É possível que a bússola magnética seja o mais antigo meio seguro de navegação que se conhece. Inventada pelos chineses por volta do ano 1200 DC, causou uma revolução tão grande nos sistemas de navegação na época equivalente ao impacto que tem causado o GPS nos dias atuais.

Por centenas de anos a bússola foi o principal meio de navegação e é obrigatório o seu uso até os dias atuais. Existem dois tipos de bússolas: a magnética e a eletro-magnética conhecida apenas como bússola elétrica.

Bússola magnética (chinesa)

Conhecida também como bússola chinesa ou magnética é indispensável na instrumentação de uma aeronave. É obrigatória e considerada como bússola principal se a aeronave não tiver sistema de bússola elétrica. Nas aeronaves em que há sistema de bússolas elétricas, a bússola elétrica (eletro-magnética) é a bússola principal da aeronave e a bússola magnética passa a ser a bússola de emergência.

O funcionamento da bússola chinesa se baseia na sua sensibilidade em captar o campo magnético terrestre e apontar sempre para o norte magnético. A bússola magnética deve ser aferida para eliminar possíveis erros de interferência durante a fase de instalação na aeronave ou periodicamente quando for detectado erros acima de 5º em relação a uma proa magnética conhecida.

Bússola Elétrica

Um tipo sistema mais simples de bússola elétrica é um indicador ligado diretamente a um giro direcional livre. Freqüentemente utilizado para substituir um giro direcional standard. Neste caso a proa magnética deve ser afixada pelo piloto tomando como referência a bússola chinesa.   Na figura acima podemos observar este tipo de bússola elétrica mais simples usada principalmente em aeronaves de pequeno porte.

Um típico sistema de bússola elétrica, mais complexo, é composto por 3 unidades: um giro direcional servo controlado, um transmissor de azimute magnético (válvula de fluxo) e um sistema de servo controle para o giro direcional. A informação de proa magnética gerada pela válvula de fluxo é estabilizada pelo giro direcional e fornecida por transmissores, contidos no giro direcional e podem se acoplar diretamente nos indicadores de proa HSI ou RMI de padrão standard ARINC e nos sistemas de controle de vôo automático (pilotos automáticos) e nos sistemas diretores de vôo (ADI).

O transmissor de azimute magnético (válvula de fluxo) detecta a direção do campo magnético da terra, converte esta informação em um sinal elétrico e transmite ao giro direcional.

Válvula de fluxo

O giro direcional servo controlado contém um giroscópio de proa, um computador eletrônico e fornece informações precisas de proa estabilizada usando os princípios da rigidez e presseção giroscópica.

Giro direcional

A unidade de comando do servo controle (unidade slaved) é o controlador de modo da bússola giromagnética, giro livre ou giro escravizado, controle feito pelo piloto. Uma chave com três posições (em alguns casos três chaves independentes) permitem ao operador selecionar operações de giro livre (free gyro) ou giro escravizado (magnetically slaved gyro). O modo "free gyro" permite ao piloto ajustar o cartão de bússola em qualquer referência de sua escolha independente da informação enviada pela válvula de fluxo. Um medidor de erro de é incluído para a verificação da sincronização magnética.

Unidade de escravisação do giro

Quando o sistema é alimentado e o modo giro servo controlado é selecionado (giro escravizado), o sinal de proa fornecido pelo giro direcional será alinhado automaticamente com a referência da direção magnética transmitida pela válvula de fluxo (transmissor de azimute magnético).

Este alinhamento inicial ocorrerá numa velocidade de varredura pré determinada de graus/segundo após a qual passará automaticamente para uma velocidade "normal" mais lenta. Uma precisão livre de desvios de longo alcance é assegurada mantendo um alinhamento contínuo nesta velocidade de servo controle normal. Se o modo de operação selecionado é para "free" e em seguida, de volta para "slaved" através do acionamento do botão "slave in" na unidade de controle de giro, o sistema volta automáticamente para o modo normal e a seqüência será repetida.

O piloto pode selecionar o modo "free gyro", que desacopla a válvula de fluxo (transmissor de azimute magnético) e permite que a indicação de proa seja posicionada manualmente, pressionando-se o botão de sentido horário (CW) ou anti-horário (CCW) na unidade de controle do giro (unidade slaved). Um circuito de detecção de pane acionará os indicadores de alarme da bússola (bandeira vermelha no indicador) na maioria das instalações informando que o piloto selecionou "giro livre" ou se o sinal da válvula de fluxo for falho.

Um sistema indicador horizontal de situação (HSI) além das outras informações apresentadas, apresenta também a informação de bússola no indicador HSI. Esta informação serve como referência aos outros parâmetros de navegação. Veja abaixo um HSI típico utilizado com o sistema KCS 55 da King.

Indicador HSI KI 525

Verificações de pré-vôos

Uma verificação rápida do sistema básico de bússola giromagnética pode ser executada da seguinte maneira:

Antes de ligar o sistema, verifique se o giroscópio está desligado por no mínimo dez minutos, a fim de garantir que motor de rotação está parado. Em seguida, coloque o botão "slave-in" no na posição "out".

Ao ligar o sistema, a bandeira de alarme de bússola ("compass flag") no indicador de proa do piloto deverá continuar visível por aproximadamente 30 segundos. O recolhimento da bandeira indica que o giro está ganhando velocidade. O posicionamento manual do cartão de bússola pode ser efetuado girando-se um dos dois botões de acionamento de proa localizados no indicador. Observar que a bandeira "compass flag" aparece durante o controle manual do cartão da bússola no instrumento.

A fim de verificar o modo servo controle automático, ajuste manualmente o cartão de bússola para uma leitura de 90° defazada da proa verdadeira da aeronave. Em seguida, pressione a chave "slave-in" no sistema de controle do giro e observe se o cartão de bússola gira para proa magnética com uma tolerância de + ou – 2º. Dentro de 1 1/2 minutos, a bandeira da bússola se desaparece e o servo controle automático continuará na compensando a uma razão lenta de 3° por minuto.

O medidor de servo controle (unidade slaved) indica o erro instantâneo entre a apresentação do cartão de bússola e o sinal da válvula de fluxo através do seu indicador de desvio. Em latitudes ao norte, uma divisão na escala do medidor corresponde a um erro aproximado de 2°. As indicações do medidor são válidas apenas durante atitudes da aeronave nivelada e estabilizada.

Verificações em vôo

Coloque a aeronave em uma atitude de vôo nivelada e estabilizada e pressione a chave "slave-in" na unidade de controle do giro. A bandeira "compass" aparecerá por 1 1/2 minutos, tempo no qual o dispositivo de servo controle rápido automáticamente fará com que o cartão de bússola se alinhe com a proa magnética verdadeira. Quando a bandeira "compass" se retrai, o sistema estará no modo de servo comando com velocidade de correção normal.

O medidor na unidade de servo controle indica o erro instantâneo entre a apresentação do cartão de bússola e o sinal da válvula de fluxo. Em latitudes ao norte, uma divisão na escala do medidor corresponde a um erro aproximado de 2°. As indicações do medidor são válidas apenas durante condições de vôo nivelado e estabilizado.

Normalmente, todos os erros de proa que acontecem no giro são corrigidos automaticamente numa razão de 3° por minuto. Este modo é selecionado pela chave "slave-in" na unidade de controle do giro. Sem desacoplar o modo de servo controle automático, o piloto pode comandar manualmente no sentido horário ou anti-horário o posicionamento do cartão de bússola, na razão rápida de 4° por segundo, utilizando os botões de acionamento de proa localizados CW e CCW localizados na unidade de controle do giro direcional. A bandeira de bússola aparecerá durante os períodos em que as chaves CW ou CCW forem acionadas.

O desacoplamento da válvula de fluxo pelo recuo da chave "slave-in" na unidade de controle de giro permite que o piloto sincronize manualmente o cartão de proa para a referência de sua escolha. Nesta condição, as informações da válvula de fluxo não são válidas, portanto não há correção automática de proa magnética.

Normalmente em vôo, a chave "slave-in" é sempre deixada acoplada. Quando a aeronave é ligada o sistema de bússola inicia o ciclo rápido de servocontrole automático durante 1 1/2 minutos e em seguida, inverte para a razão de servocontrole para velocidade normal. Se a chave "slave-in" for girada ou se a potência do giro for momentaneamente interrompida, o ciclo rápido de servocontrole automático será repetido.

O sistema de giro bússola é capaz de acompanhar razões de guinada de até 30° por segundo, e dentro de dois minutos após o término de uma curva de 90° fornecerá informação de proa precisa para dentro de 2° da direção magnética local.

1. Montar a bússola magnética em um cavalete de inclinação, e com o cavalete de suporte e a bússola fixados na orientação de teste, colocar o conjunto em qualquer outra superfície nivelada de forma que possa ser rotacionada em 360° em azimute.

2. Inclinar a bússola à frente para um ângulo de 20° da vertical.

3. Girar levemente a bússola em 360° e observar se a rosa dos ventos está livre para girar em sua articulação.

1. Anotar a proa exata da bússola quando vista diretamente de frente.

2. Sem reposicionar a bússola, verificar e anotar a leitura 45° à esquerda e 45º à direita da linha de fé, e verificar se não variam mais de 2,5° do que foi anotado no passo anterior.

Aferição da Bússola magnética/elétrica na aeronave

Com a bússola instalada na aeronave, a aferição poderá ser efetuada utilizando os dois métodos mais conhecidos:

1. Usando uma bússola padrão como referência

2. Usando uma rosa dos ventos desenhado sobre o solo em um local apropriado.

Em todos os casos de aferição de bússola, a aeronave deve ser colocada em um local livre e distante do hangar ou de objetos metálicos de grande volume ou de objetos que possuam ou gerem campos magnéticos de grande intensidade.

Durante a fase de aferição a aeronave de estar alimentada e com todos os seus equipamentos eleto-eletrônicos ligados. Durante a aferição todos os campos magnéticos ou interferências oriunda destes equipamentos serão compensados.