Quando falamos de
"Piloto Automático" muitas perguntas são feitas. O que é?,
Como funciona? Existem de verdade? Neste artigo vamos explicar alguns
conceitos sobre os pilotos automáticos de helicópteros. O assunto que
deverá conter 10 partes. Esperamos que você aproveite bem o nosso
estudo e participe conosco fazendo sua pergunta ou dando sua sugestão.
- Generalidades
- Introdução
- Funções
do PA
- Sensores
do PA
- Princípio
funcional do PA
- Instalação
na aeronave
Um helicóptero evolui sobre seus
eixos provocando três movimentos de rotação a partir do seu centro de
gravidade, são eles:
Arfagem;
q = estabilização longitudinal
D q = variação da estabilização
longitudinal
Rolamento;
J = estabilização lateral
(inclinação)
D J = variação da estabilização
lateral
Guinada;
y = captura de proa
D y = variação da captura de
proa.
Os parâmetros q , J , e y ,
estado fixado de modo a obter a trajetória escolhida para o helicóptero,
é conveniente limitar (suprimir em vôo) as variações de D q , D J ,
e D y , provocadas pelas perturbações atmosféricas na qual a aeronave
evolui. Esta é a tarefa básica do piloto a cada instante e no tempo
que se segue, manter o helicóptero na linha de vôo.
O helicóptero é uma aeronave difícil
de pilotar. Além da instabilidade que lhe é própria, algumas evoluções
como no vôo a baixa altura, no vôo pairado e no vôo de grande
desempenho vertical ou horizontal, não é permitido ao piloto largar,
em nenhum momento, os comandos de vôo.
Por outro lado, quando o piloto
atua sobre os comandos de vôo, esta atuação não terá só efeito no
eixo desejado, há a necessidade de se fazer correções nos outros
eixos. Uma atuação no passo coletivo, obriga o piloto a corrigir o
eixo de guinada (pedais) e o eixo de arfagem (cíclico).
Observando-se estes fatos, vemos a
necessidade de se criar uma ajuda a pilotagem nos helicópteros, ou
seja, criar uma estabilização artificial para compensar os efeitos
secundários sobre os comandos de vôo. Para isso várias soluções
foram desenvolvidas, mecânicas e eletro-mecânicas. Estas soluções em
alguns casos permitem ao piloto largar os comandos de vôo por alguns
momentos além de obter ajuda significativa durante as evoluções que
requer grande precisão de pilotagem.
O sistema estabilizador mais
importante que dispomos é conhecido como "piloto automático".
Este sistema é parte integrante dos comandos de vôo dos helicópteros.
São atuadores inteligentes, montados em série com a cadeia de comando,
controlado por um computador que recebe de vários sensores espalhados
na aeronave. Você não deve confundir o piloto automático com os SAS
(sistemas aumentadores de estabilidade). Este sistemas apenas anulam as
velocidades angulares nos eixos de pilotagem requeridos e são
transmitidas aos atuadores, que modificam a posição do comando de vôo,
para efetuar a correção. Estes sistemas podem oferecer , a um curto
intervalo de tempo, a manutenção das atitudes longitudinais, laterais
e de proa. Cabe ao piloto acompanhar as evoluções e fazer as correções
necessárias.
Os pilotos automáticos, além da
função de estabilização (D q e D J ), permitem efetuar manobras
automáticas sem intervenção do piloto. Permite a manutenção de uma
proa (D y ) antes definida, manter uma altitude escolhida, efetuar
pairado, manter uma razão de subida, efetuar uma curva coordenada e
arremetidas. Quando têm os modos superiores instalados efetuam vôos
com captura de trajetórias mistas seguindo um feixe de rádio capturado
pelo sistema de navegação da aeronave.
Os pilotos automáticos são
compostos de elementos que executam funções:
-
indicação das referências
(sensores);
-
detecção das variações ou
desvios (girômetros ou acelerômetros);
-
elaboração das ordens de
pilotagem (computador de pilotagem);
-
agem sobre os comandos de vôo
(sevos de pilotagem);
Sensores instalados na aeronave,
informam a um computador a atitude (e suas variações D q e D J ) através
de um giroscópio vertical com dois graus de liberdade em arfagem e
rolamento. Um giroscópio direcional informa a variação da proa (D y
).
Uma central anemo-barométrica
informa as condições de pressão estática e dinâmica, ou seja, a
altitude pressão e a velocidade relativa do ar sobre o helicópteros.
Acelerômetros instalados na aeronave, informam a derrapagem lateral.
Potenciômetros inslados nos comandos de vôo indicam a posição dos
comandos.
Quando os pilotos automáticos
são mais sofisticados e excutam manobras em modos acoplados efetuando
controle de trajetórias, os equipamentos de rádio navegação atuam
como sensores. Dizemos que este tipo de PA trabalha em modos superiores.
Todas as informações
necessárias ao vôo chegam ao computador do PA enviada pelos sensores.
A escolha da forma de pilotagem é efetuada pelo piloto através do
"posto de comando do PA". As atitudes e as proas de
referencias, são aquelas que o helicóptero mantem no momento em que o
piloto acopla o PA.
A partir das novas
informações introduzidas no posto de comando do PA, o computador
elabora órdens de pilotagem para levar a aeronave à nova condição
desejada. Neste circuitoo alguns passos acontecem até o sistema entrar
em equilíbrio:
1. A referencia inicial
é aquela em que se encontra o helicóptero no momento em que o piloto
acopla o PA.
2. Através do posto de
comando do PA, o piloto elabora uma órdem de pilotagem. A aeronave é
levada a nova posição e assim permanece.
3. Se por um motivo
externo qualquer (vento, turbulência, etc.) a aeronave desvia sua posição
em relação a posição desejada.
4. Um sensor detecta uma
diferença entre o valor de referência antes estabelecido (posição
desejada) e a nova condição de vôo da aeronave.
5. O computador,
componente inteligente do sistema, calcula o desvio entre o valor de
referência e a posição atual, em seguida elabora uma órdem de
pilotagem que é transmitida aos atuadores. A elaboração desta ordem
supõe o conhecimento do comportamento do helicóptero. Este
comportamento é formado por equações matemáticas introduzidas no
computador do PA chamadas "leis de pilotagem".
6. Os atuadores ou servos
de pilotagem têm o papel de executar, através dos comandos de vôo, a
ordem elaborada pelo computador do PA. Eles atuam sobre os comandos de vôo
provocando uma inclinação do disco do rotor ou sobre o comando do
rotor de cauda (pela varição do passo do rotor de cauda) de maneira a
anular o desvio detectado. Este atuadores podem ser do tipo elétrico ou
hidráulicos conforme o tipo de helicóptero.
Uma aeronave que possui
PA necessita de algumas alteração na cadeia de comando para instalação
dos servos de pilotagem que são ligados em série com a cadeia de
comando e um sistema de alimentação de corrente alternada (instalação
de inversores estáticos).
Os sensores instalados na
maioria dos casos não interferem nas outras instalações. Muitas vezes
eles até melhoram a definição técnica da aeronave pois obrigam a
instalação de instrumentos e equipamentos mais precisos e
sofisticados.
Outro aspecto é o peso
da instalação. Para helicópteros de pequeno porte (categoria leve) a
instalação de um PA pode ser inviável, por causa do custo e do peso
do conjunto que iria reduzir significativamente a carga transportada
(carga paga).
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