Saiba como diferenciar os mais diversos tipos de veículos aéreos não tripulados disponíveis atualmente no mercado
A Agência Nacional de Aviação Civil (Anac) está trabalhando para estabelecer um novo regulamento para os Sistemas de Veículos Aéreos Não Tripulados (SisVANTs). Neste projeto da Anac, o termo utilizado para se referir a eles passa a ser Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS) ou Remotely Piloted Air Systems, sigla tirada do termo em inglês. Para nós significa Sistema de Aeronave Remotamente Pilotada. Diante disso, passamos a utilizar o termo RPAS para todo o sistema e RPA para a aeronave.
Para um operador de RPA, é muito importante que se conheça o básico da dinâmica de voo de uma aeronave. Isso irá ajudá-lo a escolher um RPAS, planejar sua missão e evitar acidentes por má operação.
O que faz um avião voar é a passagem do ar pelas suas superfícies aerodinâmicas.
Nas figuras a seguir podemos ver como isso acontece.
Com o deslocamento da aeronave, temos o que chamamos de vento relativo. É o mesmo que acontece quando colocamos a mão para fora da janela de um carro. Se não houver vento nenhum, com o carro parado também não temos vento relativo. Quando o carro se movimenta, sentimos o vento em nossa mão, na direção contrária ao deslocamento do carro e na velocidade em que ele está se movendo.
Vamos supor que temos um vento de 20 quilômetros por hora atingindo a frente do nosso carro quando estamos com ele parado. Se nos movimentarmos com este vento de frente, a 60 quilômetros por hora, teremos na nossa mão um vento relativo de 80 quilômetros por hora. Se o vento estiver vindo por trás do carro – em aviação chamado vento de cauda -, ao movimentarmos o carro a 60 quilômetros por hora teremos na nossa mão um vento relativo de 40 quilômetros por hora.
Num avião, este vento relativo forma um ângulo em relação à asa, chamado de ângulo de ataque. Ao passar pela asa, o ar se divide, parte para cima e parte para baixo.
Na maioria dos perfis, com ângulo de ataque positivo (a asa inclinada para cima), forma-se uma zona de baixa pressão na parte superior da asa e uma de alta pressão na parte de baixo. É essa diferença de pressão que resulta na força de sustentação. Quanto maior o ângulo de ataque, maior a força de sustentação. Mas este ângulo tem um limite e varia de perfil para perfil. Atingido este limite, o ar não consegue mais escoar pela parte de cima do perfil de maneira uniforme e, quando isso acontece, acaba a sustentação e ocorre o que chamamos de stall. A aeronave pode mergulhar ou entrar em parafuso. Dependendo da altura do voo e das características aerodinâmicas do avião, o stall pode ser fatal.
Temos então o ângulo de stall. Ele acontece sempre no mesmo ângulo. O que varia é a velocidade de stall, que aumenta com o peso da aeronave. Quanto mais pesada, maior a velocidade de stall. Ou seja, quanto mais pesada nossa RPA, mais pista ela vai precisar para decolar e pousar.
Se nossa aeronave estola com 60 quilômetros por hora, temos que manter uma velocidade relativa ao vento (não importa em relação ao solo) sempre acima disso. O resultado é que com vento de frente nosso avião voará com uma velocidade menor em relação ao solo e com vento de cauda, uma velocidade maior. Isto deve ser levado em conta ao se planejar uma operação de aerofotogrametria. Se o tempo de disparo da máquina for constante, quando ele estiver voando contra o vento terá uma sobreposição de imagens maior do que quando estiver voando com vento de cauda, o que vai interferir em todo o trabalho.
Outro cuidado é uma condição que, para muitos, é óbvia e para outros não. Os aviões devem decolar e pousar sempre contra o vento. Para se ter uma ideia da importância disso, a companhia americana Southwest estabelece que a intensidade máxima para pouso com vento de cauda de um Boeing 737 – que pesa em torno de 70 toneladas e pousa com velocidade perto dos 240 quilômetros por hora – é de apenas 18 quilômetros por hora em pista seca.
Os aviões podem ter várias formas de asas. No desenho a seguir, as formas em planta das mais comuns.Cada uma delas tem suas características.
A mais eficiente é a elíptica, mas sua construção é muito trabalhosa. A menos eficiente é a retangular, enquanto a asa mista acaba sendo a melhor opção. Outro fator importante é seu alongamento, a relação entre a envergadura – distância de ponta a ponta – de uma asa e a sua área.
Asas com grande alongamento têm maior razão de planeio. Um avião com razão de planeio de 10:1 significa que sem motor ele deverá voar 10 vezes a altura em que está até chegar ao solo. Para se ter uma ideia, um planador de alta performance tem razão de planeio de incríveis 50:1. Eles são as aeronaves com maior eficiência aerodinâmica, pois voam horas sem o uso de motores.
Ter uma boa razão de planeio é muito importante. Gasta-se menos energia para voar e, em caso de pane, cobre-se uma distância maior em busca de uma área de pouso segura.
Também temos que considerar a envergadura de nosso RPA. Aviões com pequena envergadura são mais instáveis. A instabilidade é boa quando se pretende uma aeronave rápida em manobra, mas se queremos uma aeronave que voe o mais nivelada possível, devemos optar pelas de maior envergadura. Para os trabalhos de aerofotogrametria, a estabilidade é fator primordial. No gráfico a seguir podemos ver o que acontece com o enquadramento das imagens quando nosso avião se desestabiliza. Neste exemplo utilizamos uma lente com abertura de 40 graus. As linhas em preto mostram a área imageada com o avião nivelado, as linhas em vermelho mostram a área imageada quando o avião está inclinado 10, 15 e 20 graus respectivamente.
A sobreposição das imagens planejadas ficará totalmente prejudicada pela inclinação do avião de um lado para o outro. Uma solução para este problema é que o suporte de câmera utilizado tenha um sistema giro estabilizado. Desta forma, a câmera estará sempre perpendicular ao solo, independentemente da inclinação da RPA.
Ao planejar uma missão temos que levar em consideração as previsões climáticas para o horário pretendido de voo. Assim, não corremos o risco de colocar nossa RPA no meio de uma tempestade ou enfrentar um vento de frente acima dos seus limites.
Vejamos o que acontece com o ar ao passar por obstáculos.
Seu movimento cria áreas de ar ascendente à frente deles e áreas de turbulência atrás. Voar nessas áreas de turbulência pode provocar a queda da aeronave.
Sempre devemos observar os obstáculos que por ventura existam no final da pista e ao lado dela. Observando a direção do vento, podemos evitar que nossa RPA passe dentro das áreas perigosas. Também devemos tomar o máximo cuidado ao planejarmos uma rota de voo quando temos regiões de relevo muito acidentado.
Outro fator importante é conhecer os limites operacionais de nossa RPA. Tentar colocá-la numa razão de subida superior aos seus limites pode provocar um stall indesejado. Da mesma maneira, uma descida muito rápida irá aumentar sua velocidade em demasia, podendo causar danos estruturais à RPA. Além disso, velocidade excessiva na aproximação para o pouso fará com que nosso avião percorra um espaço muito maior de pista, coisa que nem sempre temos a disposição.
Se tivermos todo critério em operar um RPAS com segurança, poderemos desfrutar de todos os benefícios que esta ferramenta nos trará. Eles vieram para ficar. Agora só depende de nós!
Floriano Peixoto
Pesquisador responsável pelo projeto de pesquisa e desenvolvimento de Sis VANTs Albatroz Aerodesign, pré incubado no NINE – Núcleo de Inovação, Negócios e Empreendedorismo da UNISANTA – Universidade Santa Cecília, em Santos – SP
florianopeixoto1@hotmail.com