instrumentação e controle · artificial: criado pelo homem. ... mecanismo do indicador de rolagem...

Instrumentação e Controle Introdução

Ramón Silva

Especialização em Engenharia Aeronáutica

2012

INSTRUMENTAÇÃO é a ciência que aplica e desenvolve técnicas para

adequação de instrumentos de medição, transmissão, indicação,

registro e controle de variáveis físicas em equipamentos nos

processos industriais.

TÉCNICAS DE MEDIDAS: Procedimentos para avaliar um fenômeno físico

AVALIAÇÃO:

• Qualitativa: baseada na percepção

• Quantitativa: baseada no instrumento

AVALIAÇÃO QUANTITATIVA:

• Instrumento: o que medir?

• Fenômeno: o que é?

Natural: ocorrência na natureza.

Artificial: criado pelo homem.

MEDIDAS

• Diretas: instrumento

• Indiretas: arranjo de medidas diretas

MEDIDAS DIRETAS

• comprimento

• tempo

• massa

• volume

MEDIDAS INDIRETAS

• velocidade

• densidade

• força

DOMÍNIO DAS MEDIDAS

• Macroscópicas: Engenharia

• Microscópicas: física, matemática

MEDIDAS

• Estáticas

• Dinâmicas

PROCESSO

MALHA DE INSTRUMENTOS

FUNÇÕES BÁSICAS DE INSTRUMENTOS

• Medir

• Controlar

• Manipular

MALHA DE INSTRUMENTOS

Velocidade do carro – variável controlada

Vazão de combustível – variável manipulada

Sensor: mede a velocidade real

do carro e envia informação ao

controlador.

Controlador: compara a

informação de velocidade real

com o valor determinado

Válvula de controle: manipula a

vazão de combustível

COMBINAÇÃO DE INSTRUMENTOS

Sensor: mede o nível de água e

envia para o transmissor.

Transmissor: envia a

informação adiante de maneira

padronizada.

Controlador: comanda a

válvula de controle.

Válvula de controle: manipula a

vazão de água

Nível do tanque – variável controlada

Vazão de água – variável manipulada

FAIXA

Cada variável medida e cada instrumento de medição possuem

uma faixa selecionada.

Faixa é definida como o limite inferior e o limite superior de

variação.

O limite superior é chamado de Fundo de Escala.

Há a faixa do processo e a faixa do instrumento.

SPAN OU AMPLITUDE

A amplitude da faixa, span, é a diferença algébriga entre os

limites superior e inferior da faixa.

FAIXA E SPAN - EXEMPLO

EXATIDÃO

É a aptidão de um instrumento de medição para dar respostas

próximas a um valor verdadeiro convencional. A exatidão é um

conceito qualitativo e normalmente é dada como um valor

percentual do fundo de escala do instrumento.

Ex.: Um voltímetro com fundo de escala 10V e exatidão ±1%. O erro

máximo esperado é de 0,1 V. Isto quer dizer que se o instrumento

mede 1V, o possível erro é de 10% deste valor (0,1V). Por esta razão

é uma regra importante escolher instrumentos com uma faixa

apropriada para os valores a serem medidos.

PRECISÃO

A precisão é um termo que descreve o

grau de liberdade a erros aleatórios, ou

seja, ao nível de espalhamento de várias

leituras em um mesmo ponto. A

precisão é freqüentemente confundida

com a exatidão.

Um aparelho preciso não implica que

seja exato. Uma baixa exatidão em

instrumentos precisos decorre

normalmente de um desvio ou

tendência (bias) nas medidas, o que

poderá ser corrigido por uma nova

calibração.

REPETIBILIDADE

Descreve o grau de concordância entre os resultados de medições

sucessivas de um mesmo mensurando efetuadas sob as mesmas

condições de medição. Estas condições são denominadas condições

de repetitividade e incluem o mesmo procedimento de medição,

mesmo observador, mesmo instrumento de medição utilizado nas

mesmas condições, mesmo local e repetição em curto período de

tempo.

REPRODUTIBILIDADE

Descreve o grau de concordância entre os resultados de medições

sucessivas de um mesmo mensurando efetuadas sob as mesmas

condições de medição. Estas condições são denominadas condições

de repetitividade e incluem o mesmo procedimento de medição,

mesmo observador, mesmo instrumento de medição utilizado nas

mesmas condições, mesmo local e repetição em curto período de

tempo.

COMPARAÇÃO

INDUSTRIAL

AERONÁUTICA

BIBLIOGRAFIA

Instrumentação e Controle Instrumentos Aeronáuticos

Ramón Silva


2012

SISTEMA PITOT-ESTÁTICO

ALTÍMETRO:

ALTÍMETRO

Altímetro de Três Pontos Altímetro Tipo Tambor

INDICADOR DE VELOCIDADE VERTICAL (VSI)

INDICADOR DA VELOCIDADE DO AR: (IAS)

INDICADOR DE VELOCIDADE REAL (TAS)

MACHMETRO

INDICADOR DE VELOCIDADE MÁXIMA PERMITIDA

CÓDIGO DE CORES DO INDICADOR DE VELOCIDADE

COMPASSO MAGNÉTICO

COMPASSO MAGNÉTICO VERTICAL:

INDICADOR DE SITUAÇÃO HORIZONTAL (HSI)

INDICADOR RÁDIO MAGNÉTICO (RMI)

SISTEMA DE TUBO DE VENTURI

SISTEMA DE INSTRUMENTAÇÃO POR VÁCUO DE MOTOR SIMPLES

SISTEMA DE INSTRUMENTAÇÃO POR VÁCUO DE MOTOR DUPLO

INDICADOR DE ATITUDE (AI)

INDICADOR DE PROA (HI)

INDICADOR DE ROLAGEM E GUINADA

MECANISMO DO INDICADOR DE ROLAGEM E GUINADA

COORDENADOR DE ROLAGEM E GUINADA

SISTEMA DE REFERÊNCIA DE ATITUDE E PROA (AHRS)

GIROSCÓPIO DE ANEL DE LASER MONOLÍTICO (MRLG)

SENSOR INERCIAL (ISA)

COMPUTADOR DE DADOS DE AR (ADC)

PILOTO AUTOMÁTICO

DISPLAYS PRIMÁRIOS (PFDs)

DISPLAYS MULTI-FUNÇÃO

RÁDIO ALTÍMETRO

SISTEMA DE ALERTA DE TRÁFEGO E PREVENÇÃO DE COLISÃO (TCAS)

SISTEMA DE AVISO DE PROXIMIDADE DE TERRENO

HEAD UP DISPLAY (HUD)

BIBLIOGRAFIA

Flight Instruments - FAA

Instrumentação Aeronáutica Air Speed Indicator - ASI

Ramón Silva


2012

AIR SPEED INDICATOR - ASI

INDICADOR DE VELOCIDADE DO AR

O indicador de velocidade do ar é um medidor de pressão dinâmica do ar

que flui pela aeronave.

A pressão dinâmica é a diferença entre a pressão total captada pelo tubo

de Pitot e a pressão estática ambiente captada pela tomada estática.

.

ASI - ESTRUTURA

ASI – PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO

O ASI possui um aneróide que recebe a pressão do ar de

impacto (Ram Air) diretamente do tubo de Pitot.

A carcaça do ASI é selada e conectada à porta de tomada

estática.

Conforme a pressão total aumenta ou a pressão estática

diminui, o aneróide expande.

A expansão do aneróide aciona o mecanismo de indicação.

A maioria dos ASI’s é calibrada para indicação em knots

../Filmes/Airspeed+Indicator+Simulation_WMV V9.wmv

TIPOS DE VELOCIDADE DO AR

Velocidade Indicada – Indicated Airspeed (IAS)

Velocidade Calibrada – Calibrated Airspeed (CAS)

Velocidade Equivalente – Equivalent Airspeed (EAS)

Velocidade Real – True Airspeed (TAS)

VELOCIDADE INDICADA - IAS

Velocidade mostrada no indicador do instrumento.

Contém erros de instrumento ou sistema

VELOCIDADE CALIBRADA (CAS)

A CAS é a velocidade encontrada corrigindo-se a

velocidade indicada para erros de posição e instrumentos

O Manual de Vôo (AFM – Aircraft Flight Manual) deve

possuir uma tabela, ou um gráfico com os valores das

correções para as várias posições de flap e de trem de

pouso.

VELOCIDADE EQUIVALENTE – EAS

A velocidade equivalente é a velocidade calibrada corrigida

para o efeito de compressão de ar no interior do tubo de

Pitot.

CAS e EAS são equivalentes ao nivel do mar e em

atmosfera padrão.

A indicação de CAS aumenta mais do que deveria com o

aumento da velocidade do ar e da pressão de altitude.

Então uma correção para essa compressão deve ser

subtraida de CAS.

VELOCIDADE REAL -TAS

TAS é CAS corrigida para pressão e temperatura não-

padrão.

Em atmosfera padrão e nível do mar os valores de TAS e

CAS são iguais.

Em condições não-padrão , uma correção para altitude

pressão e temperatura deve ser aplicada a CAS para se

obter TAS.

INDICADOR DE VELOCIDADE REAL

Algumas aeronaves são equipadas com ASI’s de aneróide

compensado por temperatura.

O fole de aneróides compensa o movimento do mecanismo de

maneira a demonstrar a velocidade real.

INDICADOR DE VELOCIDADE REAL

O indicador de velocidade real mostra tento a TAS como a IAS

Este instrumento possui tanto o mecanismo convencional de ASI

quanto um mostrador adicional

O ajuste é feito por um “knob”, alinhando-se a indicação da OAT com

a altitude pressão.

Uma vez feito este ajuste o ponteiro mostra a velocidade real do ar

no mostrador adicional.

../Filmes/Aula 02/ASI/Cessna+172+Simulator+Gauge_WMV V9.wmv

VELOCIDADE DE MACH

Conforme a aeronave se aproxima da velocidade do som, a

passagem do fluxo de ar em determinados pontos desta

aeronave pode ser acelerada e atingir a velocidade do som

formando ondas de choque.

Nessas situações a leitura do número de Mach é mais

apropriada.

O número de Mach é a razão entre TAS e a velocidade do

som local.

VELOCIDADE DO SOM

VELOCIDADE DE MACH

Machmetros antigos utilizam sistemas de aneróides da mesma

forma que o ASI.

Os machmetros modernos utilizam informações do ADC.

1086.9 ft/s = 1193 km·h−1 = 741.1 mph = 644.0 knots

../Filmes/Aula 02/Mach/Airspeed+_+Mach+Indicator+Knots_WMV V9.wmv

VELOCIDADE DE MACH

Aeronaves de alta velocidade têm limitação de número de Mach.

O indicador de velocidade máxima indica essa limitação para cada

condição de vôo.

Velocidade do som a 30.000 ft -> 589,3 knots

Mach = 0,83 -> TAS = 489.3 knots

Mach = 0,83 @ 10.000 ft -> velocidade do som= 638 knots

TAS = 530 knots

VELOCIDADE MÁXIMA PERMITIDA

Embora se pareça com um ASI comum, este ASI possui um

ponteiro adicional , listrado em vermelho e branco, atuando por

um aneróide ou por mecanismo de altímetro e se movimenta para

um valor mais baixo conforme a densidade do ar diminui.

Controlando TAS para que não exceda a velocidade máxima

indicada pelo ponteiro listrado, o piloto evita a formação de ondas

de choque criadas devido ao aparecimento de velocidades

trnasônicas nas superfícies da aeronave.

../Filmes/Aula 02/ASI/Cessna+172+Simulator+Gauge_WMV V9.wmv

BIBLIOGRAFIA

Pilot’s Handbook of Aeronautical - Federal Aviation Administration -2008

Instrumentos de Vôo – Departamento de Aviação Civil

Instrumentação Aeronáutica Altímetro

Ramón Silva


2012

ALTÍMETRO

O altímetro é um barômetro aneróide que mede

a pressão absoluta do ar ambiente e a apresenta em

termos de pés ou metros acima de um nível de pressão selecionada.

O altímetro recebe a pressão da porta estática.

O principal componente do altímetro é o conjunto de aneróides selados

que expande ou contrai conforme a pressão estática varia.

ESTRUTURA

../Filmes/Aula 02/Altímetro/Inside+an+Altimeter_WMV V9.wmv

ALTÍMETRO

O conjunto de aneróides que apresenta uma pressão interna de 29,92 “Hg.

29,9212524 “Hg = 101,325 kPa = 1 atm

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

A pressão do ar nos aneróides tenta comprimi-

los contra a sua elasticidade natural.

A altura do aneróide varia conforma a variação de pressão.

A variação na altura do aneróide aciona o mecanismo dos ponteiros.

O empilhamento dos aneróides aumenta a sensibilidade.

ALTÍMETRO DE DOIS PONTEIROS

ALTÍMETRO DE TRÊS PONTEIROS


Abaixo de 10.000 pés, um segmento listrado é visível. Acima desta

altitude, uma máscara começa a cobrí-lo e, acima de 15.000 pés,

todas as faixas são cobertos


O altímetro possui uma escala barométrica ajustável que permite ao

piloto ajustar a pressão de referência de que a altitude é medida. Essa

escala é visível em uma pequena janela chamada de janela Kollsman.

Um botão no aparelho ajusta a escala. O intervalo da escala é a partir

de 28,00 a 31,00 polegadas de mercúrio (Hg), ou 948 a 1.050

milibares


A rotação do “knob” muda tanto a escala barométrica quanto os

ponteiros do altímetro, de tal modo que uma mudança na escala

barométrica de 1 "Hg altera a indicação ponteiro por 1.000 pés.

ALTÍMETRO DE TAMBOR

Outra configuração do altímetro é o tambor do tipo.

Estes instrumentos têm apenas um ponteiro que faz uma revolução

para cada 1.000 pés. Cada número representa 100 pés e cada marca

representa 20 pés. Um tambor, marcado em milhares de pés, é

acoplado ao mecanismo que aciona o ponteiro.

Primeiro ler o tambor para obter os milhares de pés e, em seguida,

no ponteiro para obter os pés e centenas de pés

ERROS

O altímetro é projetado para indicar mudanças

padrão a partir de condições padrão, porém a

maioria dos vôos ocorrem em condições não-

padrão.

As indicações devem ser modificadas para

corrigir esses erros.

Existem dois tipos de erro:

•Mecânico

•Inerente

ERRO MECÂNICO

Um teste pré-vôo para determinar se há erro na medição da altitude

é comparar a altitude demonstrada no altímetro com a altitude do

aeródromo.

Se uma diferença maior que 75 ft aparecer o altímetro deve ser

enviado à manutenção.

ERROS ALTIMÉTRICOS

Quando um altímetro é ajustado para o valor padrão de pressão

(1013,2 hPa), ele fornece indicações relativas ao nível fictício do mar

(nível padrão), que são chamados de altitude pressão(AP).

Essa indicação não inclui a distância que separa o nível padrão do

nível do mar real.

Esse ERRO de pressão do altímetro não aparece e nem é corrigido

na ajustagem.

ERROS ALTIMÉTRICOS

A pressão ao nível do mar é 1013,2 hPa. Se o seu altímetro for

ajustado padrão e a aeronave voar no FL060, a altitude pressão será

de 6.000 pés e a altitude será de igual valor, visto que, o nível padrão

está coincidindo com o nível do mar.

ERROS ALTIMÉTRICOS

Uma aeronave voa no FL060, na vertical de um ponto onde a pressão

ao nível do mar é 1018,2 hPa. Estando seu altímetro ajustado padrão,

sua altitude pressão é de 6.000 pés. Se ajustarmos QNH (1018,2

hPa), a altitude indicada por esse altímetro será a corrigida para erros

de pressão de 6.150 pés do nível do mar, enquanto a altitude pressão

mantém-se de 6000 pés.

ERRO POR TEMPERATURA

http://www.skybrary.aero/index.php/File:Effect_of_OAT_on_indicated_altitude.png

ATMOSFERA PADRÃO

ATMOSFERA PADRÃO – ICAO

Hp< 36.089 ft 36.089 ft<Hp< 65.617 ft

ATMOSFERA PADRÃO – EXEMPLO

Hp=30.000 FT

Qual é a temperatura de ar externo??

Qual é a pressão do ar externo??

Qual é a densidade do ar externo ??

ALTITUDE

Altitude é a distância vertical acima de algum ponto ou nível utilizado

como referência. Existem tantos tipos de altitude quento existem níveis

de referência a partir do qual é medida a altitude, e cada um pode ser

usado por razões específicas.

Tipos de Altitude

1. Altitude Pressão – AP

2. Altitude Indicada – AI

3. Altitude Absoluta– AA

4. Altitude Densidade - AD

Altitude Absoluta (altura): é a distância vertical acima da

superfície da Terra, sobre a qual o avião está voando.

Altitude Indicada: é a leitura não corrigida, de um altímetro

barométrico.

Altitude Calibrada: é a altitude indicada, corrigida para os erros do

instrumento e de instalação do mesmo.

Pressão da Altitude do Campo: é a pressão lida na escala

barométrica, quando os ponteiros são ajustados na altura do local

onde está pousado o avião. Usa-se, em geral, ajustar os ponteiros a

dez pés, pois essa é, mais ou menos, a altura do painel de

instrumentos onde está localizado o altímetro. Quando se ajusta o

altímetro neste sistema, a escala barométrica indicará a pressão local.

Altitude-Pressão: é o número indicado pelos índices de um altímetro,

ajustado no sistema de pressão da altitude do campo. Como os índices são

sincronizados com a escala barométrica, pode-se ajustar os altímetros por

aqueles, convertendo-se a pressão que é dada em unidades tais como

milibares, pol, hg, etc.

Altitude Verdadeira: é a distância vertical de um ponto ou de uma

aeronave, acima do nível do mar.

Altitude-Densidade: é altitude-pressão corrigida pela temperatura.

É muito usada em cálculos de performance

EXEMPLO ALTITUDE DENSIDADE

Aeródromo

Altitude Pressão- 5.048 ft (MSL)

Temperatura Padrão – 5°C

Altitude Pressão = Altitude Densidade

Aumento de temperatura para 30°C

Altitude Densidade -> 7.855 ft

Diminuição de temperatura para -25°C

Altitude Densidade -> 1.232 ft

CALIBRAÇÃO DO ALTÍMETRO

CALIBRAÇÃO

Hd = Hp + 100 x ΔISA

CALIBRAÇÃO – EXEMPLO

Leitura do altímetro barométrico - > 4000 ft

Temperatura do Ar Externo Medida - > 90° F

Qual é altitude densidade???

OATreal = 90°F = 305,7 K

OATstd = 288,15 + 0,0019812 x 4000 = 280,23 K

Hd = Hp + 100 x ΔISA

Hd = 4000 + 100x25 = 6500 ft

ΔISA =305-280 = 25 K

ISA +25


Aeródromo

H=1500 ft T= -20°C

Morro

H=2400 ft

Qual é a indicação de Hp no aeródromo??

(H/Hp)=(T/Tstd)

T = -20°C = 253,15 K

Tstd = 288,15-0,0019812Hp

(1500/Hp) = [253,15/(288,15-0,0019812Hp) Hp =1688 ft


Aeródromo

H=1500 ft T= -20°C

Morro

H=2400 ft

Qual é a indicação de Hp no morro??

(H/Hp)=(T/Tstd)

Tstd = 288,15-0,0019812 x 1688 = 284,81 K

ΔISA = T-Tstd = 253,15 – 284,82 = -32 °C

(2400/Hp) = [(288,15-0,0019812Hp)-32]/(288,15-0,0019812Hp)

Hp =2702 ft

Boooooommmm!!

BIBLIOGRAFIA



Instrumentação Aeronáutica Indicador de Velocidade Vertical - VSI

Ramón Silva


2012

INDICADOR DE VELOCIDADE VERTICAL (VSI)

•Climb Rate Indicator

•Variômetro

•Indicador de Razão de Subida e Descida

Tem por finalidade indicar se a aeronave está subindo, ou em vôo

nivelado.

ESTRUTURA


O funcionamento deste instrumento está baseado no

princípio de que a “medida que a altitude aumenta, a

pressão atmosférica diminui”.

O mecanismo consiste de uma fenda calibrada, uma

cápsula aneróide e um eixo de atuação que transmite os

movimentos da cápsula para o ponteiro.


Quando o avião está ganhando ou perdendo altitude, a pressão

existente no exterior da cápsula aneróide é retardada com relação à

pressão na parte interior do mesmo.

O retardo é causado pela fenda calibrada que limita a mudança

brusca da pressão no interior da cápsula aneróide.

BIBLIOGRAFIA

Como resultado disto o diafragma se contrai, fazendo com

que o ponteiro indique a condição de subida (UP)

A diferença resultante da pressão faz com que a cápsula

se contraia em uma ascensão e se dilate quando o avião

está perdendo altitude.

A pressão que existe no exterior da cápsula é menor do

que a do interior. Portanto, a cápsula se expande. O

ponteiro indica a condição de descida (DOWN)

../../Filmes/Aula 02/VSI/Vertical+Speed+Indicator+6_000+feet_min_001_WMV V9.wmv

BIBLIOGRAFIA

Pilot’s Handbook of Aeronautical - Federal Aviation Administration -

2008


Instrumentação Aeronáutica Sistemas Pitot-Estática

Ramón Silva


2012

SISTEMA TÍPICO PITOT-ESTÁTICA

O sistema Pitot-Estática é um sistema combinado que utiliza a pressão

estática do ar e a pressão dinâmica resultante do movimento da aeronave

no ar. A combinação dessas pressões é utilizada para a operação do

Indicador de Velocidade do Ar (ASI), do altímetro e do Indicador de

Velocidade Vertical (SI)

TUBO DE PITOT

O tubo de Pitot é utilizado para medir a pressão total durante o

movimento da aeronave.

A pressão estática (pressão ambiente) existe independente do movimento

da aeronave.

A pressão dinâmica independe da direção do vento (proa ou popa).

A pressão total é a soma da pressão dinâmica com a pressão estática.

TUBO DE PITOT

Estrutura

TUBO PITOT

TUBO DE PITOT

PORTA ESTÁTICA

A porta de tomada estática é composta de pequenos furos que permitem

a comunicação da câmara de pressão estática com a atmosfera.

PORTA ESTÁTICA ADICIONAL

Devido a importância da tomada estática uma porta adicional é prevista

como redundância.

TOMADAS DE PRESSÃO PITOT-ESTÁTICA

TUBO DE PITOT

BERNOULLI

Pressão

dinâmica Pressão estática

Pressão de

estagnação

Velocidade

SISTEMA TÍPICO PITOT-ESTÁTICA

LINHAS DE PRESSÃO

A pressão chega aos instrumentos pelas linhas de pressão.

O ASI é o único instrumento que utiliza o tubo de Pitot.

A pressão total é transmitida ao ASI da câmara do tubo

de Pitot através de um pequeno tubo. A pressão

proveniente da tomada estática no lado oposto da ASI.

A diferença entre as duas pressões é a pressão dinâmica

medida pelo instrumento, pois a pressão total medida

pelo tubo de Pitot já carrega consigo a mesma pressão

estática.

INDICADOR DE VELOCIDADE DO AR (ASI)

INDICADOR DE VELOCIDADE DO AR (ASI)

O Altímetro é o instrumento que mede a

altitude de uma aeronave em relação a um

determinado nível de pressão.

É o único instrumento capaz de medir altitude.

ALTÍMETRO

O Indicador de Velocidade Vetrtical (VSI ou VVI) indica se

a aeronave está em subida, descida ou voando em nível.

135 Ramón Silva

INDICADOR DE VELICIDADE VERTICAL (VSI)

BIBLIOGRAFIA



Instrumentação Aeronáutica Instrumentos Magnéticos

Ramón Silva


2012

MAGNETISMO:

CAMPO MAGNÉTICO DA TERRA: A terra é cortada por diversas linhas

magnéticas, como um gigantesco imã, estas linhas tem características

que possibilitaram a construção do primeiro grande recurso de

navegação, que em virtude da sua simplicidade, logo se universalizou,

a bússola magnética.

As linhas de fluxo magnético saem da superfície no polo norte e reentram

no polo sul.

COMPASSO MAGNÉTICO:

Instrumento mais simples e antigo para indicação de direção.

Dois pequenos magnetos são montados em um disco flutuante

dentro de uma capsula cheia de um liquido similar ao querosene.

COMPASSO MAGNÉTICO - LEITURA:

O disco é graduado com as letras N,E, S,W (North, East, South, West)

e a numeração para cada 30°.

As marcas maiores representam 10° e as menores 5°

COMPASSO MAGNÉTICO - CONSTRUÇÃO

O disco é montado sobre um pivô, porém a maior parte do seu peso é

sustentada pelo fluido.

Outra função do fluido é amortecer o movimento provocado pela

rolagem da aeronave.

O pivô permite uma rolagem de 18°, e acima desse ângulo as

indicações passam a ser erráticas e imprevisíveis.

Um diafragma flexível suporta as variações de volume do fluido devido

à temperatura.

COMPASSO MAGNÉTICO - NORTE VERDADEIRO

Polos magnéticos não coincidem com os polos geográficos.


Na terra existem dois pontos de concentração magnéticas, uma

ao Norte e outra ao Sul, estes são chamados, respectivamente,

pólo Norte Magnético (próximo ao Pólo Norte Verdadeiro), e

pólo Sul Magnético (próximo ao Pólo Sul Verdadeiro), as linhas de

força tendem a se dirigirem de um a outro pólo.

Entretanto estas linhas de força sofrem interferências , entre

outras coisas, em virtude da concentração não uniforme de

minerais, principalmente ferrosos, no subsolo provocando desvios

nestas linhas.


Sendo assim, em determinado lugar da superfície poderemos

encontrar valores diferentes entre a direção do NV (norte

verdadeiro) e a direção do NM (norte magnético),

Esta diferença é denominada de Declinação Magnética(VAR). Esta

VAR pode assumir valores de 0º a 180º para E ou W.

Se o NM está a esquerda do NV a VAR é W, quando a direita é E, e

se as direções coincidirem é nula.

COMPASSO MAGNÉTICO - VARIAÇÃO

Como as informações das cartas são baseadas no NV e os

instrumentos de bordo são orientados a partir do NM,

necessitamos conhecer a VAR de um determinado local para que

possamos encontrar o rumo magnético que pretendemos voar.

Por isso, nas cartas, os pontos com a mesma declinação magnética,

numa mesma linha de força, são mostrados por uma linha

tracejada e são chamadas de Linhas Isogônicas.

Quando estas linhas indicam variação nula são chamadas de Linhas

Agônicas e são representadas por um duplo tracejado e no seu

interior a inscrição “NO VARIATION”.

As VAR não são constantes, sofrendo mudanças com o tempo, por

isso a necessidade de verificar se as cartas utilizadas estão

atualizadas.

COMPASSO MAGNÉTICO - VARIAÇÃO

Linhas Isogônicas: As linhas isogônicas num mapa,

interligam pontos de mesma declinação magnética.

Os polos coincidem na Linha Agônica

Linha Washington – 10°W

Correção 190°

Los Angeles – 14°E

Correção – 166°

LINHAS ISOGÔNICAS

CARTA WAC 3262 – São Paulo

.

COMPASSO MAGNÉTICO - CORREÇÃO DE VARIAÇÃO

Exemplo

Determinar a proa magnética

proa magnética = proa verdadeira ± variação

proa verdadeira = 180°

variação = +10°

caso não haja desvio deve ser considerada a marcação

190°

COMPASSO MAGNÉTICO - DESVIO

Desvio é o erro provocado por quaisquer outras interferências

magnéticas

COMPASSO MAGNÉTICO - DESVIO

Rosa dos Ventos

A proa da aeronave é alinhada em cada posição

da rosa dos ventos e o compasso é alinhado

para minimizar a diferença entre a indicação e

a proa magnética real.

Os erros que não podem ser removidos são

anotados no cartão de correção.

O cartão de correção é posicionado próximo

ao compasso.

COMPASSO MAGNÉTICO - CORREÇÃO DESVIO

Rosa dos Ventos

Com a aeronave configurada para operação e motores em giro e utilizando-se uma

chave de fenda não magnética.

1. Alinhar a proa da aeronave para Norte (0°). Ajustar o compasso pelo parafuso

compensador de N-S

2. Alinhar a proa da aeronave para Leste (90°). Ajustar o compasso pelo parafuso

compensador de E-W

3. Alinhar a proa da aeronave para Sul (180°). Se a marcação não coincidir, ajustar o

compasso pelo parafuso compensador de N-S para a metade da diferença. Por

exemplo se a marcação do compasso for de 184°, ajustar para 182°

4. Alinhar a proa da aeronave para Oeste (270°). Se a marcação não coincidir,

ajustar o compasso pelo parafuso compensador de E-W para a metade da

diferença.

5. A partir de 270° alinhar a proa da aeronave a cada 30° e anotar a marcação.

COMPASSO MAGNÉTICO - CORREÇÃO DESVIO

Exemplo

Determinar a proa do compasso

proa do compasso = proa magnética ± desvio

proa magnética = 190°

desvio = -2°

deve ser considerada a marcação

188°

188° = 180°

COMPASSO MAGNÉTICO - ERROS DE INCLINAÇÃO

As linhas de fluxo magnético são perpediculares à terra

nos polos e paralelas no equador.

Os magnetos do compasso se alinham com as linhas de

fluxo do campo magnético.

O disco tende a inclinar nas proximidades dos polos.

O disco é balanceado por um peso compensador que mantém

o nível em altitudes medianas nos hemisférios.

Tanto a inclinação quanto a presença deste peso

compensador causam os erros conhecidos como erro de

inclinação e erro de aceleração.

COMPASSO MAGNÉTICO - INCLINAÇÃO DO CAMPO MAGNÉTICO


No Hemisfério Norte, ao fazer uma curva a

partir de um rumo norte, a bússola dá uma

primeira indicação na direção oposta e em

seguida, ele começa a mostrar a virada na

direção correta, porém com um atraso na

indicação.

O atraso na indicação diminui a medida que a

aeronave se aproxima do rumo leste ou oeste.

Ao retornar à proa norte o erro volta a

aumentar


Ao fazer uma curva a partir da proa

sul, a bússola dá uma indicação de

uma vez na direção correta, porém

aumentadal.

Este erro também desaparece

quando o avião se aproxima de uma

rota leste ou oeste.

Ao retornar à proa sul o erro volta a

aumentar

.


O atraso ou avanço na indicação é aproximadamente igual à

latitude da aeronave.

Uma aeronave voando para sul com latitude 40° norte terá uma

indicação de 220° no início da curva.

220° = 180° +40°

No ponto médio da curva o erro será de 20°

Com a aeronave voando a oeste o erro é zero.

COMPASSO MAGNÉTICO - ERROS DE ACELERAÇÃO

Acceleration and deceleration errors are

fluctuations in the compass during changes in

speed. In the Northern Hemisphere, the

compass swings towards the north during

acceleration, and towards the south during

deceleration. When the speed stabilizes, the

compass returns to an accurate indication.

This error is most pronounced when flying on

a heading of east or west, and decreases

gradually when flying closer to a north or

south heading. The error does not occur

when flying directly north or south. The

memory aid, ANDS (Accelerate North,

Decelerate South) may help in recalling this

error. In the Southern Hemisphere, this error

occurs in the opposite direction.

COMPASSO MAGNÉTICO VERTICAL

Montado em um mecanismo de engrenagens.

O disco mostra as direções a cada 30° com

marcas a cada 5°

A direção de proa é indicada pela miniatura de

um avião.

COMPASSO MAGNÉTICO VERTICAL

BIBLIOGRAFIA

Homero, Souza (1991) Fundamentos de Aeronautica, Embraer, 287

Sao Jose dos Campos, 1991.

Menezes, Luiz Pradines de (2004), Fundamentos da Teoria de Voo,

Edicoes Inteligentes, Sao Paulo,


2008

Instrumentação Aeronáutica Instrumentos Giroscópicos

Ramón Silva


2012

Giroscópio

PRINCÍPIO GIROSCÓPICO: Qualquer objeto girante possui

propriedades giroscópicas.

Uma roda ou rotor concebido e montado para utilizar essas

propriedades é chamado de giroscópio.

Duas características importantes para o projeto de um giroscópio

são:

Alta densidade, com a massa concentrada na periferia do rotor, e

Alta velocidade angular

RIGIDEZ NO ESPAÇO: resistência de um corpo girante em mudar seu

plano de rotação.

PRECESSÃO:

A precessão é a inclinação de um giroscópio em resposta a uma força

aplicada.

A reação a esta força não ocorre no ponto de aplicação, mas a 90°

deste ponto.

Este princípio permite ao giroscópio determinar a razão de giro pela

medida da pressão criada nesta mudança de direção.

A razão de precessão é diretamente proporcional à força aplicada e

inversamente proporcional à velocidade angular.

Indicador de Atitude

INDICADOR DE ATITUDE

Indicador de vôo

Giro vertical

Horizonte artificial

Indicador de horizonte


Instrumento que dá a referência da posição da aeronave em

relação à superfície da terra.

Possui uma representação de aeronave em miniatura e uma barra

de horizonte no display.

A relação entre a figura da aeronave e a barra de horizonte

representa a relação entre a aeronave e o horizonte reais.

A indicação é instantânea, mesmo que a mudança de atitude

seja mínima.


O giroscópio do indicador de atitude é montado em um plano

horizontal e utiliza a propriedade da rigidez no espaço para seu

funcionamento.

A barra que representa o horizonte é fixada ao giroscópio e

permanece na posição horizontal mesmo que haja rolagem ou

arfagem.

//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/70/Attitude_indicator_drawing.png


A regulagem do indicador de atitude é feita por meio de um knob

de ajuste.

O ajuste é feito sobrepondo-se as asas da miniatura à linha do

horizonte.


Knob de ajuste

Indicador de Proa

INDICADOR DE PROA:

O Indicador de Proa também é conhecido como Giro Direcional

possui uma precisão melhor que o Compasso Magnético.

O Giro Direcional utiliza o princípio da rigidez no espaço.

Indicador de Curva e Inclinação

INDICADOR DE CURVA E INCLINAÇÃO:

O indicador de curva e inclinação é uma combinação de dois

instrumentos montados em uma única caixa.

Indicador de Curva

Indicador de Inclinação

(Inclinômetro)

INDICADOR DE CURVA E INCLINAÇÃO - ESTRUTURA:

INDICADOR DE CURVA – FUNCIONAMENTO

O indicador de curva é constituído de um ponteiro ligado ao rotor de um

giroscópio.

Uma mola centralizadora ajuda a manter a posição do ponteiro.


Enquanto o avião estiver em vôo horizontal e em linha reta o eixo de

rotação do giroscópio permanece na posição horizontal.

Quando a aeronave se inclina e realiza uma curva, o giroscópio também

se inclina tanto para manter a direção do eixo de rotação como devido à

precessão.

O lado de inclinação do giroscópio depende da direção da curva.

Se o avião faz uma curva para a direita o giroscópio inclina-se para a

esquerda e se a curva é para a esquerda a inclinação do giroscópio é para

a direita.

Um sistema de articulação transmite esse movimento relativo do

giroscópio ao ponteiro indicando a rapidez que a curva é feita.


Quando o giroscópio se inclina, atua contra a tensão da mola

centralizadora.

A tensão da mola é ajustada de maneira que a quantidade de desvio do

ponteiro seja proporcional ao regime da curva.

A mola centralizadora serve também para devolver a posição neutra

quando a aeronave volte ao vôo reto.

A presença de um amortecedor ajuda a diminuir as oscilações do conjunto

giroscópico

CURVA COORDENADA

Para a execução de uma curva o piloto age simultaneamente nos ailerons,

profundor e leme.

A atuação do aileron é lógica pois a força centrípeta é criada pela inclinação

das asas.

Para que a aeronave se mantenha alinhada com o vento relativo pode ser

necessária a atuação do leme de direção.

O indicador de inclinação indica se a curva é coordenada, glissada ou

derrapada.

INDICADOR DE INCLINAÇÃO

O indicador de inclinação (inclinômetro) é constituído de um tubo de vidro

quase cheio de um líquido claro.e uma bola.

Durante uma curva inclinada, as forças de gravidade e centrífuga atuam

sobre a bola ao mesmo tempo.

Se a aeronave é inclinada na quantidade correta as duas forças se anulam

e a bola fica centralizada no tubo.

CURVA GLISSADA

Supondo que a curva seja feita para a direita, o pedal direito deve ser

acionado para ajudar a coordenar a curva e manter a fuselagem alinhada

com a trajetória.

Se a aplicação do leme for pouca, a aeronave tende a sair de proa e

então diz-se que a aeronave está em curva glissada.

Então nessa situação a indicação do inclinômetro desloca-se para o

lado da curva.

Para corrigir um escorregamento, adicione pressão no leme à direção

da curva e/ou diminua o ângulo da inclinação lateral

CURVA DERRAPADA

Se a aplicação do leme for excessiva, a aeronave tende a sair de popa e

então diz-se que a aeronave está em curva derrapada.

Então nessa situação a indicação do inclinômetro desloca-se para o

lado oposto ao da curva.

Para corrigir uma derrapagem, reduza a pressão no leme mantida na

direção da curva e/ou aumente o ângulo da inclinação lateral.

COORDENADOR DE CURVA :

O Coordenador de Curva possui as mesmas funções do indicador de curva

e inclinação.

Sistemas de Acionamento dos

Giroscópios

GIROSCÓPIOS ACIONADOS POR VÁCUO

GIROSCÓPIOS ACIONADOS POR VENTURI

GIROSCÓPIOS ACIONADOS POR BOMBA DE VÁCUO

BIBLIOGRAFIA

Homero, Souza (1991) Fundamentos de Aeronautica, Embraer, 287

Sao Jose dos Campos, 1991.

Menezes, Luiz Pradines de (2004), Fundamentos da Teoria de Voo,

Edicoes Inteligentes, Sao Paulo,


2008

Instrumentação Aeronáutica Piloto Automático

Ramón Silva


2012

PILOTO AUTOMÁTICO: o P.A. O piloto automático é um meio

mecânico de controle da aeronave que usa sistemas elétricos,

hidráulicos ou digitais.

HISTÓRICO:

Em 1931, o aviador americano Wiley Post voou com seu avião

monomotor Lockheed Vega (o "Winnie Mae") ao redor do mundo

em 8 dias, 15 horas e 51 minutos, estabelecendo um novo recorde.

Post tinha um navegador chamado Harold Gatty para ajudá-lo a

permanecer alerta e combater a fadiga naquele vôo histórico.

Mas quando Post se tornou a primeira pessoa a realizar um vôo solo

ao redor do mundo em 1933 ele teve que fazer tudo sozinho. O

segredo do seu sucesso, ou pelos menos um de seus segredos, foi um

simples piloto automático, que dirigia o avião enquanto ele

descansava.

HISTÓRICO:

PILOTO AUTOMÁTICO: O piloto automático pode controlar o

movimento da aeronave nos três eixos, porém a maioria das

aeronaves possui controle de movimento nos eixos de rolagem e de

arfagem.

PILOTO AUTOMÁTICO:

Um piloto automático de único eixo gerencia apenas um

conjunto de controles, geralmente os ailerons. Esse tipo simples de

piloto automático é conhecido como "nivelador de asas" porque, ao

controlar a rolagem, ele mantém as asas da aeronave niveladas.

Um piloto automático de dois eixos gerencia os profundores e

os ailerons.

Um piloto automático de três eixos gerencia todos os três

sistemas de controle básicos: ailerons, profundores e leme direcional.

PILOTO AUTOMÁTICO:

PILOTO AUTOMÁTICO: DIAGRAMA DE BLOCO

PILOTO AUTOMÁTICO – TIPOS

O PA pode operar tanto baseado na posição como na taxa de

variação de movimento .

A definição sobre o modo de operação do PA depende do tipo de

sensores a ser usados.

PILOTO AUTOMÁTICO – COMPONENTES

1. Elementos de comando

2. Elementos sensíveis

3. Elementos processadores

4. Elementos atuadores

PILOTO AUTOMÁTICO – COMPONENTES

Giros: sentir a atitude da

aeronave

Servos: movimentam as

superfícies de controle

Amplificadores: amplificam os

sinais dos giros para operar os

servos

PILOTO AUTOMÁTICO – ELEMENTOS DE COMANDO

O controlador de vôo é operado manualmente para gerar sinais que farão

a aeronave descer, subir ou executar curvas coordenadas.

PILOTO AUTOMÁTICO – SENSÍVEIS

O controlador de vôo é operado manualmente para gerar sinais que farão

a aeronave descer, subir ou executar curvas coordenadas.

Posição Taxa de Variação

PILOTO AUTOMÁTICO - PROCESSADOR

O computador recebe os sinais dos elementos sensíveis, processa esses

sinais e os amplifica enviando-os aos servos das superfícies.

PILOTO AUTOMÁTICO - ELEMENTOS DE ATUAÇÃO

Os sistemas de atuação de um sistema de piloto automático são os servos

que acionam as superfícies de comando.

Motores elétricos ou eletropneumáticos

Cada servo está associado a uma superfície de comando.

PILOTO AUTOMÁTICO - LEME

O canal do leme recebe dois sinais que determinam quando e o quanto o

leme de direção deverá ser atuado.

Enquanto o avião permanece na proa original não ocorrerá nenhum sinal.

Sinal de direção - Qualquer desvio de rumo faz com que o compasso envie

um sinal proporcional para um canal do atuador do leme.

Sinal de Razão – Canal que fornece informação que recebe sinal do

indicador de curva sempre que a aeronave gira sobre o eixo vertical.

Quando o avião tenta sair do curso o giro de razão envia um sinal

proporcional à razão de curva.

PILOTO AUTOMÁTICO - LEME

Os dois sinais são emitidos para o canal do leme de direção no

amplificador, onde são combinados e têm sua potência aumentada..

O sinal amplificado é enviado ao servo do leme

O servo gira o leme na direção apropriada fazendo a aeronave retornar

ao curso original.

O sinal de follow-up se contrapõe ao sinal original para acompanhar o

movimento do servo.

Assim que o sinal de follow-up se iguala ao sinal de acionamento, o servo

para de mover-se.

Com a aeronave de volta à proa desejada o sinal de curso assume valor

zero e o leme volta a posição neutra.

PILOTO AUTOMÁTICO - AILERON

O canal do aileron recebe seu sinal de informação de um transmissor

localizado no indicador de atitude.

Qualquer movimento da aeronave sobre seu eixo longitudinal irá gerar um

sinal para corrigir o movimento.

O sinal é amplificado, analisado e enviado ao servo dos ailerons que move

as superfícies corrigindo o erro.

Assim que a superfície dos ailerons se move, um sinal de follow-up ocorre

em oposição ao primeiro sinal de desvio.

Quando os dois sinais se igualam o servo para de mover-se.

PILOTO AUTOMÁTICO - AILERON

Assim que os ailerons são movidos para fora d sua posição neutra, a

aeronave é rolada para a posição de vôo nivelado.

O sinal de informação conforme a aeronave se nivela torna se menor e as

superfícies voltam para a posição neutra.

PILOTO AUTOMÁTICO - PROFUNDOR

O sistema de correção do profundor funciona de forma similar ao sistema

de correção dos ailerons, porém recebendo sinal de arfagem do giro do

horizonte artificial.

PILOTO AUTOMÁTICO

BIBLIOGRAFIA

instrumentação e controle · artificial: criado pelo homem. ... mecanismo do indicador de rolagem...

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