Os sistemas projetados para auxiliar o piloto durante as operações de voo normais são usados nas aeronaves há décadas.
Esses sistemas, normalmente chamados de pilotos automáticos, são usados em pequenas aeronaves e também nos aviões de transporte pesados.
Inicialmente, um sistema de piloto automático era relativamente simples, projetado para manter uma determinada altitude, proa e/ou velocidade em relação ao ar.
Hoje, aeronaves complexas empregam sistemas de voo automático, que executam praticamente todos os aspectos do voo.
Esses sistemas sintonizam rádios, voam em circuitos de espera e até desempenham funções de aterrissagem automática; obviamente, os auxílios à navegação baseados no solo corretos também devem estar disponíveis.
Em linhas gerais, os termos piloto automático e voo automático descrevem genericamente um sistema automatizado usado para ajudar o piloto a voar a aeronave; este texto usa ambos os termos durante as discussões a seguir.
Teoria básica do piloto automático
Para entender a teoria funcional de um sistema de voo automático moderno, é importante conhecer as operações básicas dos diversos componentes do sistema.
Em uma aeronave moderna, a maioria dos subsistemas de voo automático e seus componentes operacionais são controlados eletronicamente; em muitos casos, os circuitos de controle operam usando sinais digitais.
O ARINC 429 é o padrão de barramento de dados digitais mais usado nesses sistemas, mas os barramentos do tipo Ethernet está se popularizando e são usados para a transferência de informações em muitos sistemas modernos de voo automático.
Os sistemas digitais são discutidos no Capítulo 7.
Como os sistemas modernos operam usando tecnologias digitais, estes serão o foco das discussões a seguir sobre pilotos automáticos.
Os sinais analógicos ainda podem ser utilizados em sistemas modernos para determinados sinais de entrada ou saída, mas os controles e processadores principais empregam todos circuitos digitais.
Todo sistema de voo automático é projetado para, basicamente, cumprir os deveres do piloto de forma automática.
A pesar da complexidade dos diversos sistemas variar entre as aeronaves, todos os pilotos automáticos contêm os elementos funcionais mostrados na Figura Abaixo.
O sistema deve conter uma ou mais unidades processadoras, muitas vezes chamadas de computador do piloto automático.
Essa unidade normalmente é uma LRU localizada na baia de equipamentos elétricos.
O computador recebe entradas a partir do painel de controle do piloto automático principal através de um barramento de dados digitais; as entradas discretas também são enviadas da chave geral do piloto automático do piloto e do copiloto.
Os dados dos diversos sistemas da aeronave devem ser enviados ao computador para que o sistema de voo automático “conheça” parâmetros de voo importantes, como a velocidade em relação ao ar e a altitude.
A unidade processadora, por sua vez, segue um programa de software para determinar as mudanças necessárias nas superfícies de controle da aeronave.
O computador de controle do piloto automático envia sinais de saída para os servomecanismos para controlar a aeronave.
Um sinal de realimentação deve retornar ao computador para confirmar a posição da superfície de controle.
Em suma, um sistema de voo automático deve desempenhar todos os deveres que um piloto humano conduziria, incluindo:
(1) Familiarizar-se com todas as rotas navegacionais e sistemas de rádio. Isso ocorre através da programação de pré-voo do computador do piloto automático.
(2) Monitorar continuamente a posição, altitude, configuração e outros parâmetros da aeronave, o que é realizado pelo uso de sensores e dados digitais enviados aos circuitos processadores do voo automático.
(3) Analisar a situação atual e tomar decisões sobre correções necessárias. Essa função é desempenhada pelo sistema de software.
(4) Antecipar mudanças vindouras à configuração da aeronave para estabelecer a trajetória de voo correta. Mais uma vez, a função é desempenhada por software.
(5) Reposicionar superfícies de controle, manetes de aceleração e frequências de rádio quando necessário. O computador do voo automático envia sinais de controle aos servomecanismos de posicionamento para esse fim.
(6) Um piloto humano enxerga e sente a aeronave mudar de posição quando uma superfície de controle se move; o sistema de piloto automático precisa de um sinal de realimentação elétrica para cumprir essa função.
Mais uma vez, o software do computador analisa os dados de realimentação para confirmar o controle correto da aeronave.
Obviamente, esse processo se repete e continua durante todo o voo.