 METODOLOGIA
1.4.1 Natureza e Tipo de Pesquisa
O trabalho foi realizado como pesquisa exploratória, com objetivo de explorar dados de um problema conhecido a fim de fornecer informações precisas acerca de navegação aérea. A abordagem da pesquisa teve natureza qualitativa, por se basear na realidade para fins de compreender uma situação única.
1.4.2 Materiais é Métodos
Os materiais utilizados na análise foram:
Bibliográficos: Livros, revistas, encartes e manuais homologados em escolas, além de manuais de equipamentos embarcados em aeronaves e documentos oficiais.
- Regulamento Brasileiro de Homologação Aeronáutica; - Documentos da Agência Nacional de Aviação Civil (ANAC); - Documentos da ICAO (International Civil Aviation Organization); - Reportagens e Documentários do tema proposto;
- Manual de utilização de Equipamentos de Navegação; - Manuais de Aeronaves (POH);
- Manual de Voo por Instrumentos do Aeroclube do Paraná - Livros de História da aviação.
1.4.3 Procedimento de Coleta de Dados
A coleta foi realizada de forma periódica e estatística, coletando informações acerca dos voos e suas variáveis para pesquisa exploratória com abordagem quantitativa para detalhamento da pesquisa.
1.4.4 Procedimento de Análise de Dados
Realizada através de leitura objetiva e criteriosa, a fim de organizar cronologicamente os dados e manter o foco nos objetivos propostos.
1.5 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO
O presente trabalho foi desenvolvido para atingir os objetivos pretendidos, sendo estruturado da seguinte maneira:
No primeiro capítulo foi dada a introdução ao tema, explicando a origem do problema da pesquisa em um contexto mundial. Na sequência, é apresentado o
problema da pesquisa, os objetivos gerais e específicos, a justificativa e a metodologia utilizada.
O segundo capítulo é composto pelo referencial teórico, e inicia-se com a apresentação dos primeiros auxílios de ondas de rádio utilizados na navegação aérea, ao longo do texto de forma cronológica é possível conhecer sobre a evolução dos equipamentos e auxílios, desde os primórdios da aviação até os dias de hoje, ainda no segundo capítulo, é abordado o tema relevante ao desenvolvimento do uso do sistema de posicionamento global por satélites e sua utilização para fins aeronáuticos, são abordados temas específicos e pertinentes ao conceito CNS/ATM como diferentes rotas baseadas na utilização de satélites.
No terceiro capítulo são apresentados dados referentes à gestão ambiental e emissões de gases na atmosfera por motores que realizam a queima de combustíveis fósseis no seu funcionamento. Dados que serão posteriormente utilizados para cálculo de emissões de CO2 na atmosfera terrestre no capítulo seguinte.
O quarto capítulo inicia apresentando o modelo de voo que será utilizado nos cálculos das rotas, suas características técnicas e de performance, assim como o padrão atmosférico de que as amostras serão extraídas. Na sequência apresenta através de gráficos e tabelas, os valores das comparações entre as diferentes maneiras de percorrer um voo para o mesmo destino utilizando as diferentes maneiras de navegação.
O quinto capítulo compreende as considerações finais, sendo apresentado uma síntese do que foi apresentado no trabalho, os objetivos específicos e a resposta para o problema da pesquisa, em concordância com a fundamentação teórica proposta e a interpretação objetiva dos dados comparados.
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 HISTÓRIA DO AUXÍLIOS À NAVEGAÇÃO
Pode-se dizer que os primeiros avanços implementados na navegação aérea, aconteceram após o término da Primeira Guerra Mundial, advindos da aviação do Serviço Aéreo Postal, no ano de 1919, na Alemanha. Segundo Monteiro (2002), A cada momento as rotas de navegação eram expandidas e isso obrigou os países a implementarem espécies de “auxílios para que os pilotos p udessem orientar-se visualmente através de marcações no solo, principalmente em período noturno ou de baixa visibilidade, tais construções lembravam faróis advindos da navegação marítima, que eram estrategicamente posicionados em cidades com a finalidade de marcar as rotas do Correio Aéreo Nacional. Esse sistema auxiliava os tripulantes no período noturno, mas não eram tão eficazes quando se apresentavam condições meteorológicas adversas.
Ainda na mesma década de 1920, os Estados Unidos já vinham experimentando o voo orientado por instrumentos embarcados em aeronaves, porém, estes instrumentos apenas mostravam a situação da aeronave em relação à sua manobrabilidade (WILKINSON, 1996).
Eram equipamentos com tecnologia giroscópica que apresentavam ao piloto a situação espacial da aeronave, ainda neste momento se questionava qual seria o método efetivo para navegar entre os pontos sem que se pudesse de enxergar o terreno.
Em 1925, um programa do Exército dos Estados Unidos denominado “blind flight ou em português, “voo cego iniciou a busca pela realização do voo sem a necessidade de o piloto estar em contato visual com o terreno buscando referências. No dia 24 de setembro de 1929, em Nova York, o piloto militar americano James Doolitle, realizou o primeiro voo inteiramente conduzido sem referências externas (HELFRICK, 2002), a sua orientação foi obtida através dos instrumentos instalados no painel da sua aeronave, além do velocímetro e um altímetro, um horizonte artificial e um giro direcional. Ainda que dada a realização do voo em condição adversa de visibilidade, a navegação era provida por cursos magnéticos e tempo de voo para que se pudesse estimar a passagem por outra determinada cidade ou referência.
Fotografia 2 - James Doolittle
Em 1920, com a popularização dos equipamentos de transmissão de rádio, é despertada na indústria aeronáutica a vontade de implementação dos equipamentos em aeronaves, mas ainda sem sucesso devido a problemas de montagem, problemas causados por interferências e mau funcionamento. Em um período logo após à realização do “voo cego, iniciou -se o estudo cuidadoso para a implantação de equipamentos de ondas de rádio, para a finalidade de utilização na navegação aérea, a solução foi instalar transmissores de baixa e média frequência em solo denominados de rádiofaróis, e equipar as aeronaves com receptores que pudessem receber os sinais de tais auxílios. Tal configuração permitiu que as aeronaves pudessem realizar as suas primeiras rotas orientando-se por marcações recebidas no equipamento de bordo. (WILLIAMS, 2003).
A partir deste momento a aviação estava prestes a experimentar a revolução da navegação rádio, e colher os benefícios e ensinamentos que o “voo cego iria proporcionar.
Com a crescente utilização da navegação por ondas de rádio, foram se constituindo aerovias terrestres, seções longitudinais com espaçamento máximo entre os radiofaróis de 200 milhas, ou cerca de 20 a 30 minutos de voo, onde a aeronave percorria cerca de 100 milhas com a sintonia de cada transmissor. Porém, para a realização de voos sobre oceanos, ainda eram utilizadas cartas de navegação e os navegadores dependiam da navegação astronômica (KAYTON, 1997, p. 10).
Fonte: Encyclopedia Britannica (2020).
A década de 1930 trouxe o aumento na quantidade de voos na Europa e nos Estados Unidos e importantes avanços nas aeronaves, que passaram a ter autonomia para percorrerem rotas com maior alcance, esses avanços clamaram pelo aperfeiçoamento dos sistemas de navegação, que necessitariam maior precisão, alcance e confiabilidade. Na época, sinais afetados por interferências eletromagnéticas de tempestades e efeitos relativos ao relevo das montanhas ainda prejudicavam o sinal de rádio emitido pelos transmissores (HELFRICK, 2002). Buscava-se então uma maneira para que os sinais pudessem ser amplificados, minimizando os desvios das rotas, sendo possível então aumentar a eficiência da navegação, evitando que as aeronaves gastassem tempo realizando desvios, como por exemplo ao realizar uma travessia oceânica. Entretanto a década de 1930 estava por acabar e iria trazer consigo o início da Segunda Guerra Mundial na Europa.
A Segunda Guerra Mundial trouxe um conflito jamais imaginado pela humanidade, resultando na morte de 16 milhões de soldados, contabilizando os países do eixo, como Alemanha, Itália e Japão, e os países aliados, como os Estados Unidos e Inglaterra. Mais de 50 países estiveram envolvidos no conflito e estima-se que a guerra tenha custado algo em torno de 1 trilhão de dólares. Mesmo com todo o terror que a Segunda Guerra trouxe, pode-se dizer que ela foi fator contribuinte para o avanço tecnológico da aeronáutica, a evolução esteve presente na performance das aeronaves e também na concepção de novos recursos para a navegação (MONTEIRO,2002).
Similar ao final da Primeira Guerra Mundial que ocorreu em 1918, no ano de 1945, ao fim da Segunda Guerra, pôde-se ver uma grande quantidade de recursos excedentes, como aeronaves e pilotos. Porém, com grandes aprimoramentos técnicos agregados aos sistemas de navegação e aeronaves. Nesse momento a aviação comercial estaria prestes a absorver aeronaves mais modernas com o excedente de aviadores e melhores recursos de navegação (BASÍLIO, 2011).
Os equipamentos militares absorvidos nessa época pelas companhias aéreas, sofreram adaptações para o transporte de passageiros civis e disponibilizaram uma grande quantidade de aeronaves para as linhas aéreas comerciais ao redor do mundo, essas aeronaves foram amplamente utilizadas até a década de 1940, período onde a aviação iniciou a sua jornada com a utilização de motores a reação como a exemplo das aeronaves 707 da Americana Boeing e o DeHaviland Comet (BASÍLIO, 2011).
Além de contribuir com o desenvolvimento de aeronaves, que agora poderiam voar em níveis mais altos da atmosfera e percorrer grandes distâncias, a tecnologia do pós-guerra contribuiu com o desenvolvimento de novos auxílios à navegação, sistemas de vigilância de tráfego aéreo e rádios para a comunicação entre aeronaves e controladores de trafego aéreo.
Mesmo com os avanços tecnológicos que a Segunda Guerra Mundial proporcionou para aviação, até o período quando ocorreu o seu fim em 1945, ainda não era possível realizar procedimentos de aproximação em aeroportos em períodos de pouca visibilidade, o maior avanço que fora implementado durante o período da Segunda Guerra foi o aprimoramento do rádio farol de Quatro Cursos, anteriormente esse auxilio apenas transmitia sinais de rádio em quatro rumos ao seu redor, Norte, Sul, Leste e Oeste. O sistema fruto desta evolução, passou a indicar a posição da transmissão de rádio ao longo dos 360 em relação à aeronave. Mesmo com data prevista para a sua desativação nesta década, por consequência dos avanços da navegação por satélite, esse instrumento pode ser utilizado até os dias de hoje ao redor do mundo, e é conhecido como ADF (Automatic Direction Finder). O NDB (Non-Directional Beacon) é o auxílio de rádio instalado em solo que completa o sistema, transmitindo ondas de rádio em baixa e média frequência, foi amplamente instalado e utilizado na América do Norte e Europa no período que se compreende entre 1930 e 1946, ano em que se iniciou a instalação dos sistemas de navegação VOR (VHF Onidirectional Range). Este por sua vez utilizava ondas de rádio de alta frequência VHF (Very High Frequency), com esta faixa de espectro de ondas de rádio, as interferências causadas por descargas eletromagnéticas foram consideravelmente diminuídas, trazendo confiabilidade à navegação que poderia ser realizada em uma direção magnética fixa, voando sobre determinada direção previamente selecionada pelo piloto chamada de “Radial ( HELFRICK, 2002).
Devido à grande quantidade desses equipamentos de rádio transmissão (NDB e VOR) instalados ao longo das cidades, formaram-se caminhos pré-estabelecidos para ordenação e fluxo dos tráfegos, percursos chamados de aerovias. As aerovias em sua grande maioria, utilizavam os sinais dos transmissores VHF dos auxílios VOR para que fossem balizados com grande precisão sobre um rumo magnético pré-estabelecido em cartas de navegação aérea (HELFRICK, 2002, P. 32).
O nível de confiabilidade adquirido durante a utilização dos auxílios rádio VOR, como meio de navegação, rapidamente fez com que fossem criados procedimentos de aproximação para pouso das aeronaves nas condições de pouca visibilidade, o procedimento era basicamente constituído a partir de um curso de aproximação de uma determinada pista, e as informações de altitude eram fornecidas por tempo de voo após o través da estação de rádio, ou determinada radial e informações recebidas por estações de controle em solo providas de radar. Adicionalmente no ano de 1947, iniciaram-se testes realizando a instalação de equipamentos UHF (Ultra High Frequency) que transmitiam frequências mais altas ainda, e proporcionavam ao piloto a informação de guia vertical de descida, conhecida pela sigla GS (Glide Slope) a evolução desses sistemas nos trouxe ao que conhecemos por sistema de pouso de precisão ILS (Instrument Landing System), que atualmente tem em sua composição uma série de transmissores e auxílios luminosos que indicam a trajetória exata de pouso. (HELFRICK, 2002)
A partir desse momento a navegação aérea desenvolveu-se bem em regiões continentais onde havia a possibilidade da criação e instalação de auxílios de rádio, porém, com a crescente demanda do transporte aéreo, e a evolução dos jatos comerciais de grande alcance e autonomia, seriam necessários que os recursos de navegação também tivessem grande alcance para transpor rotas oceânicas e remotas. Ao longo da Segunda Guerra, os Estados Unidos vinham desenvolvendo um projeto de navegação de longo alcance denominado LORAN (Long Range Navigation) assim como Inglaterra trabalhava no projeto DECCA e a Alemanha no CONSOL.
Esses sistemas consistem em um equipamento que mede a diferença de tempo entre sinais recebidos de duas estações transmissoras sincronizadas; as informações são apresentadas por tubos de raios catódicos e as posições obtidas por duas leituras em duas diferentes séries, determinando assim as distancias entre as estações e a posição das aeronaves (ANTAS, 1979, P.756).
Todas essas tecnologias eram destinadas a atividades militares, mas em 1950 foram disponibilizadas para o uso em aeronaves civis, entretanto, mais uma vez as constantes modernizações em aeronaves deram ritmo aos avanços de navegação, e os sistemas utilizados nas navegações de longo curso, já estavam prestes a ficarem obsoletos por conta da criação do sistema inercial.
Desenvolvido ao longo da década de 1950, o sistema inercial, (INS - Inertial Navigation System), foi concebido para guiar miras balísticas intercontinentais, e o seu
princípio de funcionamento é constituído de uma série de sensores giroscópicos, acelerômetros computadorizados que processam o deslocamento a partir de uma informação da posição geográfica inicial, descartando o uso de auxílios externos como ondas de rádio. Nesse momento, com a união de todos esses auxílios à navegação, e a estrutura do espaço aéreo formada, parecia obvio que não existiriam falhas quanto a sua abrangência e funcionamento. (SALVAT, 1979)
Em face à grande demanda aérea que se iniciou em meados da década de 1970, a estrutura do espaço aéreo deu sinais de ineficiência, fazendo com que a ICAO (Internacional Civil Aviation Organization), em 1983 criasse o comitê FANS (Future Air Navigation System), um órgão destinado a discutir questões do futuro das navegações aéreas, através do comitê FANS, foram estabelecidos projetos para o avanço das comunicações, navegações e vigilância aérea, visando otimizar e flexibilizar os espaços aéreos, tais conceitos foram denominados CNS/ATM (Comunicação, Navegação, Vigilância) determinando que o futuro das operações aéreas estariam asseguradas na utilização de satélites, e não mais em auxílios terrestres (BASÍLIO, 2011).
A OACI é a agência especializada das Nações Unidas responsável pela promoção do desenvolvimento seguro e ordenado da aviação civil mundial, por meio do estabelecimento de normas e regulamentos necessários para a segurança, eficiência e regularidade aéreas, bem como para a proteção ambiental da aviação. Com sede em Montreal, Canadá, a OACI é a principal organização governamental de aviação civil, sendo formada por 191 Estados-contratantes e representantes da indústria e de profissionais da aviação (ANAC, 2016).
Os maiores objetivos do documento 9750 do comitê FANS, eram melhorar os níveis de segurança, os níveis de regularidade, melhorar a eficiência e a capacidade do espaço aéreo e aeroportos, melhorar as operações, permitindo aumentar a capacidade enquanto minimizado o consumo de combustível e emissões de motores de aeronaves, aumentar a disponibilidade de horários de voo preferenciais e minimizar os diferentes requisitos de equipamentos entre regiões.
2.2 SISTEMAS DE NAVEGAÇÃO GNSS
Atualmente conhecida por navegação GNSS (Global Navigation Satellite System) é o meio de navegação mais utilizado no mundo, o sistema inclui uma ou mais constelações de satélites, receptores de bordo e monitores de integridade, bem como os sistemas de aprimoramento de sinal necessários à adequação aos requisitos de desempenho de navegação para cada tipo de operação. Alguns dos sistemas GNSS conhecidos são o norte-americano GPS, o Europeu Galileu, e o Russo GLONASS (ANAC, 2013). O GNSS também é base para o conceito de navegação aérea baseada em performance.
A Navegação baseada em performance – PBN, visa proporcionar o melhor aproveitamento do espaço aéreo, possibilitando assim que aeronaves percorram rotas mais curtas, com operações mais rápidas, econômicas e menos poluentes por meio de rotas diretas. A PBN se utiliza dos implementos tecnológicos instalados nos sensores que equipam as aeronaves, nos sistemas de controle de voo e no automatismo das aeronaves, desprezando assim grande parte dos auxílios instalados em solo, ou utilizando-os apenas em fases de aproximações onde a redundância de sinal pode incrementar a acurácia do procedimento (ICAO, 2013a).
A navegação aérea, pilar fundamental do CNS/ATM, passa por atualizações e modificações. Até a última década do século passado, o deslocamento das aeronaves no espaço, voando sob condições de instrumentos, era todo estruturado na recepção de ondas de rádio emitidas por estações terrestres que permitiam aos pilotos se orientarem no espaço (KAYTON; FRIED, 1997).
O Conceito PBN, foi introduzido pela ICAO em 2008 devido a necessidade de padronização mundial dos procedimentos de navegação de área (RNAV) e Performance de Navegação Requerido (RNP) que estavam sendo aplicados inconsistentemente de um pais para o outro e de uma região a outra (ICAO, 2017).
O método de navegação RNAV permite a operação de uma aeronave em qualquer trajetória de voo. Isto pode ser dentro da cobertura de auxílios rádios convencionais, dentro da capacidade autocontida dos sistemas de navegação das aeronaves ou uma combinação entre eles (KASIM, 2017). Os sistemas de navegação aérea autocontidos são independentes de quaisquer auxílios de solo e, como exemplo, temos o Sistema de Posicionamento Global (GPS), Sistema de Navegação por Satélite de Órbita Global (GLONASS) e o Sistema de Referência Inercial (INS).
Figura 1 - Diferença entre Navegação Convencional e Navegação de Área
Já o RNP pode ser caracterizado como a RNAV adicionada da capacidade do sistema de navegação embarcado de monitorar, em tempo real, o nível de desempenho de navegação. Além disso, pode gerar alertas para os pilotos quando houver afastamento além dos limites estabelecidos em cada especificação PBN. Em adição, o afastamento lateral não deve ser duas vezes superior ao limite estabelecido em 99,99 do tempo de voo conforme exposto na Figura 4 (PAMPLONA; FORTES; ALVES, 2015).
Quando se percorre uma rota RNAV definida por dois ou mais fixos de navegação (waypoints), é necessário que as aeronaves se mantenham dentro de um limite de afastamento lateral máximo do eixo desta rota. Este limite é dado por um número em milhas náuticas e representa a probabilidade de que, em 95 por cento do tempo de voo considerado, a posição calculada pelo sistema de navegação estará dentro do limite de tolerância estabelecido. Assim, por exemplo, em uma operação com RNAV 5, a posição calculada deve estar no limite de 5 NM à direita ou à esquerda, em 95 do tempo, do centro da rota (COSCAP, 2010).
Fonte: ICAO (2013a)
Figura 2 - RNAV e RNP
De acordo com o Manual PBN da ICAO (2013a), as especificações de navegação são classificadas em RNAV 10, 5, 2 e 1, e RNP 4, 2, 1, Advanced RNP, RNP APCH, RNP AR APCH, RNP 0.3 e RNP com requisitos adicionais. Estas são utilizadas para voos em rota (oceânica, continental), na Chegada (STAR), Saída Padrão por Instrumento (SID), em Aproximação e, Pouso por Instrumentos (IAP). As especificações estão demonstradas na Figura 3.
Figura 3 - Especificações RNAV e RNP
O espaço aéreo brasileiro conta com as especificações RNAV 10, 5, 2, 1 e com as RNP 4, 1, RNP APCH (DECEA, 2018). Os procedimentos Baro VNAV são
Fonte: Eddie Haskel (2016)
Fonte: ICAO (2013a)
operações complementares à especificação RNP APCH ou RNP AR APCH (ICAO, 2013a).
Tabela 1 - Especificações RNAV/ RNP e fases de voo no espaço aéreo brasileiro
A PBN é constituída por três componentes interdependentes: Aplicação de Navegação (Navigation Application), Infraestrutura de Auxílios à Navegação (Navaid Infrastructur/NAVAID) e Especificação de Navegação (Navigation Specification). A Aplicação de Navegação se refere ao uso da Especificação de Navegação e da Infraestrutura dos Auxílios à Navegação para voos em espaços aéreos definidos. A Infraestrutura de Auxílios à Navegação são os auxílios em solo (VOR e DME) e do espaço (GNSS) para orientação geográfica às aeronaves.
A Especificação de Navegação define o desempenho requerido do sistema RNAV e ou RNP em termos de precisão, integridade e continuidade. Por meio de cada especificação PBN são estabelecidos critérios técnicos e operacionais para que operadores (empresas aéreas) possam executar voos baseados em performance. Tais critérios são a elegibilidade da aeronave (aircraft eligibility), os requisitos da aeronave (aircraft requirements) e, envolvendo diretamente os pilotos, o conhecimento e treinamento (pilot knowledge and training) (PAVLOVA; ZADOROZHNIA, 2014). Importante salientar que cada uma das especificações de navegação possui sua particularidade e que o cumprimento de uma especificação mais rigorosa de precisão por parte do operador, não o torna automaticamente em condições de realizar uma de menor precisão (ICAO, 2013a).
Fonte: ANAC (2017a)
Para uma aeronave ser elegível para realizar operações PBN, o fabricante deve cumprir critérios de aeronavegabilidade propostos pela (s) autoridade (s) aeronáutica (s) para a certificação PBN e a sua condição de aprovação estar declarada no manual de voo. Certificações posteriores são possíveis de serem feitas mediante atualização e/ou instalação de equipamentos por meio de boletins de serviço (service bulletins) ou remodelação do projeto original, via Certificado Suplementar de Tipo (CST) (ANAC, 2017).
Como requisitos da aeronave são necessários o cumprimento de critérios estabelecidos para os sistemas de navegação RNAV e ou RNP referentes ao monitoramento e alerta da trajetória de voo; integração de sensores (VOR, DME, GNSS, IRS) e existência de funcionalidades dos sistemas RNAV e ou RNP (ANAC, 2017). Algumas destas funcionalidades incluem a necessidade de mostrar aos pilotos a posição da aeronave em relação ao centro da rota no campo de visão primário; a distância, rumo, velocidade em relação ao solo (Ground Speed) e o tempo de voo para o waypoint ativo bem como os sensores ativos da navegação.
Como condição de aprovação de uma especificação PBN, também é necessário que operadores aéreos possuam treinamento especifico e assegurem o caráter da operação PBN pretendida. Assim, os pilotos devem conhecer aspectos de pré-voo, voo e procedimentos de contingência relacionados (ICAO, 2013a). Necessitam saber das capacidades e limitações dos sistemas RNAV/RNP instalados e descritos no Manual de Voo. Devem saber elaborar plano de voo (item importante para o gerenciamento de tráfego aéreo, por parte dos órgãos de tráfego aéreo); conhecer regulamentos e autorizações aplicáveis; documentos obrigatórios a bordo e, principalmente, reconhecer os níveis de automação, alertas, anúncios, reversões, degradação do sistema RNAV/RNP e sua integração com os demais sistemas da aeronave, através do monitoramento e interpretação dos aviônicos/símbolos/displays em cada fase de voo (ICAO, 2013a).
3 EMISSÕES DE CO2
Porque os estudos das emissões realizadas por aeronaves são importantes?
Ao calcular as emissões, é possível observar com mais clareza os impactos que os voos causam em nossa atmosfera. Com isso, evidenciamos também a nossa participação nas mudanças climáticas, tanto na esfera individual, como na empresarial e social.
A principal consequência do aumento da concentração de carbono na atmosfera é o agravamento do Efeito Estufa. Com o aquecimento global, as alterações no clima comprometem o equilíbrio de ecossistemas. O derretimento das calotas polares parece algo distante, mas pode levar a danos irreversíveis em toda a biosfera (WAYCARBON, 2017).
Esse conceito ambiental deve ser trabalhado em várias frentes e em diversas atividades, como a agricultura, a indústria, e os transportes que utilizam a queima de combustíveis fósseis, objeto de nosso estudo.
Como consequência desse estudo, é esperado que o resultado promova o aumento na consciência ambiental das operações de empresas, bem como a otimização de recursos e criação de metas para compensação aos efeitos causados ao meio ambiente.
O conteúdo de carbono no combustível da aeronave é essencial para o cálculo de índices de emissões precisos. O teor usual de carbono utilizado no trabalho de emissão de aeronaves é de 3170 g CO2 / kg de combustível (YACOVITCH et al, 2016).
Para que nosso cálculo seja representado com base nos litros de combustível utilizados na combustão, iremos dividir o valor obtido em quilogramas da quantidade de emissões, pela densidade do combustível utilizado em aeronaves que utilizam motor a pistão consumindo gasolina de aviação, ou como denominado no meio aeronáutico, AVGAS 100LL. Este combustível possui a densidade de 0.72Kg por Litro a uma temperatura de 15C. Após, multiplicaremos pela quantidade de litros desejada. Sendo 0,72Kg ou 1 Litro de combustível 2 ,28Kg CO2.
4 COMPARAÇÃO ENTRE ROTAS DE NAVEGAÇÃO
Ao longo do texto inúmeras vezes foram citados os benefícios acerca da navegação PBN, porém, poucas vezes são demonstrados através de números ou simulações. A partir desde capítulo, serão elaborados mapas contendo dados relacionados à trajetória de voo comparando os tipos de navegação convencionais e as rotas PBN. As rotas convencionais foram geradas a partir de cartas publicadas pelo Departamento de Controle do Espaço Aéreo (BRASIL, 2020), órgão responsável pela gestão do espaço aéreo brasileiro.
Após a plotagem da rota em cartas, serão examinados dados de distância, tempo de voo, consumo de combustível e emissão de CO2 na atmosfera.
Para as rotas convencionais serão utilizados auxílios para balizar a navegação por trechos que sejam inferiores a 200NM de distância entre auxílios, até o destino final. Para as rotas PBN, será considerado a navegação ponto a ponto, portanto, ligando os pontos diretamente. Os procedimentos de chegada e saída IFR dos aeroportos envolvidos serão desconsiderados pois representam muitas variantes que representam pouca relevância no cálculo final das rotas. Por fim, os valores das comparações serão multiplicados em relação ao número de horas que a aeronave voa ao ano, para que se obtenha o valor médio anual da operação.
4.1 MODELO DE VOO
A presente comparação utilizara de um exemplo real de performance para aquisição dos dados, a aeronave modelo será um bimotor leve a pistão de fabricação estadunidense, trata-se de um Beechcraft Baron 58 de 1973, com dois motores Continental IO-520, ambos com seis cilindros arrefecidos a ar, injeção direta e potência de 285 cavalos a 2700 RPM. Será considerado para cálculo de performance a aeronave carregada com o seu peso máximo de decolagem, de 2449Kg, voando no nível de voo especifico (F080), nas seguintes configurações de velocidades e consumo horário:
Fotografia 3 - Aeronave Beechcraft Baron 58
- Configuração de Subida: 2400RPM, 800FPM 139Kts (130L/h) - Configuração de Cruzeiro: 2300RPM, 170Kts (120L/h)
- Configuração de Descida: 2300RPM, 500FPM 190Kts (120L/h)
Na tabela abaixo é possível ver os dados de performance para o nível de voo escolhido (FL080).
Tabela 2 - Configurações de Voo em Cruzeiro em Diferentes Níveis.
Instalado no painel da aeronave o equipamento GNSS GARMIN 430W do tipo TSO-C146 (AR) gama 3, que realiza procedimentos RNAV 5, RNAV 1 e 2, RNP 1 e RNP APCH. Cumprindo o requisito de seguir durante 95 do tempo de navegação, a
Fonte: Acervo Pessoal, 2020
Fonte: A.C Jackson (1976)
trajetória com erro inferior a 5NM (Milhas Náuticas) para procedimentos RNAV5, 2NM para procedimentos RNAV2, 1NM para procedimentos RNAV1 e 0,5MN para procedimentos RNP 1.
Se o requerente desejar apresentar um processo para a instalação de equipamento GNSS para operação IFR PBN, deve incluir na documentação do processo de certificação do sistema PBN a lista das operações para as quais pretende certificar seu sistema (por exemplo, RNP APCH, RNP 1, RNAV 5 etc.). Estas informações deverão constar nos dados técnicos do projeto e no Suplemento ao Manual de Voo (ANAC 2016).
Para extrair os dados de navegação com maior precisão e menor interferência atmosférica, será considerada uma atmosfera padrão ISA (ICAO), com vento nulo, suas características são, Ar Seco, Latitude 45 , Nível do Mar, Temperatura ao Nível do Mar 15C , Gradiente Térmico: 2C/1000Ft , Pressão ao nível do Mar: 1013Hpa. (ICAO, 1964).
4.2 COMPARATIVO ENTRE AS NAVEGAÇÕES
Para o estudo de caso, serão analisados dados de 4 rotas a seguir:
Exemplo 1: Decolando do Aeroporto do Bacacheri (SBBI), situado na cidade de Curitiba-PR para o aeroporto Rubem Berta (SBUG), na cidade de Uruguaiana-RS.
Figura 4 - Rota Convencional e PBN entre Curitiba-PR e Uruguaiana-RS
Fonte: SkyVector, 2020
Para que fosse possível manter-se sintonizado a auxílios terrestres durante a realização da navegação convencional, com uma distância máxima de 200 milhas entre auxílios, houve a necessidade de aumentar o trajeto em aproximadamente 60 milhas náuticas.
Tabela 3 - Distância, Tempo, Combustível, CO2 total entre Curitiba e Uruguaiana Origem Destino Total de
Distância Percorrida Tempo Total de voo Total de Combustível Consumido Total de CO2 Em Kg. Navegação Convencional SBBI SBUG 550,2NM 03:12m 390,3L 889,8Kg Navegação PBN SBBI SBUG 491,4NM 02:52m 350,8L 799,8Kg
Exemplo 2: Decolando do Aeroporto do Bacacheri (SBBI), situado na cidade de Curitiba-PR, para o aeroporto Internacional Juscelino Kubitschek (SBBR, na cidade de Brasília-DF.
Figura 5 - Rota Convencional e PBN entre Curitiba-PR e Brasília-DF
Neste caso, próximo ao centro da rota de navegação convencional, houve um desvio de aproximadamente 15 milhas, para manter-se sintonizado entre auxílios terrestres.
Fonte: SkyVector, 2020
Tabela 4 - Distância, Tempo, Combustível, CO2 total entre Curitiba e Brasília. Origem Destino Total de
Distância Percorrida Tempo Total de voo Total de Combustível Consumido Total de CO2 Em Kg. Navegação Convencional SBBI SBBR 590,4NM 03:22m 410,8L 936,6Kg Navegação PBN SBBI SBBR 574,6NM 03:17m 400,1L 912,2Kg
Exemplo 3: Decolando do Aeroporto do Bacacheri (SBBI), situado na cidade de Curitiba-PR, para o aeroporto internacional Deputado Luís Eduardo Magalhães (SBSV), situado na cidade de Salvador-BA.
Figura 6 - Rota Convencional e PBN entre Curitiba-PR e Salvador-BA
Ao longo da navegação convencional, houve a necessidade de permanecer próximo ao litoral devido à existência dos auxílios terrestres nas grandes cidades litorâneas.
Tabela 5 - Distância, Tempo, Combustível, CO2 total entre Curitiba e Salvador Origem Destino Total de
Distância Percorrida Tempo Total de voo Total de Combustível Consumido Total de CO2 Em Kg. Navegação Convencional SBBI SBSV 1056,9NM 06:10m 746,5L 1702Kg Navegação PBN SBBI SBSV 969,4NM 05:35m 677,2L 1544Kg Fonte: SkyVector, 2020 32
Exemplo 4: Decolando do Aeroporto do Bacacheri, situado na cidade de Curitiba-PR, para o aeroporto Internacional Marechal Rondon (SBCY), na cidade de Cuiabá-MT.
Figura 7 - Rota Convencional e PBN entre Curitiba-PR e Cuiabá-MT
Entre as cidades de Curitiba-PR e Cuiabá-MT, realizando a navegação convencional, a aeronave teve sua navegação aumentada em mais de 20 milhas para que pudesse passar sobre o auxílio em Campo Grande-MS.
Tabela 6 - Distância, Tempo, Combustível, CO2 total entre Curitiba e Cuiaba Origem Destino Total de
Distância Percorrida Tempo Total de voo Total de Combustível Consumido Total de CO2 Em Kg. Navegação Convencional SBBI SBCY 723,5NM 04:20m 526,4L 1200Kg Navegação PBN SBBI SBCY 699,8NM 04:10m 506,2L 1154g
Em todos os exemplos acima citados, houve a necessidade de percorrer caminhos mais longos para que a aeronave permanecesse sintonizada com os equipamentos de navegação instalados em solo.
Na próxima seção, veremos as representações numéricas e as consequências, dos diferentes meios de navegação, convencional e PBN.
Fonte: SkyVector, 2020
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
O objetivo principal deste trabalho foi conhecer o contexto histórico relacionado à concepção e a utilização dos auxílios da navegação aérea.
Diante do estudo de caso, realizado através de pesquisa exploratória, com o objetivo de explorar dados de um problema conhecido, com uma pesquisa de natureza qualitativa, é demonstrado no quarto capítulo as diferença entre os valores das navegações dos exemplos, onde observamos que houve uma economia que variou de 2,5 nos destinos mais curtos a 10 nas etapas mais longas , traduzindo em tempo de voo total para as etapas, cerca de uma horas e dez minutos de voo a menos realizando a navegação PBN, o mesmo ocorre em relação ao consumo de combustível, que obteve uma economia de 139,7 Litros totais ao longo das novas rotas. Sendo que a aeronave deixou de emitir na atmosfera, cerca de 318,4 Kg CO2.
Dimensionando os valores obtidos nos exemplos, espera-se que ao longo de um ano, onde a aeronave realiza cerca de 100 horas de voo, obtenhamos o valor aproximado de 900 Litros de combustível economizados, e aproximadamente 2000Kg CO2 de poluentes não expelidos na atmosfera.
O combustível em uma aeronave é o item que influencia diretamente nos seus custos de operação, com base nos cálculos acima, espera-se realizar uma economia de aproximadamente nove mil reais ao ano. Foi utilizado como referência o valor de aquisição do litro da gasolina na cidade de Curitiba, onde o preço do litro chega ao consumidor final pelo valor de dez reais. Obviamente que outros fatores serão influenciados como o tempo entre revisões periódicas, estimando-se que o custo anual de manutenção por hora de voo seja reduzido em aproximadamente 6,4. Concluída a pesquisa, foi possivel afirmar que a navegação aérea baseada em performance possui muitos benefícios quando se comparada com a navegação convencional. Em quanto a navegação convencional requer que a aeronave sobrevoe estações de rádio instaladas na superfície terrestre para procedimentos de voo em rota e aproximação, a navegação baseada em performance permite a realização de voos diretos, utilizando o uso da Navegação Global por Satélites, GNSS. Desta maneira, remove-se inúmeras restrições impostas pelos sistemas convencionais, como por exemplo a inexistência de sinal em determinados relevos, a indisponibilidade de auxílios durante manutenções e a imprecisão da navegação em rota. Por outro lado, com as rotas diretas da PBN, é nítida a confiabilidade do sistema,
a precisão do sinal ao longo do percurso, além da redução de tempo e consumo de combustível, consequentemente, uma menor emissão de poluentes na atmosfera.
Frente aos resultados apresentados, é alcançado o objetivo que comprova a redução das distâncias percorridas entre os aeroportos envolvidos por meio do sistema PBN. Com a utilização deste sistema, houve uma valiosa economia de capital ao longo dos voos, bem como uma diminuição de tempo de voo, fator importante frente ao dinamismo da aviação executiva.
De maneira geral, a PBN representa ganhos significativos para a indústria da aviação, que permanece em constante expansão ao redor do mundo. A ICAO recomenda que os estados executem ações educativas, como simpósios, workshops, elaboração de matérias de instrução, além da realização de cursos presenciais e a distância, de forma a assegurar o progresso da PBN, dessa forma esse estudo atinge também o objetivo de propagar o conhecimento sobre a implantação e os benefícios da navegação por satélite.
As limitações encontradas por esse trabalho estão relacionadas à falta voos regulares realizados pela aviação executiva, característica principal deste tipo de aviação, a grande diversidade de aeronaves com características distintas de consumo e desempenho, e a inexistência de rotas preferenciais entre cidades, essas informações poderiam trazer maior volume de dados para a realização de comparações e relatórios anuais para fins estatísticos.
Por fim, recomenda-se o estudo em termos de integração e eficácia do sistema GPS com os sistemas de aumentação de sinal, para futura implementação em procedimentos de pouso de precisão, com o propósito de que seja avaliada a qualidade de sinal e eventuais perdas ocasionadas por interferências eletromagnéticas advindas de solo que possam prejudicar o funcionamento do sistema.
REFERÊNCIAS
ANTAS, Luz Mendes. Glossário de termos técnicos. São Paulo, 1979.
BASÍLIO et al. Controle de Trafego Aéreo: Panorama Atual e Perspectivas. Revista Conexão Sipaer. 2011;2(3);113-129.
BORGES VP. O que é história? Coleção Primeiros Passos. São Paulo, 1996.
BRASIL. ANAC. 2017a. IS Nº 91-001: Aprovação Operacional de Navegação Baseada em
Desempenho. 2017a. Brasília, 24 mai 2017.
BRASIL. DECEA. Departamento de Controle do Espaço Aéreo. 2011. DCA 351-2:
Concepção Operacional ATM Nacional,
https://publicacoes.decea.gov.br/?ipublicacaoid3678 Brasília, dez. 2011.
CASTRO, Gabriel Rodrigues. Sistemas modernos de navegação aérea. Universidade Tuiuti do Paraná, Curitiba - PR, 2008.
COSCAP. Cooperative Development of Operational Safety Continuing Airworthiness Programme. Performance Based Navigation Operational Approval Handbook. https://www.icao.int/APAC/Meetings/2010/pbn_tf7/COSCAP_PBN_OPS_handbookv 3.doc. 2010.
HELFRICK, Albert. Principles of avionics. 2ª ed. Leesburg, VA, USA, 2002.
ICAO. Air Traffic Management. International Civil Aviation Organization. Edition 3, 1996. ICAO. Global Navigation Satellite System (Doc 9849 AN/963457). 2.ed. Montreal: ICAO, 2012
ICAO. Global Navigation Satellite System (GNSS) Manual. International Civil Aviation Organization. Montreal, 2005.
ICAO. ICAO PBN For Presentation. 2016. Disponível em: http:www.icao.int/PBN Acesso em 17 out 2017.
ICAO. Performance-Based Navigation (PBN) Manual (Doc 9613 AN/937). 4.ed. Montreal: ICAO, 2013a.
JACKSON, A. C. RAYTHEON AIRCRAFT COMPANY, Beechcraft Baron Pilot’s Operating
Handbook, Wichita, KA, USA, 1994
KASIM, K.O. Assessing the Benefits of Performance-Based Navigation Procedures. Journal of Aviation Technology and Engineering, v.7, iss.1, 2017.
LEMOS, Valmir. Livro História da Aviação – UNISUL Virtual. Palhoça, SC, 2012. MONTEIRO RF. Aviação: construindo a sua história. Goiânia, Editora da UCG; 2002. Myron KAYTON / Walter R. FRIED. Avionics Navigation Systems 2ª Edition, NY, USA, 1997.
OLIVEIRA, Mateus Miranda. A Nova Circulação Aérea Brasileira: Melhoramentos nos Sistemas de Navegação e Comunicação. UNISUL, Palhoça-SC, 2018
PAMPLONA, D. A; FORTES, J. L. C; ALVES, C.J.P. Análise do Conceito de Espaço Aéreo baseado em performance (PBN). Revista de Engenharia e Tecnologia, v.7, n.4, dez, 2015. PAMPLONA, D.A. Mensuração dos benefícios pela introdução dos Procedimentos de
Navegação Baseados em Performance. 2014. Tese (Mestrado em Infraestrutura
Aeronáutica/ Transporte Aéreo e Aeroportos). Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos –SP, 2014.
PAVLOVA, S.; ZADOROZHNIA, A. Analysis of Free Route Airspace and Performance
Based Navigation Implementation in the European Air Navigation System. National
Aviation University, v.61, n.4, p.28-35, 2014.
PORTILHO, Frederico de Araújo, Revista Aviation in Focus – Journal of Aeronautical
Sciences; Porto Alegre, RS, 2015.
SALVAT. Biblioteca Salvat de grandes temas: A Aviação. Rio de Janeiro: Editora Salvat do Brasil; 1979.
SIMÕES, André Felipe. O transporte aéreo brasileiro no contexto de mudanças
climáticas globais: emissões de CO2 e alternativas de mitigação. Universidade Federal
do Rio de Janeiro, 2003
WAYCARBON, Artigo: Quais as reais consequências do aquecimento global ?, Blog WayCarbon: https://blog.waycarbon.com/2017/07/quais-as-suas-reais-consequencias-do-aquecimento-global/, 06 de julho de 2017.
WILKINSON R. Aircraft structures and systems. London, Longman Publishing Inc.; 1996. WILL, Daniela Erani Monteiro. Metodologia da pesquisa científica. UNISUL Virtual. Palhoça, SC, 2012.
WILLIAMS JR. The art of instrument flying. Blue Ridge Summit: TAB Books; 2003.
YACOVITCH, T. I.; ZHENHONG YU; HERNDON, S. C; MIAKE-LYE, R.; LISCINSKY, D; KNIGHTON, W. B.; KENNEY, M.; SCHOONARD, C.; PRINGLE, P., National Academies of Sciences, Engineering, and medicine 2016. Exhaust Emissions from In-Use General
Aviation Aircraft. Washington, DC: The National Academies Press.
https://doi.org/10.17226/24612.
