Quando as aeronaves voam fora de seus limites operacionais estabelecidos – o envelope de voo – e os esforços de correção não são feitos ou ocorrem muito tarde, pode levar à perda de controle em voo (LOC-I). Desde o início da aviação, LOC-I foi uma das principais causas de acidentes aéreos.

O envelope de voo da aeronave corresponde aos vários limites operacionais críticos, além dos quais sua controlabilidade e integridade estrutural podem estar em risco (velocidades baixas ou altas, ângulo de ataque aerodinâmico, atitudes de voo, etc.). 

O objetivo das proteções do envelope de voo é permitir o melhor desempenho da aeronave e autoridade de controle, minimizando o risco de controle excessivo, perda de controle, estresse excessivo ou danos à aeronave.

A proteção do envelope de voo tem sido a pedra angular dos desenvolvimentos relacionados à segurança da Airbus e é aplicada em toda a sua linha de produtos, desde aeronaves comerciais e militares até helicópteros.

Introdução do fly-by-wire em aeronaves comerciais Airbus

A Airbus ampliou a função de proteção do envelope de voo para cobrir todos os limites operacionais críticos de suas aeronaves comerciais, o que foi possível graças à integração da tecnologia digital fly-by-wire, amplamente introduzida em 1988 no A320 (depois de inaugurada no Concorde ). As proteções do envelope de voo foram integradas como padrão em todos os programas da Airbus que se seguiram desde então, incluindo o A400M.

Os sistemas de controle de voo fly-by-wire usam computadores para processar as entradas de controle de voo feitas pelo piloto ou piloto automático, enviando sinais elétricos correspondentes aos atuadores da superfície de controle de voo. Esta tecnologia substitui a ligação mecânica direta.

Manter a aeronave dentro dos limites do envelope de voo

As proteções do envelope de voo estão inseridas nas leis de controle de voo geradas pelos computadores de controle de voo a bordo e destinam-se a manter a aeronave dentro dos limites de parâmetros pré-estabelecidos.

A proteção do envelope de voo da Airbus em sua aeronave fly-by-wire evita a ultrapassagem dos seguintes limites operacionais críticos na linha de base – ou “lei normal” – modo de controle:

• Proteção de alto ângulo de ataque: protege contra o risco de estol aerodinâmico, inclusive em situações de cisalhamento do vento, bem como durante manobras dinâmicas ou em condições de rajadas;
• Proteção de alta velocidade: A aeronave é protegida contra situações de excesso de velocidade que podem eventualmente resultar em possíveis dificuldades de controle, bem como problemas estruturais devido a altas cargas aerodinâmicas;
• Proteção da atitude de inclinação: O ângulo de inclinação é limitado entre um valor mínimo e um valor máximo para evitar subidas ou descidas muito íngremes;
• Proteção do ângulo de inclinação: O ângulo de inclinação e a taxa de rolagem são limitados a valores máximos para evitar inclinação excessiva, curvas muito acentuadas e risco de inversão da aeronave;
• Proteção do fator de carga: A aceleração vertical da aeronave é mantida dentro de limites seguros para a estrutura da aeronave; e
• Proteção de baixa energia e piso alfa: garantem a manutenção de um nível adequado de energia da aeronave em voo, com correções feitas por meio de aumentos manuais ou automáticos do empuxo do motor.

Deve-se observar que as proteções no modo “lei normal” permanecem disponíveis em qualquer falha única do sistema, mas podem ficar indisponíveis em certas falhas múltiplas. Em tais situações, dependendo dos múltiplos casos de falha, algumas ou todas as proteções podem estar indisponíveis.

Redução dos índices de acidentes

Os acidentes LOC-I foram reduzidos em 89% para as últimas gerações de aeronaves comerciais equipadas com essa proteção de envelope de voo.

Hoje, sistemas de controle de voo fly-by-wire e proteção de envelope de voo tornaram-se a norma. Além da Airbus, os exemplos de aeronaves incluem o 777 e o 787 da Boeing, os E-Jets da Embraer e o Sukhoi Superjet.

Acompanhe o piloto durante toda a missão do helicóptero

Do lado dos helicópteros, dada a especificidade das missões realizadas, as leis de controlo de voo visam necessidades operacionais específicas. Sua finalidade é apoiar o piloto para que ele possa realizar sua missão com o mais alto nível de segurança. Muitas missões são realizadas perto de terrenos ou obstáculos, o que inerentemente as torna mais arriscadas.

Durante guinchos no mar, por exemplo, o piloto e o Sistema de Controle de Voo trabalham em conjunto com significativa interação entre os dois. Estas não são fases de voo automáticas sem intervenção, nem fases de pilotagem manual pura, mas uma mistura das duas, mesmo que o piloto automático forneça uma assistência muito significativa ao piloto, particularmente em condições de pouca visibilidade.

As leis de controle de vôo também existem para regular o controle da velocidade de solo, em particular para pairar, uma característica das aeronaves de decolagem vertical. Então, os helicópteros geralmente operam perto de sua potência máxima em vôo para a frente. Para lidar com essa restrição, o comando de objetivos verticais e longitudinais ideais versus potência disponível foi desenvolvido no início dos anos 2000 pela Airbus Helicopters e provou ser um fator diferenciador para a segurança.

Por fim, as leis de controle de voo também visam apoiar o piloto em caso de falha de motor próximo ao solo, com estabelecimento automático da trajetória de retorno ao ponto de toque.

A maioria dos helicópteros multimotores é certificada para operar na Categoria A. Isso significa que, em caso de falha do motor durante a decolagem ou pouso, o helicóptero pode pousar com segurança no heliporto ou continuar a decolagem e estabelecer vôo nivelado. Como parte de um esforço da Airbus para melhorar a segurança de voo, a decolagem de categoria A de heliportos foi automatizada e certificada pela primeira vez no helicóptero H160. A automação garante a manutenção correta da trajetória de voo durante a decolagem e garante uma resposta inicial oportuna à falha do motor.

Outra proteção significativa do envelope de voo é única no H160: o sistema de pré-alerta de vórtice. Ele avisa os pilotos com antecedência quando o H160 está prestes a entrar em um “estado de anel de vórtice” – quando um helicóptero perde a sustentação do rotor principal e pode sofrer perda de controle. O sistema de alerta dá um aviso de cinco a sete segundos, permitindo que os pilotos reajam e evitem essa condição.

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