Como funciona: Indicador de velocidade no ar (guia extenso)

Você está pronto para assumir o comando do seu avião? Seja um carro ou uma aeronave, há uma informação crítica que você precisa estar ciente em todos os momentos: sua velocidade. Para carros, a resposta está no velocímetro, mas para aviões, a informação vem do indicador de velocidade aerodinâmica (IAS).

Neste artigo, veremos os fundamentos por trás deste dispositivo e por que ele desempenha um papel tão crucial no planejamento de voo.

Pronto? Vamos começar!

O que é o indicador de velocidade aerodinâmica?

O indicador de velocidade aerodinâmica é um instrumento que exibe a velocidade medida na qual uma aeronave está se movendo através do ar. Este indicador é um dos três instrumentos do cockpit que fazem parte do sistema pitot-estático. O indicador de velocidade aerodinâmica é um instrumento exigido pela FAA, usado principalmente para fornecer orientação durante subidas, descidas e aterrissagens.

Que tipo de velocidade aerodinâmica o indicador de velocidade aerodinâmica mede?

Ao contrário de dirigir um carro, onde tudo o que você precisa é de um único velocímetro para saber a sua velocidade, fatores como vento, densidade do ar e erros conhecidos do instrumento tornam a medição da velocidade aerodinâmica um pouco mais complicada.

Ao voar, as aeronaves possuem certas velocidades que são essenciais para operações seguras. Elas são conhecidas como V-speeds. Os pilotos podem usar essas velocidades e consultar 4 tipos de velocidade aerodinâmica, dependendo da informação de velocidade aerodinâmica que precisam saber.

Tipos de velocidade aerodinâmica

O indicador de velocidade aerodinâmica exibe a velocidade aerodinâmica indicada (IAS). A velocidade aerodinâmica indicada é a leitura medida antes que quaisquer ajustes para erros conhecidos tenham sido feitos. Esta leitura é então ajustada para variáveis de pressão e temperatura para fornecer a velocidade aerodinâmica verdadeira (TAS). Os pilotos usam ambas as velocidades aerodinâmicas para monitorar o desempenho da aeronave.

A velocidade aerodinâmica indicada também é a base para a velocidade aerodinâmica calibrada (CAS), que é calculada corrigindo o IAS para erros conhecidos de posição ou instrumentação.

A velocidade em relação ao solo (GS) é calculada pegando a velocidade aerodinâmica verdadeira (TAS) e ajustando-a para o vento. Assim, podemos ver que a velocidade aerodinâmica indicada exibida pelo indicador de velocidade aerodinâmica é vital para calcular todos os 4 tipos de velocidade aerodinâmica.

(fonte: FAA PHAK )

Quais são os componentes de um indicador de velocidade aerodinâmica?

Um indicador de velocidade aerodinâmica é composto por sete componentes principais que trabalham juntos para coletar ar, comparar a pressão do ar e gerar uma leitura de velocidade aerodinâmica que o piloto pode usar.

Os componentes de um indicador de velocidade aerodinâmica são:

Porta Estática

As portas estáticas são entradas de ar montadas niveladas na lateral da aeronave em uma área de fluxo de ar minimamente perturbado. Elas captam o ar que está na pressão ambiente.

Linha Estática

A linha estática é o tubo que vai do orifício de pressão estática até a caixa do indicador de velocidade aerodinâmica. Se uma aeronave tiver mais de um orifício estático, ela terá uma linha estática vinda de cada orifício.

Tubo de Pitot

Um tubo de Pitot é um tubo de metal em forma de L que se abre para o vento relativo e coleta ar para medir a pressão de ar de impacto gerada pelo movimento de sua aeronave. O ar entra pelo tubo de Pitot e flui para a linha de Pitot.

Linha de Pitot

Uma linha de Pitot faz parte do sistema de Pitot, ela conecta o tubo de Pitot à caixa do indicador de velocidade aerodinâmica. O ar de impacto viaja do tubo de Pitot através desta linha e para o diafragma de pressão que está alojado dentro da caixa.

Caixa

A caixa é o invólucro do indicador de velocidade aerodinâmica. A caixa contém o diafragma de pressão e está conectada à porta estática através da linha estática. A caixa não está diretamente conectada à linha de pitot.

Diafragma de Pressão

O diafragma de pressão é um recipiente expansível encontrado dentro da caixa do instrumento e conectado à linha de pitot. O diafragma também se conecta ao ponteiro na face do instrumento através de várias hastes e engrenagens.

Face do Instrumento

A face do instrumento é a parte do instrumento que o piloto pode ver do cockpit. Uma agulha na face exibe a velocidade da aeronave em nós e está conectada ao diafragma de pressão por meio de alavancas e engrenagens.

Como funciona o indicador de velocidade aerodinâmica?

O indicador de velocidade aerodinâmica funciona com base no diferencial de pressão do ar. Ele recebe ar tanto da porta estática quanto do tubo de Pitot. Isso é diferente dos instrumentos altímetro e indicador de velocidade vertical que estão conectados apenas às portas estáticas.

O indicador de velocidade aerodinâmica reflete a diferença entre a pressão estática ambiente que entra pela porta estática e a pressão total do ar de impacto do tubo de Pitot.

A porta estática é posicionada na lateral da fuselagem, paralela ao fluxo de ar. Ela coleta ar estático que está na pressão atmosférica ambiente. O tubo de Pitot geralmente está na asa e é colocado perpendicular ao fluxo de ar.

Isso permite capturar a pressão total do ar gerada pela aeronave à medida que ela se move pelo ar. O ar estático é roteado através das linhas estáticas para dentro da caixa do instrumento, enquanto o ar de impacto do tubo de Pitot viaja pelas linhas de Pitot para dentro do diafragma de pressão.

O ar da linha estática contém apenas pressão estática, enquanto o valor do ar de impacto inclui pressão estática e dinâmica.

Os valores de pressão estática se anulam, então a diferença entre a pressão do ar que entra pela linha estática e a que entra pela linha de pitot indica a pressão dinâmica.

O diafragma é flexível e se expande ou contrai com base se a pressão que ele está recebendo da linha de pitot é maior ou menor do que a pressão que a caixa está recebendo da linha estática.

A pressão total dentro da caixa do instrumento deve permanecer constante, então a pressão aumenta no diafragma enquanto diminui na caixa e diminui no diafragma quando aumenta na caixa. O diafragma experimenta aumento de pressão em velocidades aerodinâmicas mais rápidas e diminuição de pressão em velocidades aerodinâmicas mais lentas.

A pressão dinâmica é comparada a uma constante calibrada conhecida e traduzida em velocidade aerodinâmica que é exibida na face do instrumento como nós de velocidade aerodinâmica indicada. A agulha na face do instrumento é operada por engrenagens e alavancas conectadas ao diafragma.

O que pode causar erros ou mau funcionamento do indicador de velocidade aerodinâmica?

Bloqueio Pitot-Estático

Uma das razões mais comuns para um erro ou mau funcionamento do sistema pitot-estático é o bloqueio de uma ou mais aberturas estáticas. As aberturas estáticas podem ser bloqueadas por detritos como gelo, impossibilitando o fluxo de ar.

Para ajudar a aliviar esse problema, as aeronaves podem ter várias aberturas estáticas em diferentes locais, de modo que, mesmo que uma esteja bloqueada, os instrumentos podem receber ar externo através de outra abertura.

Vale ressaltar que, dependendo da configuração da aeronave e dos locais das aberturas, a pressão da abertura alternativa pode ser uma representação menos precisa da verdadeira pressão ambiente.

Se sua aeronave tiver apenas uma abertura e ela estiver bloqueada ou se você tiver várias aberturas, mas todas estiverem bloqueadas, a pressão dentro do indicador de velocidade aerodinâmica permanecerá como estava quando o bloqueio ocorreu.

Se você descer, sua velocidade aerodinâmica indicada lerá mais alto do que deveria. Ao subir com uma abertura estática bloqueada, sua velocidade aerodinâmica indicada diminuirá de forma imprecisa.

Obstrução do Tubo de Pitot

O tubo de Pitot que capta o ar de impacto também pode entupir com gelo, sujeira, insetos ou outros detritos. Por isso, ele é mantido protegido com uma capa para tubo de Pitot antes do voo. Se o seu tubo de Pitot estiver bloqueado no solo e você não perceber durante a verificação pré-voo, você rapidamente perceberá que há um problema ao ganhar velocidade, mas o indicador de velocidade aerodinâmica continua a marcar 0 nós.

Mais frequentemente, um bloqueio do tubo de pitot ocorre no ar. Quando isso acontece, a pressão do pitot permanecerá constante na última pressão coletada.

Se apenas o tubo de pitot estiver bloqueado, mas a ventilação estática ainda estiver aberta, você verá a velocidade aerodinâmica indicada aumentar ao subir e diminuir ao descer, independentemente do que realmente esteja acontecendo com sua velocidade aerodinâmica real.

Bloqueios de gelo

Como os bloqueios de gelo nos tubos de pitot são um problema conhecido, algumas aeronaves são equipadas com um aquecedor de pitot. Se sua aeronave tiver um aquecedor, lembre-se de usá-lo, especialmente ao voar IFR em condições de inverno.

Limitações e Erros

O indicador de velocidade aerodinâmica fornece aos pilotos informações úteis, mas não está isento de suas limitações conhecidas e erros inerentes.

A mudança de pressão dentro do instrumento não é instantânea e tem um atraso de cerca de seis a nove segundos, então você nunca deve assumir que um indicador de velocidade aerodinâmica está exibindo sua velocidade aerodinâmica atual e em tempo real. Em vez disso, trate-o como um aviso da sua tendência de velocidade aerodinâmica.

Outra fonte de erro do instrumento é que as calibrações são feitas para o nível do mar padrão. Isso significa que quanto mais alto você vai e mais rápido você viaja, mais erros você terá. O ar será mais denso devido à compressão, e isso pode indicar incorretamente uma velocidade aerodinâmica maior do que a real.

Para ajudar a garantir que o indicador de velocidade aerodinâmica e outros instrumentos do sistema pitot-estático estejam funcionando corretamente, a FAA exige uma verificação do sistema a cada 24 meses e após a realização de manutenção que possa afetar o sistema.

O teste pode ser concluído pelo fabricante, uma estação de reparos certificada ou um mecânico certificado com uma classificação para sua célula, além disso, eles podem verificar se houve um erro de instalação.

Por que o indicador de velocidade aerodinâmica é tão importante?

O indicador de velocidade aerodinâmica é um instrumento crítico na aviação, pois fornece informações essenciais para navegação segura, manobras e prevenção de acidentes relacionados a estol.

Este instrumento exibe constantemente a velocidade aerodinâmica atual da aeronave, permitindo que os pilotos mantenham a velocidade adequada durante as fases de decolagem, cruzeiro e pouso.

Ele auxilia no cálculo dos ajustes necessários para subida, descida ou manobras de inclinação, garantindo que a aeronave opere dentro de sua envelope de segurança.

Mais importante ainda, o indicador de velocidade aerodinâmica ajuda os pilotos a monitorar sua proximidade com a velocidade de estol, a velocidade aerodinâmica mínima necessária para manter a sustentação, evitando assim estols perigosos que podem levar à perda de controle e possíveis quedas.

O indicador de velocidade aerodinâmica serve como um ponto de referência crucial para os pilotos manterem controle preciso, evitarem condições de voo críticas e garantirem a segurança da aeronave e seus passageiros.

Conclusões

O indicador de velocidade aerodinâmica é um instrumento do sistema pitot-estático que fornece aos pilotos leituras de velocidade aerodinâmica indicada para uso durante subidas, descidas e aterrissagens. O indicador obtém seus dados através de leituras de pressão do ar coletadas pelo tubo de Pitot e pelas portas estáticas.

É importante garantir que o tubo e as portas permaneçam livres de gelo ou outros detritos para que forneçam leituras precisas. Uma inspeção do sistema exigida pela FAA a cada 24 meses também ajuda a garantir que os instrumentos pitot-estáticos estejam totalmente funcionais.

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