Ouvi dizer que em algum momento uma aeronave voa dentro de uma nuvem e me pergunto como isso funciona - com que clareza o piloto pode ver enquanto está dentro da nuvem?
E se uma nuvem for "muito grande"? (Existe um tamanho máximo de nuvem que um piloto pode voar?)
Quando as aeronaves voam dentro das nuvens, elas voam sob as regras do "instrumento". Não importa se a visibilidade é reduzida (por exemplo, à noite) ou totalmente bloqueada (em uma nuvem espessa), esse modo de voo simplesmente pressupõe que a tripulação não tem referência visual externa; eles voam usando as indicações apropriadas fornecidas pelos instrumentos de bordo .
O breve vídeo a seguir mostra uma situação frequentemente encontrada, onde a equipe não vê nada do lado de fora antes de estar tão perto do chão que quase chega ao solo.
Desembarque sem visibilidade, fonte: Youtube.
Quando o problema da falta de referências externas for resolvido, a próxima questão mais importante é ficar longe de outras aeronaves com segurança. Para evitar colisões, os pilotos são apoiados pelo controle de tráfego aéreo (ATC) no solo. O ATC determina a localização e a altitude, contando com um transponder a bordo. O caso usual é receber diretivas permanentes para evitar o vôo muito próximo de outras aeronaves.
Caso o ATC não consiga separar as aeronaves, existe uma rede de segurança nas aeronaves comerciais: em último recurso, aeronaves fechadas, equipadas com transponder, são detectadas e evitadas por um sistema de prevenção de colisão a bordo. Embora esse sistema seja eficiente quando houver apenas aeronaves 2 ou 3 envolvidas, a manobra de escape deve ser feita rapidamente e, portanto, pode ser suficientemente nítida para ferir os passageiros se os cintos não forem apertados. Isso não funciona se a outra aeronave não estiver equipada com um transponder.
Todos os grandes aviões que conhecemos voam de acordo com as regras do instrumento, independentemente do clima ou da hora do dia. Por uma questão de integridade, um tipo especial de voo visual, VFR Over The Top, pode ser permitido sobre a camada de nuvens, durante a parte superior do voo, onde o horizonte e outras aeronaves podem ser vistos.
1. Ponto de vista técnico
É tecnicamente possível voar dentro de nuvens, neblina, neve, noite, etc., mas esse tipo de voo é regulado, requer elementos técnicos tanto na aeronave quanto no solo e treinamento adicional obrigatório para o piloto.
O bom senso e a regulamentação exigem que o piloto possa, a qualquer momento,:
Voar sem visibilidade significa basicamente saber como executar essas tarefas sem olhar para fora da cabine.
Mantenha uma atitude segura
Uma das principais referências de que um piloto precisa é o horizonte. Quando o horizonte é invisível, ele é substituído por um horizonte artificial que reproduz o plano horizontal usando um giroscópio. Este instrumento indica se a aeronave está lançada ou rolada.
A altitude e a velocidade são determinadas usando os mesmos instrumentos do vôo visual: altímetro barométrico e indicador de velocidade no ar.
Instrumentos principais, apresentação tradicional. Fonte: Abeto de aeronaves
Imagem acima (da esquerda para a direita, de cima para baixo):
Os mesmos instrumentos na exibição eletrônica de voo principal de um A330. fonte
Estar ciente da atitude da aeronave sem pistas visuais externas não é natural e mais difícil do que o normalmente esperado. Houve um estudo famoso (Experiência de virada de grau 180, Bryan, Stonecipher, Aron) no 1954, que mostrou que um piloto não treinado para voar com instrumentos perde o controle da aeronave em 10 minutos, em média, se as referências externas forem perdidas.
Prevenção de colisão
Um serviço de prevenção de colisões é fornecido por rádio a partir do solo. Uma aeronave voando sem visibilidade é separada por controladores de ar (ATC) de todas as outras aeronaves. O tipo exato de separação fornecida varia de acordo com a categoria do espaço aéreo.
O ATC civil determina a localização e altitude da aeronave interrogando um transponder a bordo da aeronave, do solo. Caso o transponder da aeronave não seja cooperativo, o ATC deve ter acesso a um radar primárioe execute a medição tradicional de eco, que é menos precisa. As estações de radar primárias são geralmente operadas por militares, como todos sabem após a tragédia da Malaysia Airlines.
Sala típica do ATC, fonte: Aprenda a voar aqui
Equipamento de bordo adicional pode ser usado para a detecção real de aeronaves nas proximidades. Esse sistema de prevenção de colisões (TCAS ou ACAS) detecta aeronaves equipadas com transponder, normalmente em apenas alguns minutos, usando uma técnica semelhante ao interrogatório ATC. Além disso, o TCAS pode fornecer conselhos coordenados de resolução de conflitos aos pilotos, para aumentar a separação e evitar colisões.
B737 TCAS (posições TA / RA no painel do transponder). fonte
Navegação:
Após as duas primeiras tarefas da tripulação (aeronaves em risco de vôo seguro e colisão sob controle), é hora de ver como a tripulação pode chegar ao destino.
Os rádio auxiliares de navegação estão posicionados em locais importantes no solo e os instrumentos a bordo são usados para tirar proveito deles. Hoje eles incluem ANTES (determinação relativa do rolamento) e DME (determinação da distância) para navegação de, para e entre aeródromos. NDB ainda são usados, mas seu descomissionamento está em andamento em todo o mundo, eles são usados como VOR de longa distância e sem precisão.
Extraído de Aeroporto de Nice (LFMN, França) para as partidas da pista 04. Observe como o VOR (circulado em verde) e o NDB (magenta) são usados como pontos de referência. Observe também como o NIZ VOR-DME é usado como referência para rumo e distância relativos (estrelas verdes).
Aparelhos de rádio espacial, nomeadamente GNSS (GPS dos EUA, Galileu da UE, Glonass russo ...) estão complementando ou substituindo os auxílios terrestres para operações (os auxílios terrestres ainda são usados e exigidos por regulamentação). Por exemplo, as mesmas partidas de Nice usando Navegação por área de precisão (P-RNAV) aproveitando o GNSS, auxílios inerciais e terrestres para obter uma posição combinada precisa:
Um desembarque manual ou automático pode ser conduzido com a orientação de um ILS (sistema de aterrissagem por instrumentos), que é um farol de rádio utilizável para seguir a direção e a inclinação adequadas:
Princípio ILS (pistas magenta são visíveis abaixo e no lado direito do indicador de atitude)
Como você deve ter notado, ao contrário de uma crença persistente, os pilotos não confiam no ATC para navegação (a exceção seria quando um piloto perdesse todas as referências instrumentais. O ATC geralmente pode fornecer uma posição se o transponder ainda estiver operacional )
No espaço aéreo ocupado do terminal, geralmente em torno de grandes aeroportos, a função ATC é estendida. Primeiro, o risco de colisão ser grande e os aeroportos estarem em áreas densamente povoadas, as aeronaves devem seguir caminhos mais restritos, os operadores do ATC monitoram constantemente esses caminhos e solicitam correções aos pilotos quando necessário. Segundo, as pistas são recursos escassos; as aeronaves que chegam (e que partem em certa medida) devem ser sequenciadas (por exemplo, ajustando sua velocidade) em filas de pouso ordenadas e densas.
Reconhecimento de posição
A posição horizontal atual foi determinada por um longo tempo usando VOR e DME e geometria: ângulo-ângulo (também conhecido como triangulação) ou equações ângulo-distância.
Aeronaves maiores também usaram plataformas inerciais capazes de fornecer não apenas a posição atual, mas também o rumo, a velocidade no solo e, mais especificamente, a aceleração, a taxa de rotação e a atitude (a partir da qual o ângulo de ataque pode ser obtido).
Hoje, essas tecnologias são complementadas pelo GNSS, capaz de fornecer a posição e altitude atuais.
As plataformas inerciais ainda são usadas para sua total independência de qualquer recurso externo e sua precisão, melhor do que o GNSS em pouco tempo. O grande problema deles é que eles flutuam continuamente e devem ser redefinidos em intervalos (por exemplo, usando dados GNSS). Para tirar proveito de tudo disponível, as fontes geralmente são misturadas para fornecer valores ponderados e verificação cruzada (adicione a isso sensores de ar que fornecem dados de altitude e velocidade do ar).
Página B737 Fight Management Computer mostrando a posição atual de acordo com vários sensores. fonte
As aeronaves também são equipadas com detecção de solo, para ajudar a evitar os chamados "CFIT", vôo controlado no terreno. Esse sensor é baseado no radar a bordo e nos mapas armazenados e exibe obstáculos no solo. É usado para monitoramento horizontal (morro, montanha), bem como monitoramento vertical (proximidade do solo durante o pouso). Tais sistemas são conhecidos como EGPWS, sistema aprimorado de aviso de proximidade do solo.. Eles avisam os pilotos por meio de avisos altos, como "Terreno! Terreno, pare!".
Exibição VSD / EGPWS em aeronaves Boeing, fonte
2. Ponto de vista do regulamento
Voar apenas com referência a instrumentos exige:
Voar (treinamento, certificação de aeronaves, requisitos ATC, ...) se enquadra em uma de duas categorias de regras: visual e instrumentos.
Há um imperativo: se as condições para o vôo visual não forem atendidas, o voo deverá ser conduzido com as regras do instrumento.
VMC vs. IMC
Há um conjunto de condições mínimas para declarar que o ambiente externo é visível: essas condições são conhecidas como Condições Meteorológicas Visuais (VMC).
Quando o VMC não é alcançado, as condições são consideradas IMC, por Condições Meteorológicas do Instrumento.
O VMC depende dos países e do espaço aéreo, embora a ICAO forneça recomendações internacionais, por exemplo, na França, geralmente:
VFR vs. IFR
Qualquer voo deve ser realizado de acordo com um dos dois conjuntos de regras existentes:
As regras a serem seguidas são ditadas por regulamento e dependem diretamente das condições meteorológicas.
No VMC:
No IMC:
Relacionado:
Desorientação espacial o que pode levar a voar de cabeça para baixo sem saber. Treinamento relacionado.
Os pilotos que voam nas nuvens conscientemente estarão sob IFR (regras de voo por instrumentos) e terão contato com o controle de tráfego para se afastar de outros aviões. Se você acabar em uma nuvem por acidente, o procedimento padrão é girar o 180 ° mantendo a mesma altura e continuar até sair da nuvem (ou transferir para o IFR).
Um piloto em uma nuvem não depende do que vê do lado de fora e, em vez disso, olha para seu instrumentos.
fonte wikipedia
Eles estão em ordem: exibição da velocidade do ar, horizonte artificial, exibição da altitude, coordenador de voltas, rumo (bússola) e velocidade vertical.
Há outro layout para essas informações:
Com o mesmo layout, velocidade no lado esquerdo, horizonte no centro, altitude na direita e direção na parte inferior.
Um piloto não tem uma visão mais clara através da nuvem do que você olha pela janela ao mesmo tempo. No entanto, o voo pode prosseguir em segurança com uma combinação de instrumentos e as instalações disponíveis para um controlador de tráfego aéreo.
Para que um piloto entre em uma nuvem, ele deve estar voando de acordo com as Regras de Voo por Instrumentos, o que, entre outras coisas, significa que um controlador de tráfego aéreo é responsável pela separação de outras aeronaves (em contraste com as Regras de Vôo Visual em que o próprio piloto é responsável por ver e evitar outras aeronaves).
Além disso, os pilotos têm instrumentos, como um horizonte artificial, o que lhes permite manter qualquer subida / descida e virada necessária sem a visão de um horizonte real - a principal maneira que um piloto normalmente pode dizer se está subindo, descendo ou virando.
Estas são algumas respostas muito bem escritas e completas. Eu também gostaria de oferecer minha própria perspectiva e contexto sobre o assunto. Uma aeronave IFR moderna terá conjuntos de instrumentos de voo 2: (1) primário e (2) secundário, e estes são significativamente diferentes. Este é um ponto importante a não ser esquecido. É enfatizado no treinamento. Temos muita sorte com a tecnologia de hoje, e isso nem sempre foi o caso.
Como piloto da Marinha dos EUA, passamos horas em simuladores praticando procedimentos de IFR, enquanto lidamos com emergências. Quero enfatizar que esses voos foram projetados para nos ajudar a focar em aspectos importantes do 2: vôo (1) em nuvens ou outras condições de baixa visibilidade, enquanto (2) lida com sucesso em emergências nesse ambiente desafiador. Há alguns outros pontos que gostaria de destacar.
Podemos não pensar nisso, mas é possível voar VFR sem horizonte e, neste caso, um piloto está fazendo um pouco de ambos. Passei muito tempo sobrevoando o Mediterrâneo. Particularmente durante os meses de verão, onde a névoa e o mar se misturavam, permitindo que o horizonte desaparecesse. Lembro que isso é particularmente verdadeiro acima do 5,000 ft AGL. Durante esses meses, mesmo uma noite estrelada poderia se tornar desorientadora. As luzes dos navios na água podiam aparecer como estrelas para o piloto, que então alterava onde o horizonte estava em seus olhos.
Mesmo com nossos modernos sistemas de navegação, o vôo IFR pode ser muito difícil, mesmo para alguém com muita experiência. Em uma dessas noites mediterrâneas descritas acima, o chumbo da seção ficou desorientado e começou uma lenta espiral descendente. Pode ser preciso muita disciplina para acreditar no que seus instrumentos estão dizendo, quando seu corpo está gritando algo mais para você. Às vezes o corpo ganha. Mesmo com seu ala insistindo para que ele nivelasse suas asas, o piloto acabou voando para o mar.
Os simuladores nos ajudaram a praticar a confiar nos instrumentos e a lidar com as distrações de várias emergências da cabine. O melhor simulador que eu tinha foi bem planejado e executado pelo Mágico de Oz. Ele estava executando os controles do simulador. Começou com uma ligeira oscilação do medidor de óleo na partida, resultou em uma deterioração do ar no ar, com mais problemas no motor e uma falha elétrica parcial. Eventualmente, fui reduzido a usar instrumentos de pressão.
O sistema de navegação com o qual voei foi chamado de Sistemas de Navegação Inercial (INS), e foi extraído de giroscópios que mantinham a orientação do eixo a partir do movimento rotacional. O indicador de atitude primário foi muito responsivo, sem atraso perceptível entre as mudanças na trajetória de vôo e a resposta do INS. Com um bom indicador de atitude principal e outros instrumentos não sensíveis à pressão, por exemplo, altímetro de radar, é relativamente fácil manter o vôo controlado. Se o INS falhasse, esse era outro jogo de bola.
Com uma falha do INS, ficamos com os instrumentos secundários. Esse cluster era composto por um pequeno indicador de atitude em espera e pelos seguintes instrumentos de pressão: altímetro, indicador de velocidade vertical (VSI) e indicador de velocidade no ar. Finalmente, houve a agulha da curva e a bússola em espera. Voar em instrumentos de pressão em condições IFR é muito desafiador devido ao atraso significativo entre o que os instrumentos estão exibindo e a trajetória de vôo real da aeronave. O VSI foi o mais sensível e o indicador de altitude foi o menos sensível. Pode-se facilmente encontrar "perseguindo" suas agulhas em uma luta para controlar o feedback negativo.
Portanto, existem instrumentos de vôo primários e instrumentos de vôo secundários. Com a alta confiabilidade dos sistemas aviônicos de hoje, felizmente não precisamos gastar muito tempo em instrumentos secundários.
No meio dos instrumentos está a grande atitude primária no indicador, e abaixo dela a bússola. A bússola em espera é difícil de ver, mas está logo acima do escudo anti-reflexo no lado direito. Por volta de 7 a 8, diretamente à esquerda do indicador de atitude principal, está o indicador de atitude em espera. Acima disso, está o indicador mach / velocidade, o altímetro de pressão e, na parte superior, o altímetro do radar. À esquerda desses instrumentos, e um pouco menor, você pode ver de cima para baixo o indicador de ângulo de ataque, VSI e acelerômetro.
Então, eu me encontrei em uma Abordagem Controlada em Terra no meu campo de bingo, em instrumentos de voo secundários, com um motor vacilante, no mínimo. Por volta dos pés da 800, o Mágico de Oz ordenou uma luz de aviso de incêndio, seguida pouco depois com uma falha catastrófica no motor. Não cheguei à manivela de ejeção rápido o suficiente.
Na época, eu tinha um vizinho que era piloto na Primeira Guerra Mundial. Estávamos sentados e eu estava contando a ele sobre o voo do simulador, reclamando de brincadeira sobre como um por um ele falhou em instrumentos quando me parou. com sua risada e disse: "Filho, quando nos encontramos em uma nuvem, voamos com uma mão gentilmente segurando um lápis na frente do rosto no cockpit aberto e a outra mão segurando a bengala".
Conforme mencionado por outros pôsteres que voam dentro e através das nuvens, são considerados condições meteorológicas do instrumento (IMC), ou seja, onde o vôo é realizado apenas por referência a instrumentos. O voo deve ser conduzido de acordo com as regras de voo por instrumentos (IFR). No espaço aéreo controlado, isso requer a apresentação de um plano de vôo IFR e a liberação de um controle de tráfego aéreo (ATC). Enquanto estiver pilotando um plano de vôo IFR, você permanecerá em constante contato por rádio com as instalações do ATC enquanto estiver no ar em espaço aéreo controlado para separação do tráfego.
As nuvens não são perigosas de atravessar, mas podem conter condições meteorológicas perigosas, como tempestades / cumulonimbus, gelo e turbulência incorporados. Às vezes, formas externas de nuvens, como cumulonimbus, indicam tempestades à frente ou altocumulus lenticular pode indicar turbulência severa dentro ou nas proximidades. É exigido por lei que um piloto obtenha um boletim meteorológico antes de um voo IFR para determinar as condições meteorológicas na rota e no ambiente terminal para preparar melhor um plano de voo e conscientizar-se dos riscos meteorológicos.
Embora o vôo possa ser feito através das nuvens com segurança, aproximações e aterrissagens não podem, com muito poucas exceções, como discutido anteriormente. As abordagens por instrumentos têm limites mínimos mínimos de visibilidade e visibilidade que devem ser observados. Se um piloto não puder ver o ambiente da pista que atenda aos mínimos de visibilidade publicados no ponto de aproximação perdida ou na altitude de decisão, ele deve abortar a tentativa de aterrissagem e executar os procedimentos apropriados de aproximação perdida para essa abordagem. Somente tripulações aéreas especialmente treinadas que voam aeronaves especificamente equipadas para aeroportos equipados para lidar com pousos de piloto automático acoplados em procedimentos específicos de aproximação por instrumentos podem pousar em condições de visibilidade zero.
Nos relatos da aviação da Primeira Guerra Mundial, você às vezes lê sobre pilotos que operam nas nuvens por longos períodos. Exige credulidade pensar que isso era realmente possível com a instrumentação primitiva da época. É muito difícil manter o controle de um avião ou planador na nuvem sem pelo menos um instrumento giroscópico para dar uma indicação de se a aeronave está no nível das asas ou no banco. (E lembre-se de que perder o controle é mais do que apenas uma questão de navegação - é muito fácil sobrecarregar uma aeronave e fazer com que ela se desmonte acidentalmente entrando em uma curva acentuada ou mergulhando na nuvem.) Enquanto a maioria dos aviões modernos tem um instrumento artificial de horizonte (indicador de atitude), é possível manter o controle de uma aeronave na nuvem usando um indicador de taxa de rotação e nenhum outro instrumento giroscópico. Em termos modernos, isso é chamado de "painel parcial". O primeiro indicador de taxa de rotação giroscópica foi criado no 1917. Charles Lindbergh voou sua aeronave Ryan NYP através do Oceano Atlântico em 1927, e ficou nas nuvens por longos períodos, com um indicador de taxa de turno como seu único instrumento giroscópico. Os pilotos de planadores também voam nas nuvens por longos períodos usando um indicador de taxa de rotação como o único instrumento giroscópico.
