Modos de controle de vôo - Flight control modes
Um modo de controle de vôo ou lei de controle de vôo é um algoritmo de software de computador que transforma o movimento do manche ou joystick , feito por um piloto de aeronave, em movimentos das superfícies de controle da aeronave. Os movimentos da superfície de controle dependem de qual dos vários modos o computador de vôo está. Em aeronaves em que o sistema de controle de vôo é fly-by-wire , os movimentos que o piloto faz para o manche ou joystick na cabine , para controlar o vôo, são convertidos em sinais eletrônicos, que são transmitidos aos computadores de controle de vôo que determinam como mover cada superfície de controle para fornecer o movimento da aeronave que o piloto ordenou.
Uma redução do controle eletrônico de vôo pode ser causada pela falha de um dispositivo computacional, como o computador de controle de vôo ou um dispositivo de fornecimento de informações, como o ADIRU .
Os sistemas de controle eletrônico de vôo (EFCS) também fornecem aumento em vôo normal, como maior proteção da aeronave contra sobrecarga ou proporcionando um vôo mais confortável para os passageiros, reconhecendo e corrigindo a turbulência e fornecendo amortecimento de guinada .
Dois fabricantes de aeronaves produzem aeronaves comerciais de passageiros com computadores de vôo primários que podem funcionar sob diferentes modos de controle de vôo (ou leis). Os mais conhecidos são as leis normais , alternativas , diretas e o controle mecânico alternado do Airbus A320 - A380 .
Boeing sistema de fly-by-wire é usado no Boeing 777 , Boeing 787 e Boeing 747-8 .
Essas aeronaves mais novas usam sistemas de controle eletrônico para aumentar a segurança e o desempenho, ao mesmo tempo que economizam o peso da aeronave. Esses sistemas eletrônicos são mais leves do que os antigos sistemas mecânicos e também podem proteger a aeronave de situações de sobrecarga, permitindo que os projetistas reduzam os componentes com excesso de engenharia, o que reduz ainda mais o peso da aeronave.
Leis de controle de vôo (Airbus)
Os projetos das aeronaves Airbus após o A300 / A310 são quase totalmente controlados por equipamentos fly-by-wire. Essas aeronaves mais novas, incluindo A320 , A330 , A340 , A350 e A380 operam sob as leis de controle de vôo da Airbus. Os controles de vôo do Airbus A330, por exemplo, são todos controlados eletronicamente e ativados hidraulicamente. Algumas superfícies, como o leme, também podem ser controladas mecanicamente. Em vôo normal, os computadores atuam para evitar forças excessivas no pitch and roll.
A aeronave é controlada por três computadores de controle primário (capitão, primeiro oficial e reserva) e dois computadores de controle secundários (capitão e primeiro oficial). Além disso, existem dois computadores de dados de controle de vôo (FCDC) que leem informações dos sensores, como dados do ar (velocidade do ar, altitude). Isto é alimentado junto com os dados GPS, em três unidades de processamento redundantes conhecidas como unidades de referência inercial de dados aéreos (ADIRUs) que atuam como uma referência de dados aéreos e referência inercial. Os ADIRUs fazem parte do sistema de referência inercial dos dados do ar, que, no Airbus, está vinculado a oito módulos de dados do ar : três estão ligados a tubos pitot e cinco estão ligados a fontes estáticas. As informações do ADIRU são alimentadas em um dos vários computadores de controle de vôo (controle de vôo primário e secundário). Os computadores também recebem informações das superfícies de controle da aeronave e dos dispositivos de controle da aeronave e do piloto automático. As informações desses computadores são enviadas para a tela principal de vôo do piloto e também para as superfícies de controle.
Existem quatro leis de controle de vôo nomeadas, no entanto, a lei alternativa consiste em dois modos, a lei alternativa 1 e a lei alternativa 2 . Cada um desses modos tem diferentes submodos: modo solo, modo de vôo e flare, além de um controle mecânico de backup .
Lei normal
A lei normal difere dependendo do estágio do vôo. Esses incluem:
- Estacionário no portão
- Taxiando do portão para uma pista ou de uma pista de volta para o portão
- Começando a corrida de decolagem
- Subida inicial
- Subida e voo de cruzeiro em altitude
- Descida final, flare e pouso.
Durante a transição da decolagem para o cruzeiro, há uma transição de 5 segundos, da descida para o flare há uma transição de dois segundos e do flare para o solo há outra transição de 2 segundos na lei normal .
Modo solo
A aeronave se comporta como no modo direto: o recurso autotrim é desligado e há uma resposta direta dos elevadores às entradas do sidestick. O estabilizador horizontal está definido para 4 ° para cima, mas as configurações manuais (por exemplo, para o centro de gravidade) substituem essa configuração. Depois que as rodas deixam o solo, ocorre uma transição de 5 segundos em que o modo de vôo normal assume o lugar do modo de solo .
Modo de voo
O modo de vôo da lei normal fornece cinco tipos de proteção: atitude de inclinação, limitações de fator de carga, alta velocidade, AOA alto e ângulo de inclinação . O modo de vôo está operacional desde a decolagem, até pouco antes da aeronave pousar, cerca de 100 pés acima do nível do solo. Ele pode ser perdido prematuramente como resultado de comandos do piloto ou falhas do sistema. A perda da lei normal como resultado de uma falha do sistema resulta na lei alternativa 1 ou 2 .
Ao contrário dos controles convencionais, na lei normal o movimento vertical do stick lateral corresponde a um fator de carga proporcional à deflexão do stick independente da velocidade da aeronave. Quando o manche está neutro e o fator de carga é de 1g, a aeronave permanece em vôo nivelado sem que o piloto altere o ajuste do profundor. O movimento do stick lateral horizontal comanda uma taxa de rotação e a aeronave mantém um ângulo de inclinação adequado, uma vez que a curva tenha sido estabelecida, até 33 ° de inclinação. O sistema evita mais compensação quando o ângulo de ataque é excessivo, o fator de carga excede 1,3g ou quando o ângulo de inclinação excede 33 °.
A proteção alfa (α-Prot) evita travamentos e protege contra os efeitos do vento. A proteção é ativada quando o ângulo de ataque está entre α-Prot e α-Max e limita o ângulo de ataque comandado pelo sidestick do piloto ou, se o piloto automático estiver ativado, desativa o piloto automático.
A proteção de alta velocidade se recupera automaticamente de uma velocidade excessiva. Existem duas limitações de velocidade para aeronaves de alta altitude, V MO (velocidade operacional máxima) e M MO (Mach operacional máximo), as duas velocidades são iguais a aproximadamente 31.000 pés, abaixo da qual a velocidade excessiva é determinada por V MO e acima da qual por M MO .
Modo flare
Este modo é ativado automaticamente quando o altímetro do radar indica 100 pés acima do solo. A 50 pés, a aeronave afina o nariz ligeiramente. Durante o flare de pouso , a lei normal fornece proteção de alto ângulo de ataque e proteção de ângulo de inclinação. O fator de carga pode ser de 2,5g a -1g ou 2,0g a 0g quando as venezianas são estendidas. A atitude de inclinação é limitada de −15 ° a + 30 ° e o limite superior é reduzido para + 25 ° conforme a aeronave desacelera.
Lei alternativa
Existem quatro modos de reconfiguração para a aeronave fly-by-wire do Airbus: lei alternativa 1 , lei alternativa 2 , lei direta e lei mecânica . O modo de solo e os modos de flare para lei alternativa são idênticos aos modos para lei normal .
O modo de lei alternativa 1 (ALT1) combina um modo de lei normal lateral com o fator de carga, proteções de ângulo de inclinação retidas. A proteção de alto ângulo de ataque pode ser perdida e a proteção de baixa energia (estol de vôo nivelado) é perdida. As proteções de alta velocidade e alto ângulo de ataque entram no modo de lei alternativa.
ALT1 pode ser inserido se houver falhas no estabilizador horizontal, um elevador, acionamento de amortecimento de guinada, sensor de lâmina ou flap, ou uma única falha de referência de dados de ar.
A lei alternativa 2 (ALT2) perde o modo lateral da lei normal (substituído pelo modo direto de rotação e modo alternado de guinada) junto com a proteção de atitude de inclinação, proteção de ângulo de inclinação e proteção de baixa energia. A proteção do fator de carga é mantida. As proteções de alto ângulo de ataque e alta velocidade são mantidas, a menos que o motivo para o modo alternativo da lei 2 seja a falha de duas referências de dados aéreos ou se as duas referências de dados aéreos restantes discordarem.
O modo ALT2 é inserido quando 2 motores apagam (em aeronaves bimotor), falhas em duas referências de dados inerciais ou aéreos, com a perda do piloto automático, exceto em caso de desacordo ADR. Este modo também pode ser acessado com uma falha de todos os spoilers, falha de alguns ailerons ou falha dos transdutores do pedal.
Lei direta
A lei direta (DIR) introduz uma relação direta de stick-to-control: o movimento da superfície de controle está diretamente relacionado ao movimento lateral e do pedal do leme. O estabilizador horizontal ajustável só pode ser controlado pela roda de compensação manual. Todas as proteções são perdidas e a deflexão máxima dos elevadores é limitada para cada configuração em função do atual centro de gravidade da aeronave. O objetivo é criar um meio-termo entre o controle de inclinação adequado com um CG avançado e o controle não muito sensível com um CG posterior
O DIR é inserido se houver falha de três unidades de referência inercial ou dos computadores de vôo primários, falhas em dois elevadores ou falha em dois motores (em uma aeronave de dois motores) quando o computador de vôo primário do capitão também estiver inoperante.
Controle mecânico
No modo de backup de controle mecânico , a inclinação é controlada pelo sistema de compensação mecânica e a direção lateral é controlada pelos pedais do leme que operam o leme mecanicamente.
Sistema de controle de vôo primário Boeing 777
O sistema de controle de vôo eletrônico fly-by-wire do Boeing 777 é diferente do Airbus EFCS. O princípio do projeto é fornecer um sistema que responda de forma semelhante a um sistema controlado mecanicamente. Como o sistema é controlado eletronicamente, o sistema de controle de vôo pode fornecer proteção de envelope de vôo .
O sistema eletrônico é subdividido em dois níveis, os quatro eletrônicos de controle do atuador (ACE) e os três computadores de vôo primários (PFC). Os ACEs controlam os atuadores (desde aqueles nos controles piloto até os controles de superfície e o PFC). O papel do PFC é calcular as leis de controle e fornecer forças de feedback, informações do piloto e avisos.
Proteções e ampliações padrão
O sistema de controle de vôo do 777 é projetado para restringir a autoridade de controle além de um certo alcance, aumentando a contrapressão assim que o limite desejado for alcançado. Isso é feito por meio de atuadores de backdrive controlados eletronicamente (controlados pelo ACE). As proteções e aumentos são: proteção do ângulo de inclinação, compensação de giro, proteção de estol, proteção de velocidade excessiva, controle de inclinação, aumento de estabilidade e compensação de assimetria de empuxo. A filosofia do projeto é: "informar ao piloto que o comando dado colocaria a aeronave fora de seu envelope operacional normal, mas a capacidade de fazê-lo não está excluída."
Modo normal
No modo normal, os PFCs transmitem comandos do atuador para os ACEs, que os convertem em servo comandos analógicos. Funcionalidade total é fornecida, incluindo desempenho aprimorado, proteção de envelope e recursos de qualidade de passeio.
Modo secundário
O modo secundário do Boeing é comparável à lei alternativa do Airbus , com os PFCs fornecendo comandos aos ACEs. No entanto, a funcionalidade do EFCS é reduzida, incluindo a perda da proteção do envelope de vôo. Como o sistema Airbus, este estado é inserido quando uma série de falhas ocorrem no EFCS ou sistemas de interface (por exemplo, ADIRU ou SAARU ).