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 da qual você precisa estar ciente o tempo todo: sua velocidade. Para carros, a resposta está no velocímetro, mas para aviões, a informação vem do indicador de velocidade do ar.

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 no ar?

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

Que tipo de velocidade o indicador de velocidade mede?

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

Ao voar, as aeronaves têm certas velocidades que são essenciais para operações seguras. Elas são conhecidas como velocidades V. Os pilotos podem pegar essas velocidades e referenciar 4 tipos de velocidade no ar, dependendo de quais informações de velocidade no ar eles precisam saber.

Tipos de velocidade do ar

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

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

Groundspeed (GS) é calculado tomando a velocidade real do ar (TAS) e ajustando para o vento. Assim, podemos ver que a velocidade indicada exibida pelo indicador de velocidade do ar é vital para calcular todos os 4 tipos de velocidade do ar.

(fonte: FAA PHAK )

Quais são os componentes de um indicador de velocidade no ar?

Um indicador de velocidade no ar é feito de sete componentes principais que trabalham juntos para coletar ar, comparar a pressão do ar e gerar uma leitura de velocidade no ar que o piloto pode usar.

Os componentes de um indicador de velocidade no ar são:

Porta estática

Portas estáticas são entradas de ar montadas niveladas com a lateral da aeronave em uma área de fluxo de ar minimamente perturbado. Elas pegam ar que está na pressão atmosférica ambiente.

Linha estática

A linha estática é o tubo que vai da porta de pressão estática até a caixa do indicador de velocidade do ar. Se uma aeronave tiver mais de uma porta estática, ela terá uma linha estática saindo de cada porta.

Tubo de Pitot

Um tubo 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 do seu avião. O ar entra pelo tubo pitot e flui para a linha pitot.

Linha de Pitot

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

Caso

O case é o alojamento do indicador de velocidade do ar. O case contém o diafragma de pressão e é conectado à porta estática por meio da linha estática. O case não é conectado diretamente à linha pitot.

Diafragma de pressão

O diafragma de pressão é um recipiente expansível encontrado dentro do estojo do instrumento e conectado à linha pitot. O diafragma também se conecta à agulha na face do instrumento por meio de várias hastes e engrenagens.

Face do instrumento

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

Como funciona o indicador de velocidade no ar?

O indicador de velocidade do ar opera com base no diferencial de pressão do ar. Ele recebe ar tanto da porta estática quanto do tubo pitot. Isso é diferente dos instrumentos altímetro e indicador de velocidade vertical que são conectados somente às portas estáticas.

O indicador de velocidade do ar 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 à corrente de ar. Ela coleta ar estático que está na pressão atmosférica ambiente. O tubo pitot geralmente fica na asa e é ajustado perpendicularmente à corrente de ar.

Isso permite capturar a pressão total do ar gerada pela aeronave conforme ela se move pelo ar. O ar estático é roteado através das linhas estáticas e para dentro do estojo do instrumento, enquanto o ar de impacto do tubo pitot viaja através das linhas pitot e 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 da pressão estática são compensados, então a diferença entre a pressão do ar que passa pela linha estática e a que passa pela linha de Pitot indica a pressão dinâmica.

O diafragma é flexível e se expande ou contrai dependendo se a pressão que ele recebe da linha de Pitot é maior ou menor do que a pressão que o gabinete recebe da linha estática.

A pressão total dentro do estojo do instrumento deve permanecer constante, então a pressão aumenta no diafragma enquanto diminui no estojo e diminui no diafragma quando aumenta no estojo. O diafragma experimenta pressão aumentada em velocidades de ar mais rápidas e pressão diminuída em velocidades de ar mais baixas.

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

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

Bloqueio estático de Pitot

Um dos motivos 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 saídas de ar estáticas em locais diferentes para que, mesmo que uma esteja bloqueada, os instrumentos possam receber ar externo através de outra saída de ar.

Vale ressaltar que, dependendo da configuração da aeronave e da localização das saídas de ar, a pressão da saída de ar alternativa pode ser uma representação menos precisa da pressão ambiente real.

Se o seu avião tiver apenas uma ventilação e ela estiver bloqueada, ou se você tiver várias ventilação, mas todas estiverem bloqueadas, a pressão dentro do indicador de velocidade permanecerá a mesma de quando o bloqueio ocorreu.

Se você descer, sua velocidade indicada será lida mais alta do que deveria. Ao subir com uma ventilação estática bloqueada, sua velocidade indicada diminuirá imprecisamente.

Bloqueio do tubo de Pitot

O tubo pitot que recebe ar comprimido também pode ficar obstruído com gelo, sujeira, insetos ou outros detritos. Portanto, ele é mantido protegido com uma capa de tubo pitot antes do voo. Se seu tubo pitot estiver bloqueado no solo e você não o vir durante sua verificação pré-voo , você perceberá rapidamente que há um problema conforme você ganha velocidade, mas o indicador de velocidade no ar continua a ler 0 nós.

Mais frequentemente, um bloqueio do tubo pitot ocorre no ar. Quando isso acontece, a pressão 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 indicada aumentar quando subir e diminuir quando descer, independentemente do que realmente esteja acontecendo com sua velocidade real.

Bloqueios de gelo

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

Limitações e Erros

O indicador de velocidade fornece aos pilotos informações úteis, mas não está isento de 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 presumir que um indicador de velocidade do ar está exibindo sua velocidade do ar atual em tempo real. Em vez disso, trate-o como um aviso sobre sua tendência de velocidade do ar.

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

Para ajudar a garantir que o indicador de velocidade no ar 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 impacte o sistema.

O teste pode ser realizado pelo fabricante, por uma oficina de reparos certificada ou por um mecânico certificado com qualificação para sua fuselagem. Eles também podem verificar se houve algum erro de instalação.

Por que o Indicador de Velocidade do Ar é tão importante?

O indicador de velocidade 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 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 manobras de subida, descida ou inclinação, garantindo que a aeronave opere dentro de seu envelope seguro.

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

O indicador de velocidade serve como um ponto de referência fundamental para que os pilotos mantenham controle preciso, evitem condições críticas de voo e garantam a segurança da aeronave e de seus passageiros.

Takeaways

O indicador de velocidade do ar é um instrumento do sistema pitot-estático que fornece aos pilotos leituras de velocidade do ar indicadas para uso durante subidas, descidas e pousos. O indicador obtém seus dados por meio de leituras de pressão do ar coletadas pelo tubo pitot e portas estáticas.

É importante garantir que o tubo e as portas permaneçam livres e limpos 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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