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

Você está pronto para assumir o comando do seu avião? Quer se trate de um carro ou de uma aeronave, há uma informação crítica da qual você precisa estar sempre atento: sua velocidade. Para os carros, a resposta está no velocímetro, mas para os aviões, a informação vem do indicador de velocidade no ar.

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

Preparar? Vamos começar!

Qual é o indicador de velocidade no ar?

O indicador de velocidade no ar é um instrumento que exibe a velocidade medida na qual uma aeronave está se movendo no ar. Este indicador é um dos três instrumentos de cockpit que fazem parte do sistema pitot-estático . O indicador de velocidade no ar é um instrumento exigido pela FAA, usado principalmente para fornecer orientação durante subidas, descidas e pousos.

Que tipo de velocidade no ar o indicador de velocidade no ar mede?

Ao contrário de dirigir um carro, onde tudo que você precisa é de um único velocímetro para saber a que velocidade você está indo, fatores como vento, densidade do ar e erros conhecidos dos instrumentos tornam a medição da velocidade no ar um pouco mais complicada.

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

Tipos de velocidade no ar

O indicador de velocidade no ar exibe a velocidade no ar indicada (IAS) . A velocidade indicada é a leitura medida antes de quaisquer ajustes para erros conhecidos terem sido feitos. Esta leitura é então ajustada para variáveis ​​de pressão e temperatura para fornecer velocidade real (TAS) . Os pilotos usam essas duas velocidades no 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.

A velocidade no solo (GS) é calculada tomando a velocidade real (TAS) e ajustando o vento. Assim, podemos ver que a velocidade indicada exibida pelo indicador de velocidade é vital para calcular todos os 4 tipos de velocidade.

(fonte: FAA PHAK )

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

Um indicador de velocidade no ar é composto por 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

As portas estáticas são entradas de ar montadas na lateral da aeronave em uma área de fluxo de ar minimamente perturbado. Eles inspiram o ar que está à pressão do ar ambiente.

Linha Estática

A linha estática é o tubo que vai da porta de pressão estática até a caixa do indicador de velocidade no 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 o ar para medir a pressão do ar gerada pelo movimento do seu avião. O ar entra pelo tubo pitot e flui para a linha pitot.

Linha Pitot

Uma linha pitot faz parte do sistema pitot e conecta o tubo pitot à caixa do indicador de velocidade no ar. O ar Ram viaja do tubo pitot através desta linha e para o diafragma de pressão que está alojado dentro da caixa.

Caso

O caso é o alojamento do indicador de velocidade no ar. A caixa contém o diafragma de pressão e está conectada à porta estática através da linha estática. O caso não está diretamente conectado à linha Pitot.

Diafragma de Pressão

O diafragma de pressão é um recipiente expansível encontrado dentro da caixa do instrumento e conectado à linha Pitot. O diafragma também se conecta à agulha na face do instrumento através de diversas 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 está conectada ao diafragma de pressão por meio de alavancas e engrenagens.

Como funciona o indicador de velocidade no ar?

O indicador de velocidade no 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 apenas às portas estáticas.

O indicador de velocidade no ar reflete a diferença entre a pressão estática ambiente que entra pela porta estática e a pressão total do ar de impacto do tubo pitot.

A porta estática está posicionada na lateral da fuselagem, paralela à corrente de ar. Ele coleta o ar estático que está na pressão atmosférica ambiente. O tubo pitot geralmente fica na asa e é colocado perpendicularmente à corrente de ar.

Isso permite capturar a pressão total do ar gerada pela aeronave à medida que ela se move no ar. O ar estático é direcionado através das linhas estáticas e para dentro da caixa do instrumento, enquanto o ar de impacto do tubo pitot viaja através das linhas pitot e para dentro do diafragma de pressão.

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

Os valores da pressão estática são compensados, portanto a diferença entre a pressão do ar que passa pela linha estática e aquela que passa pela linha pitot indica a pressão dinâmica.

O diafragma é flexível e se expande ou contrai dependendo se a pressão que recebe da linha Pitot é maior ou menor que a pressão que a caixa recebe da linha estática.

A pressão total dentro da caixa do instrumento deve permanecer constante, de modo que 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 mais rápidas e diminuição da pressão em velocidades mais baixas.

A pressão dinâmica é comparada a uma constante conhecida calibrada e traduzida em velocidade no 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 fixadas no diafragma.

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

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 de ventilação estática podem ser bloqueadas por detritos como gelo, impossibilitando a obtenção do fluxo de ar.

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

Vale a pena notar que dependendo da configuração da aeronave e da localização da ventilação, a pressão da ventilação alternativa pode ser uma representação menos precisa da verdadeira pressão ambiente.

Se o seu avião tiver apenas uma ventilação e ela estiver bloqueada ou se você tiver várias aberturas de ventilação, mas todas elas estiverem bloqueadas, a pressão dentro do indicador de velocidade no ar permanecerá como estava quando ocorreu o bloqueio.

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

Bloqueio do Tubo de Pitot

O tubo pitot que absorve o ar comprimido também pode ficar entupido com gelo, sujeira, insetos ou outros detritos. Portanto ele é mantido protegido com uma tampa de tubo pitot antes do voo. Se o seu tubo Pitot estiver bloqueado no solo e você o perder durante a verificação pré-voo , você perceberá rapidamente que há um problema ao aumentar a velocidade, mas o indicador de velocidade no ar continua a indicar 0 nós.

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

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

Bloqueios de gelo

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

Limitações e erros

O indicador de velocidade no ar fornece aos pilotos informações úteis, mas tem suas limitações conhecidas e erros inerentes.

A mudança de pressão dentro do instrumento não é instantânea e tem um atraso de seis a nove segundos, portanto você nunca deve presumir que um indicador de velocidade no ar está exibindo sua velocidade no ar atual em tempo real. Em vez disso, trate-o como um aviso sobre sua tendência de velocidade no ar.

Outra fonte de erro do instrumento é que as calibrações são feitas para o nível padrão do mar. Isso significa que quanto mais alto você sobe e mais rápido você viaja, mais erros você cometerá. O ar ficará mais denso devido à compressão, e isso pode indicar incorretamente uma velocidade superior à 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 terá impacto no sistema.

O teste pode ser realizado pelo fabricante, por uma oficina certificada ou por um mecânico certificado com classificação para sua fuselagem, além disso, eles podem verificar se houve algum erro de instalação.

Por que o Indicador de Velocidade no Ar é tão importante?

O indicador de velocidade no ar 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 no ar ajuda os pilotos a monitorar sua proximidade com a velocidade de estol, a velocidade mínima necessária para manter a sustentação, evitando assim estol perigosos que podem levar à perda de controle e possíveis acidentes.

O indicador de velocidade no ar serve como um ponto de referência fundamental para os pilotos manterem um controle preciso, evitar condições críticas de voo e garantir a segurança da aeronave e de seus passageiros.

Aprendizado

O indicador de velocidade no ar é um instrumento do sistema pitot-estático que fornece aos pilotos leituras indicadas de velocidade no ar para usar durante subidas, descidas e pousos. O indicador obtém seus dados por meio de leituras de pressão de ar coletadas pelo tubo 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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