sábado, 29 de maio de 2021

O voo do avião moderno

Alberto José

Muitos inventores fizeram experiências que ajudaram a desenvolver a aviação. Na França, em 1906, o brasileiro Alberto Santos Dumont construiu e pilotou o avião 14-Bis, que em voo controlado era impulsionado por um pequeno motor de 50 HP!

O avião voa porque tem as asas construídas com perfil aerodinâmico (aerofólio). Quando o motor empurra o avião para frente, o fluxo de ar que passa sobre a asa provoca turbulência que anula a pressão atmosférica que pressiona a asa para baixo e, ao mesmo tempo, o fluxo de ar que passa por baixo da asa causa a diferença de pressão que resulta na sustentação, isto é, faz a asa se elevar no espaço.

O avião é formado basicamente pela fuselagem e asas construídas com alumínio e fibra de carbono, que é um material super-resistente. Na fuselagem ficam alojados os pilotos, os passageiros, estão fixadas as asas, as superfícies de controle, rodas, sistemas elétricos, mecânicos, hidráulicos e a estrutura da cauda com o estabilizador vertical e os estabilizadores horizontais, que são asas menores que permitem controlar o avião durante o voo.

O Douglas DC-10-30, de 1974, pesava 109 toneladas, velocidade de 982 km e capacidade para 241 passageiros

O leme é a superfície localizada no estabilizador vertical, que permite que o avião gire para a direita ou para a esquerda quando o piloto comprime um dos dois pedais existentes à sua frente. Os pedais servem também para acionar os freios das rodas nos deslocamentos no solo. Na cabine de pilotagem (cockpit), ele controla a subida, a descida, e a inclinação lateral do avião, para a direita ou para a esquerda por meio do “manche” - parecido com a metade do volante do automóvel - ao puxar o manche para trás o avião sobe, ao empurrar para frente, o avião desce. Quando gira para o manche para os lados, o avião se inclina para o lado que foi comandado pelo piloto. Nos aviões modernos, o manche está sendo substituído por um “joystick” para cada piloto. O acionamento coordenado do leme de direção com o aileron, faz o avião executar uma curva suave.

Na parte de trás de cada asa há superfícies hiper sustentadoras denominadas “flap “, que aumentam a área da asa e permitem o voo em baixa velocidade sem perder a sustentação. Na frente de cada asa há superfícies denominadas “slat “, que ao serem comandadas aumentam a eficiência aerodinâmica facilitando a decolagem e a aterrissagem. Sobre cada asa, há conjuntos denominados “spoiler “e “speed brake “que ao serem acionados reduzem drasticamente a velocidade em voo ou auxiliam a desaceleração no momento em que as rodas tocam a pista. 

Devido ao tamanho dos aviões, todas as superfícies que controlam o voo são acionadas por motores elétricos ou hidráulicos.

Muitos aviões são equipados com o “winglet “, que é uma pequena asa localizada na extremidade da asa principal e serve para reduzir a resistência do ar, economizando combustível e aumentando a velocidade.

Graças à tecnologia avançada, desde os anos 60, os motores convencionais que atingiram o limite de resistência do material foram substituídos por reatores construídos com ligas especiais e cerâmica, e que são formados por compressores internos que permitem fazer o voo em grandes altitudes e alta velocidade.

Até os anos 80, para sobrevoar oceanos era necessário um avião com quatro motores. Hoje, aviões com dois potentes reatores são autorizados a fazer voos sobre oceanos.

As milhares de peças do avião são numeradas e registradas nos computadores dos fabricantes e dos operadores onde fica gravado o tempo de vida útil e a data da substituição desses componentes. Quando o avião chega de um voo, é feita a inspeção visual e o livro de manutenção é verificado a fim de corrigir algum defeito que tenha sido reportado. Nos pernoites, o avião passa por e inspeção mais detalhada e, a cada 3 ou 4 anos, o avião é totalmente desmontado para a inspeção completa, denominada Check D!

Os pneus do avião são feitos de borracha e lonas resistentes, reforçados com fios de aço. Dependendo do desgaste observado, eles são substituídos a cada 30 ou 90 dias e são pressurizados com nitrogênio para evitar a ocorrência de altas temperaturas durante as operações de decolagem ou aterrissagem.

Um avião do tamanho do Boeing 737 tem 6 rodas; um Boeing 747 tem 14 rodas e o Antonov 225 - maior avião de carga do mundo - tem 32 rodas.

O Boeing 747-300, de 1986, pesava 178 toneladas, velocidade de 893 km, e capacidade para 391 passageiros

A aviação comercial programa voos noturnos porque à noite, a baixa temperatura permite o abastecimento de um maior volume de combustível (QAV). Outro motivo, é a possibilidade de um passageiro poder dormir e chegar bem-disposto ao destino. Um avião de voo intercontinental, pode levar mais de 100 toneladas de combustível.

Até os anos 60, nos voos intercontinentais a tripulação técnica era composta por até 8 tripulantes. Hoje, há apenas 3 ou 4 pilotos pois os demais tripulantes foram substituídos pelos computadores dos aviões. O Antonov 225, que é o maior avião de carga do mundo, dispõe de 32 computadores para gerenciar o voo e a manipulação da carga.

No voo normal, pouco antes da decolagem o comandante recebe o Plano de Voo e as informações sobre a rota do avião. Com esses dados, o comandante e o copiloto usam tabelas e mapas para ajustar os instrumentos e programar o computador. Durante esse procedimento, para não desviar a atenção dos pilotos, não é permitido entrar na cabine de pilotagem, a não ser em caso de emergência.

Depois que termina o abastecimento de combustível, o comissário informa ao comandante que terminou o embarque dos passageiros e as portas foram fechadas. Então o comandante pede autorização ao controle do aeroporto para movimentar o avião e solicita um rebocador (pushback) para empurrar o avião até a área livre a fim de ligar os reatores e levar o avião para a cabeceira da pista, onde vai aguardar autorização para decolar.

Durante o deslocamento até a pista os comissários fazem a demonstração das saídas e dos equipamentos de emergência. Na cabeceira da pista, enquanto espera a ordem para decolar, o comandante verifica o funcionamento das superfícies de controle e faz o ajuste final dos instrumentos de voo.    Durante a decolagem, ouve-se o ruído característico das rodas sendo recolhidas nos compartimentos das asas e da fuselagem.

Na subida, o avião voa em direção a uma aerovia reservada para o voo. A aerovia é uma espécie de avenida muito larga, sem esquinas ou cruzamentos, e a sua extensão vai do início do voo até o aeroporto de destino. Nas aerovias só há um sentido de direção, e a separação entre os aviões é muito grande, o que garante a segurança do tráfego aéreo!

Quando atinge o nível (altitude) de voo, o comandante liga o piloto automático que será monitorado pelo computador. A velocidade é selecionada pelo piloto e pode ser medida em Mach, onde M 0,85 corresponde a cerca de 850 kph.

Acima de 8 mil metros, com a temperatura de - 40º C., pode-se observar o fenômeno denominado “contrails “, que são esteiras brancas produzidas pelos gases quentes dos reatores quando atingem as partículas de umidade existentes na atmosfera.

Durante o voo ocorrem turbulências, que são fortes correntes de ar que se deslocam verticalmente na atmosfera; são mais intensas sobre montanhas ou grandes massas de água, por isso, durante o voo os passageiros devem manter os cintos de segurança afivelados!

Nas grandes altitudes ocorrem ventos fortes (jet stream) que interferem diretamente nos voos.  Se forem ventos de cauda, aumentam a velocidade do avião diminuindo o tempo de voo; se forem ventos de proa, provocam o efeito contrário. Os operadores programam a rota procurando aproveitar a incidência dos ventos de cauda!

Por meio de um transmissor existente nos aviões denominado “transponder “, os controladores em terra podem acompanhar o voo do avião. E, periodicamente, o piloto fala com os controladores para confirmar a altitude, velocidade, as condições meteorológicas na rota e a estimativa da próxima posição do avião.

Devido a altitude o avião é pressurizado e válvulas controlam a renovação do ar e a temperatura ambiente.

Todo avião dispõe de máscara de oxigênio sobre cada assento, para ser utilizada em caso de despressurização. Há um colete salva vidas debaixo de cada assento para ser utilizado em emergência de pouso na água. O colete não pode ser inflado dentro do avião. Há também máscaras e extintores contra incêndio para uso da tripulação.

Em cada porta há uma rampa inflável com material de sobrevivência. Quando a porta é aberta em situação de emergência, automaticamente a rampa é ejetada para fora e permanece inflada para facilitar uma rápida saída podendo ainda flutuar na água.

Todo tripulante é arduamente treinado para prestar primeiros socorros e atuar em situação de emergência.    As instruções dos comissários devem ser atendidas pois eles são agentes de segurança preparados para essa finalidade.

O funcionamento do avião é monitorado pelo computador que controla os sistemas a bordo e mantem o avião voando na rota programada.   Se o computador detectar o mal funcionamento de algum componente, ele emite um aviso, sugere uma solução ao piloto e envia essa informação ao operador e ao fabricante do avião.

O RADAR é um equipamento importante que mostra com antecedência as condições à frente, evitando que o avião voe em direção a tempestades ou formação de gelo. Se o radar estiver inoperante o avião não é autorizado a decolar.

Ao chegar ao destino, o piloto fala com o controle do aeroporto que informa o ajuste do altímetro do avião em relação ao solo, a direção do vento, a visibilidade, o tráfego aéreo e a pista designada para o pouso.

O acesso à cabine de pilotagem é interditado e os pilotos começam a ajustar os instrumentos para fazer a aproximação da pista.  Se por algum motivo não puder pousar naquele momento, o controle vai determinar ao comandante para aguardar voando em círculos ou então ele deverá prosseguir para outro aeroporto, (alternativa). Todo avião tem a reserva de combustível suficiente para executar essa manobra.

Quando as rodas tocam a pista, os reatores são acelerados e, automaticamente, os reversos (deflectores que invertem o sentido da saída dos gases do reator) são acionados juntamente com os flaps e spoilers para auxiliar na desaceleração do avião na pista.  Em seguida, os instrumentos de voo vão sendo desativados até o estacionamento no local do desembarque. Enquanto o avião estiver estacionado, um pequeno reator instalado na cauda permanece em funcionamento para fornecer a energia elétrica e o ar-condicionado!

Título, Imagens e Texto: Alberto José, ex-Comissário da Varig, 29-5-2021

Um comentário:

  1. Boa explanação, mas com alguns equívocos.
    O 14-bis de Santos Dumont não tinha o efeito venturi, ela implica que, se um fluido estiver escoando em um estado de fluxo contínuo, então a pressão depende da velocidade do fluido. ... Segundo a equação de Bernoulli, a pressão do ar em cima da asa será menor do que na parte de baixo, criando uma força de empuxo que sustenta o avião no ar.
    Depois o !4-bis só voava em linha reta, pois não havia elerões nas asas para para fazer curvas de graus fixos pois com somente o leme seriam impossíveis daí o advento de elerões e leme serem de uso conjugados.
    Mach 0.85 correspondem a 1050 km por hora.
    Nas altitudes a velocidade do som diminui, assim aviões voam acima de 40 mil pés em torno de 250 nós e a velocidade do som cerca de 300.
    Não podemos confundir GROUND SPEES COM TRUE AIR SPEED.
    OBRIGADO.

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