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Bruno Facci de Freitas Basso
Gustavo Agne de Oliveira
Jose Simoes Teixeira Filho
TCAS: INSTALA<;:AO E OPERA<;:AO DE SISTEMA DE AVISO DE
TRAFEGO E ALERTA DE COLI SAO EM AERONAVES DE PEQUENO
E MEDIO PORTE.
Pre-projeto de Pesquisa apresentado ao Curso deTecnologia em Manuten980 de Aeronaves daFaculdade de Ci~ncias Aeronauticas daUniversidade luiuti do Parana como Proposta delema do Trabalho de Conclusao de Curso.
Orientador: luis Antonio Verona
CURITIBA
2007
TERMO DE APROVA<;:Ao
Bruno Facci de Freitas Basso
Gustavo Agne de Oliveira
Jose Simoes Teixeira Filho
TCAS: INSTALA<;:Ao E OPERA<;:Ao DE SISTEMA DE AVISO DE
TRAFEGO E ALERTA DE COLIsAo EM AERONAVES DE PEQUENO
E MEDIO PORTE.
Este Trabalha de Canclusaa de Cursa fai julgada e apravada para a abten9aa da
titulo de Tecnologo em Manuteny<3o de Aeronaves da Faculdade de Ciencias
Aeronauticas da Universidade Tuiuti do Parana.
Curitiba, 05 de dezembro de 2007.
Tecnologia em Manutenc;:ao de Aeronaves
Universidade Tuiuti do Parana
Orientador: Luis Antonio Verona
DEDICATORIA
Dedicamos este trabalho aos nossos pais pelo apoio incondicionaL
AGRADECIMENTOS
Agradecemos a Eletronave Indl Eletronic Aeronaves LTDA pelo auxilio na
elabora9ao deste Trabalho de conclusao de Curso.
EPiGRAFE
"E lento ensinar por leorias, mas breve e eficaz faze-Io pelo exemplo"
Seneca
SUMARIO
1. RESUMO.. .. 9
2. INTRODUCii.O 9
3. OBJETIVOS PROPOSTOS.. .. 9
4. CARACTERISCAS DO EQUIPAMENTO.. . 10
5.INSTALACii.0.. .. 13
6. CONFIGURACii.O E TESTES 23
.. 24
.. 25
............ 25
.. 26
7. OPERACii.O ..
8. CONSIDERACOES FINAlS ..
9. CRONOGRAMA ..
10. RFERENCIAS ...
LISTA DE FIGURAS
Figura Aleanee por modelo de TCAS ..
Figura 2 Seneca ..
Figura 3 Fixat;,::ao das antenas ..
Figura 4 8andeja de avi6nicos ..
Figura 5 Inspet;;:ao do material ..
Figura 6 Inspet;tao do material..
Figura 7 Posit;tao e marcac;ao das antenas .
Figura 8 Posic;ao e marcat;tao das antenas ..
Figura 9 MarcalitaO e furac;ao ..
Figura 10 Marea9ao e fura9ao ..
. 12
. 14
. 14
. 14
. 15
......... 15
. 15
.15
. 16
. 16
Figura 11 Area de aterramento eh~trico na fuseiagem 16
Figura 12 Refor90 de fixa9ao ..
Figura 13 Antena inferior seiad a contra umidade ..
. 17
. 17
Figura 14 Antena superior selada contra umidade.. . 17
Figura 15 Fixa9ao da bandeja do eomputador.. . 18
Figura 16 Cabos da antena superior .. ... 19
..19
. 19
. 20
. 21
Figura 17 Cabos da antena inferior ..
Figura 18 Confee9ao da eablagem.
Figura 19 Conectores ..
Figura 20 Circuit braker ..
Figura 21 Anunciador e batao mute .. . 21
Figura 22 Coupler ..
Figura 23 Tela multifun~iio ..
. 22
. 24
1. RESUMO
Este trabalho tern como objetivo descrever de forma simples como e na pratica urn
trabalho que pode ser executado par urn Tecn6\ogo em Manutenc;ao de aeronaves, neste
casa a instalac;ao de urn TeAS "traffic collision and avoidance system".
2. INTRODU\;AO
Com 0 aumento do tratego aereo em escala mundial a espac;o aerea vern S8
ternando cada vez mais restrito, no sentido da separac;ao lateral e vertical, entre as
aeronaves que ele ocupam. Assim, 0 equipamento que possibilita a monitorary8o do
trafego ao redor de uma aeronave pela sua tripulac;ao, e urn item essencial para garantir
uma margem extra de segurany8 contra colisoes aereas. Esse equipamento, conhecido
como sistema de aviso de trafego e alerta de colisao, au TeAS (do ingles "traffic collision
and avoidance system'), ja e obrigatorio para aeronaves de grande porte, e com a
simplificac;:aoe reduc;:aodos custos de tais equipamentos, esta se tornando acessivel aos
operadores de aeronaves de pequeno e media porte.
3. OBJETIVOS PROPOSTOS
Este projeto de pesquisa pretende demonstrar, a nivel tecnico, que a
instalayao de um equipamento TeAS em uma aeronave de pequeno porte pode ser
realizada com facilidade, elevando sensivelmente 0 nivel de seguranya alcanyado durante
a veo, com alta confiabilidade e sem custos adicionais de opera.;:ao. Sera demonstrado
tambem que a instalac;:aodo TeAS exige baixo numero de horas para sua instalac;:aoe
que nao exige nenhuma modificaC;:8oque possa trazer inseguranya de nivel mecanico ou
eletrico na aeronave. Atraves de fotografias, pretende-se detalhar passe a passo a
instalayao mecanica e eletrica do equipamento, e posteriormente sua configurayao e
testes de funcionamento, demonstrando a simplicidade da instalaC;8o e eficiemcia do
equipamento corretamente instalado.
4 CARACTERisTICAS DO EQUIPAMENTO
Nao seria possivel apresentar a instala9ao de um equipamento TCAS sem antes
abordar, mesmo que de forma simples, seu principio de funcionamento.
o TCAS e base ado no funcionamento de um antigo equipamento de
radionavegac;ao, 0 AOF - Automatic Direction Finder, aplica-se 0 mesmo principio para
detectar e localizar sinais de radio provenientes de uma aeronave em Yeo. Entao
concentra-se seu estudo sobre a detecC;80 dos sinais emitidos pelos Transponders, ja que
estes sao de usa obrigat6rio em veo para qualquer aeronave homologada, alem de
trabalharem em uma frequencia tal que sua identifica9ao torna-se mais precisa. 0 TCAS,
assim como 0 AOF, possui ao menos uma antena, que em seu interior contem dois
elementos sensiveis, conhecidos como antena Loop e antena Sense. A antena Sense se
encarrega de receber 0 sinal emitido pelo transponder da aeronave detectada, e envia-lo
ao processador que 0 amplifica e 0 utiliza como referenda. A antena loop por sua vez,
tambem recebe 0 mesmo sinal enviado pelo transponder da aeronave detectada, porem
com uma caracteristica espedal. Esta antena e construida de tal forma que sua recepC;ao
varia de acordo com sua posic;ao fisica relativa a fonte emissora do sinal, sendo que
assim sua recePCY80 e unica para cada e qualquer posic;ao desta em relac;ao ao sinal
original. 0 processador entao se encarrega de comparar 0 sinal original, recebido pela
antena Sense, com 0 sinal variavel recebido pela antena loop, permitindo um calculo
preciso da posic;ao da fonte emissora do sinal (neste caso, 0 transponder de uma
aeronave qualquer em veo) em relac;ao a antena do TeAS. Com a POSiC;80 relativa
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resolvida, 0 processador agora analisa a intensidade do sinal recebido, podendo agora
calcular a distancia em que a fonte do sinal se encontra. Com as dados de posiryao
relativa e distancia da fonte, agora temos urn ponto cartesiano da posiC;Elo horizontal real
da fonte de sinal. 0 TCAS ainda necessita de urn ultimo dado para se tomar urn
equipamento eficaz, a altitude da aeronave detectada. Esse dado e fornecido pelo
transponder detectado, e e comparado com a altitude da pr6pria aero nave onde 0 TCAS
esta instalado, resulta portanto na indica9ao da altitude relativa da aero nave detectada. 0
TCAS torna-se entao capaz de apresentar urna posic;ao espacial da aeronave detectada,
ou seja, informa sua posic;ao no plano horizontal e vertical, em relaC;Eloa aeronave no qual
esta instalado.
o TCAS revelou-se urn equipamento de alta precisao, com custo relativo baixo em
relac;ao ao que se propoe (Seguranc;a), ja que a outra forma de se detectar uma outra
aeronave em vao seria atraves de urn radar ativo, algo que se torna caro e complexo
demais para se justificar sua aplicac;ao.
Contudo, 0 TCAS possui uma (mica caracteristica indesejavel, que e inerente a sua
natureza: E urn equipamento passiv~, depende portando da atividade do transponder das
outras aero naves. Ou seja, 0 TCAS nao detectara absolutamente nada em caso de mau
funcionamento ou mesmo quando 0 equipamento transponder estiver desligado em outra
aeronave qualquer.
Mesmo assim, 0 TCAS e atualmente a forma mais segura e precisa de urn
equipamento embarcado de seguranc;a contra colisoes contra outras aero naves.
Para demonstrac;ao dos objetivos propostos neste trabalho, acompanhamos a
instalac;:ao do equipamento TCAS modelo TAS-610 em uma aeronave Embraer Seneca
IV, bi-motor convencional, com 05 assentos para passageiros e urn tripulante (figura 2). A
11
instalayao fo; executada nas depend€mc;as da oficina Eletronave Ind!. Eletr6nica de
aeronaves localizada no aeroporto de Bacacheri, na cidade de Curitiba, PR.
o sistema 0 qual acompanharemos a instala9ao e um TAS610, fabricado pela
empresa Avidyne, localizada nos Estados Unidos da America. 0 equipamento e fabricado
em 3 versoes, que diferem entre si pelo alcance maximo que detectam aeronaves em
perigo de colisao, como pode-se ver na imagem a seguir.
Figurll I
12rm
--------"'-21n~
±9900ft
Cilindro azul: TAS600
Cilindro amarelo: TAS61 0
Cilindro verde: TAS620
o equipamento em questao, tern custo unitario de 17000 d61ares american os,
pre90 final para venda no Brasil, sem custos de instala9ao.
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o kit de instalay80 do produto acompanha 0 processador, duas antenas, urn
acoplador de transponder, al8m da bandeja de fixayao, parafusos, porcas e conectores
necessarios.
o TAS610 8 ideal para ser instalado em aeronaves que nao ultrapassem a altitude
maxima de 25.000 pes e cuja velocidade nao exceda 230 nos, devido ao seu alcance. a
sistema e composto por duas antenas, uma simples, que e responsavel pela deteCct80 de
trafegos a frente e atras, e uma antena dupla que 8 responsavel pela detecctc3.o de
trategos em ambos os lad os. Com essa combina9ao de antenas, a detec980 de trafegos e
precisa e elimina a possibilidade de zonas cegas causadas pela obstrUct80 de partes da
propria aeronave onde 0 sistema esta instalado. Para evitar que 0 TCAS detecte sinais
provenientes do proprio transponder da aeronave, urn dispositiv~ chamado acoplador
deve ser instalado entre a antena do transponder e 0 processador do TCAS. Esse
dispositivo detecta qualquer transmissao do transponder da aeronave e impede que 0
processador se auto-interprete como trafego externo. a sistema fornece avisos audio-
visuais, sendo que a uliliza9iio de um display para exibi9iio dos IrMegos e opcional.
5.INSTALA«;;AO
A instalactao tern inicio com uma avaliactao inicial da aeronave. Neste momenta os
t8cnicos responsaveis pel a instala9c3.0 decidern as melhores OPct6es para a fixactc3.o das
antenas, do computador e roteamento da cablagem de comunica980 do sistema, de
acordo com 0 manual do fabricanle do TAS-610.
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Dando inicio aos procedimentos de instala9ao, 0 estofamento da aeronave e
removido (assentos, latera is e teto), permitindo acesso aos pontos de fixa9ao das antenas
(figura 3), cablagens jil existentes e bandeja de avionicos.(figura 4.)
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A embalagem do equipamento e entao aberta e 0 material inspecianado quanta adanos eventuais no transparte e aplicabilidade na aeronave (Figuras 4 e 5.).
De acordo com a gabarita farnecida pelo tabricante (figura 8), e teita entaa a
marcaC;8o dos furos das antenas, respeitando as distancias e mantendo 0 alinhamento
desejado entre as duas antenas do equipamento. (Figura 7; 8).
Ap6s ser feita a marcac;ao, outro tecnico confirma que esta de acordo com as
especificac;oes do manual e libera a execuC;8o dos turos, que sao realizadas de acordo
com tecnicas e materiais aprovados aeronauticos. (figuras 9 e 10).
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Em seguida, 0 manual de instalagc30 solicita que 0 contato entre as antenas e a
fuselagem da aeronave possibilite um aterramento eletrico perteito sendo necessaria,
portanto, a remog2lo da pintura na area sob a antena (figura 11).
As duas antenas sao fixadas em seguida, utilizando os refonyos internos fornecidos
(figura 12), e e aplicado selante contra umidade ao redor da antena e sobre os parafusos
de fixa,ao (figuras 13 e 14). 0 posicionamento da antena "single blade" na parte superior
da aero nave e a "dual blade" da parte inferior e definido pelo manual de instala,ao, sendo
possivel ser invertido se 0 equipamento nao atingir desempenho satisfatorio.
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Com a fixa9<30 das antenas completa, a pr6xima etapa e a fixa9ao da gaveta do
computador na bandeja de avi6nicos.
o suporte da aeronave em questao possuia amplo espa90 e nenhuma modifica9ao
foi necessaria, sendo apenas realizada fura9ao para fixa9ao da gaveta atraves de 04
parafusos. (figura 15).
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Com a gaveta fixada, a maior parte do trabalho mecanico da instala9ao esta
concluida. As pr6ximas eta pas compreendem a instala9ao eletrica do computador e das
antenas, sendo descritas a seguir.
Os cabos das antenas sao cabos coaxiais especiais, de baixa perda de sinal, tipo
RG400. Cada antena utiliza 2 cabos para se comunicar com 0 computador, sendo que 0
manual de instala9ao solicita que cad a par de cabos tenha exatamente 0 mesmo
comprimento, para que nao haja diferen9a no processamento do sinal recebido pelo
computador, com possivel perda de desempenho. Os cabos sao entao medidos e
cortados com os comprimentos iguais, e em seguida sao passados e fixados com a
utilizac;ao de abrac;adeiras de nylon. Os terminais de conexao sao montados nas
extremidades e crimpados, nao sendo possivel remove-los ap6s este processo. Cada
cabo recebe uma identifica9ao exc1usiva, para facilitar a conexao com 0 terminal
apropriado no computador (Figuras 16 e 17).
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o processador entao e fixado em sua gaveta e a parte mecanica da instalac;ao da-
se por complela. Em seguida, utilizando 0 diagrama de instala,ao fornecido pelo
fabricante confecciona-se 0 chicote de IigaC;ao do processador, que inclui os fios de
energia para 0 sistema, 0 fio terra, fics para recebimento da altitude digitalizada, um par
de fics blindadcs para comunicac;ao do processador com 0 display, e 02 fios que serao
ligados no sistema de trem de pcuso da aeronave.
Esse chicote e medido e cortado no comprimento necessario, e entao e amarrado
com um cordao proprio para confecc;ao de cablagens. (figura 18).
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Com 0 chicote pronto, inicia-se a prepara9ao da extremidade que recebera os
conectores do processador. Neste caso sao utilizados 02 conectores, de 15 e um de 25
pinos, ambos fornecidos pelo fabricante do equipamento.
Os fios simples sao descascados e recebem um pino que e crimpado com um
alicate especial, e pod em ser inseridos no conector, no alojamento correto.
Os fios blind ados recebem uma prepara9ao especial que ex poe a blindagem na
extremidade, que entao recebe um acabamento termo-retratil. Entao os pinos sao
crimp ados nesses fios e eles podem ser colocados nos conectores.
Os conectores por fim sao fechados e testados para checar a correta posic;:aodos
pinos em suas devidas posi90es. (Iota 19.)
Em seguida, 0 chicote pronto e levado e passado por dentro da aeronave, sempre
acompanhando os chicotes ja existentes e utilizando cintas de borracha e abrac;:adeiras de
nylon para fixa9ao.
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Juntamente, e passado um 5° cabo coaxial tipo RG400A, que sera ligado ao
"coupler" posteriormente. A extremidade sem conectores e deixada na regiao embaixo do
painel direito, para 58 realizar as ligac;oes.
Dando continuidade a instalac;ao, iniciam-58 as trabalhos no painel da aeronave.
Primeiro, e localizado urn espac;o vag a no painel de "circuit breakers" da aeronave, cnde einstalado urn circuit breaker de 03 amperes, como solicitado pelo manual de instalac;ao do
equipamento.(figura 20)
Tambem sao fixados urn anunciador luminoso e urn batao simples de acionamento
momentaneo (figura 21.), que ficam dispostos logo a frente do piloto para facil
visualiza98o.
Por fim, e fixado logo abaixo do transponder, 0 dispositivo "coupler" (figura 22.) que
sera conectado entre a antena do transponder eo processador, atraves do cabo coaxial ja
passado anteriormente.
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Finalizando a instalac;:ao, os fios sao conectados na aeronave. 0 fio de energia eligado ao circuit breaker, os fios de altitude sao ligado em paralelo aos fios do
transponder, e 0 par de fios blind ados e ligado no con ector da tela multifun,ao EX500.
Tambem sao ligados os fios do anunciador luminoso, do botao de pressao, e dos alertas
de audio.
Sob ram ainda os dois fios que sao ligados ao sistema de trem de pouso. Esse dois
fios servem para informar ao processador quando a aeronave esta no solo e quando os
trens de pouso estao abaixados.
Os fios do trem baixo e aeronave no chao sao localizados atraves do manual de
manutenc;:ao da aeronave, e entao sao conectados em paralelo aos fios do processador.
A instalac;:ao agora esta concluida. Tudo que foi feito e repassado e checado por
urn inspetor, que autoriza os testes e a configurac;:ao do equipamento.
Todos os plugues sao conectados no processador, e os cabos das antenas e 0
coupler tambern sao conectados.
o interior da aero nave e limpo, conferido e remontado.
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6. CONFIGURA<;AO E TESTES
Antes de testar 0 equipamento. e necessario configurar a tela multifun,ao EX500
para receber as informa~6es do TeAS. A tela e ligada e 0 modo de configurac;:c3o e aberto.
No menu "Traffic" e selecionado 0 equipamento TAS610 como sensor de trafego, e e
selecionada a porta de comunicac;ao utilizada. FeitD isso, a tela pade ser reiniciada.
Urn computador portatil eo ligado atrav8S do conector serial no processador do
TAS610, e sera utilizacto para Fazer as testes de funcionamento do equipamento. Para
isso, utiliza-se 0 programa Hypertemina/, que acompanha 0 sistema operacional
Windows, ja instalado no computador portatil. Esse programa possibilita acesso aD
software interne do TAS610, que e utilizado para S8 Fazer as testes necessarios.
Os testes mais importantes sao: a leitura da altitude recebida, a funcionamento do
coupler, e 0 recebimento dos sinais de trem de pouso baixo e aeronave no chao. Com a
computador tambem e passive I ajustar 0 volume dos alertas de voz emitidos pelo
TAS610.
Com todos as testes bem sucedidos, a aeronave e levada para fora do hangar para
avaliaC;ao do desempenho do equipamento.
Assim que e ligado, a tela multifunC;ao EX500 ja exibe "alvos" localizados pelo
TeAS (figura 21), e pode-se acompanhar a movimenta,ao destes alvos por sobre 0 mapa
exibido na tela, e logo percebe-se que se trata das aeronaves presentes no circuito de
trafego do aeroporto de Bacacheri. A exibiC;Elo de tais alvos indica que 0 sistema TeAS
instalado esta operand a normalmente, com 6tima recepC;80 e aquisiC;ao de alvos.
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o ultimo teste a ser feito e 0 do botao de pressao instalado ao lado do anunciador
luminoso. Pressionando 0 botao 2 vezes, 0 sistema emite urn alerta de voz informando a
ausencia de erros e a correto funcionamento. Figura 23.
7.0PERACAo
o sistema TAS610, na configura~ao instalada, e praticamente autonomo e sua
opera~ao e muito simples. 0 seu acionamento e automatico juntamente com a chave
geral dos radios da aero nave, e uma vez ligado, nao necessita de interferemcia do piloto
para sua opera~ao. A tela exibe as alvos sabre a mapa automaticarnente, bastando piloto
decidir 0 nivel de amplia9ao adequado. Toda vez que 0 sistema detectar um alva que
possa colocar em risco a seguran9a da aeronave, urn alerta de voz e emitido informando
a posi9ao e a altitude do alvo, alem de iluminar 0 anunciador.
o unico botao existente para a opera~ao do sistema possui duas unicas fun90es:
Pressionando-se uma vez, 0 sistema repete 0 ultimo alerta de voz emitido.
Pressionando-se duas vezes, 0 sistema informa se existe algum erro conhecido.
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8. CONSIDERACOES FINAlS
Tendo em vista que 0 trafego aereo tern aumentado em uma quantidade
significativa, conforme ja foi citado no inicio deste trabalho, 0 usa te urn TeAS tern S8
tornado uma ferramenta muito importante para aumentar a seguran<;:a de uma aeronave
em veo. Com urn custo aproximado de U$ 17.000,00 (dezessete mil d61ares americanos)
custo esse que pade ser considerado baixo para padr6es aeronauticos, a praticidade e
facilidade de instala<;:c3otornam a TeAS urn componente de urn 6timo custo beneficia para
instala<;:c30em aeronaves de pequeno e media porte.
9. CRONOGRAMA
FASES DO ESTUDO DURA Ao EM MESESApresenla<;ao da Proposta de Tema Jul Ago Set Out Nov DezLevantamento bibliografico e revisao de literatura •Pesquisa in loco •Montagem/lmplemenla<;ao do prot6tipo (5e houver)
Analise dos resultados •Conclusao do relat6rio e formatayao •Entrega para 0 Orientador •CorreyOes finais •Entrega da versao em capa dura •
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10. REFERENCIAS
AVidive Instalation Manual. PIN 32-2351, revisao 4, de 3 outubro de 2005
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