Cuidados com o motor a pistão

A ausência de sensores de temperatura na maioria das aeronaves antigas explica a elevada ocorrência de panes

Por Jorge Filipe Almeida Barros

As estatísticas de acidentes aeronáuticos do Cenipa (Centro de Investigação e Prevenção de Acidentes Aeronáuticos) apontaram uma alta incidência de falhas de motores em 2011. Todos eram convencionais e equipavam pequenas aeronaves. A opinião geral entre mecânicos é que motores a pistão emitem sinais de panes que estão por vir. Vibrações excessivas, funcionamento áspero, falhas ocasionais e a cor interna dos escapamentos podem significar sintomas de que algo não anda bem. Isso reforça a ideia de que o operador tem como acompanhar a saúde de um motor: manter-se atento a esses e a outros sinais. Uma maneira simples é abrir e inspecionar o filtro retirado de uma troca de óleo. É fundamental certificar-se de que ele não apresenta limalhas significativas.

 

Motor Lycoming

A origem das limalhas é fácil de entender. Dentro dos motores, as partes mecânicas que se atritam são fabricadas em diversos tipos de metal. Se por algum motivo a fricção entre as partes não for mantida a níveis baixos, os metais começam a se decompor. O tipo de material encontrado no filtro dirá de onde vêm as fagulhas. Isso dará condições para que a oficina eleja qual área do motor será inspecionada meticulosamente. Motor Lycoming Basicamente, são duas as grandes áreas de desgaste. A primeira é o volume interno do bloco. Lá estão o eixo de manivelas e o eixo de comando de válvulas. O eixo de manivelas é girado pelas bielas, que lhe transmitem a força da explosão do combustível, ocorrido nas cabeças dos cilindros.

Esse eixo é grande e bastante resistente, mas está apoiado em partes firmes do bloco por meio de pastilhas arredondadas, chamadas bronzinas. Altos níveis de atrito nesses pontos causam desgastes e folgas que, por sua vez, vão gerar vibrações e podem levar a quebra de componentes internos ou travamento do eixo de manivelas. O mesmo pode acontecer com o eixo de comando de válvulas. Instalado na parte mais alta do motor, é ele que aciona hastes metálicas que vão comandar as válvulas de admissão e escapamento das câmeras de combustão dos cilindros do motor. Na medida em que esse eixo se desgasta, suas dimensões se reduzem e as válvulas deixam de ser abertas na amplitude necessária. Então, o volume de combustível a entrar é reduzido e a mistura já queimada tem dificuldades em sair para o escapamento.

 

Boroscópio

O motor começa a perder força em ambos os casos, e deixa de ter o desempenho que o piloto espera. Esses dois eixos foram dimensionados para resistir a aproximadamente 2.000 horas de operação, período chamado de “tempo entre grandes revisões” ou TBO (Time Between Overhaul). Mas a resistência dos eixos pode diminuir se a operação do avião não acontece como o seu fabricante espera. Boroscópio Já foi comprovado que os resíduos de carbono da combustão interna dos motores aeronáuticos a pistão, combinada com a umidade do ar impregnada no óleo, produzem ácidos. O óleo passa a abrigar, então, ácidos, que passam a corroer as partes internas do motor. Para preveni-los, deve-se manter o óleo livre de umidade. Daí a importância de evitar longos períodos de inatividade. A Lycoming orienta os clientes a voarem pelo menos uma hora por mês e, a Continental, uma hora por semana. Independente do uso da aeronave, o óleo deve ser substituído em, no máximo, quatro meses. É comum que alguns operadores se esqueçam desse período, fazendo a substituição apenas a cada 50 horas. Também são frequentes os casos de aeronaves que por restrições administrativas ou submetidas a grandes serviços de manutenção ficam inativas por longos períodos.

O PRÓPRIO OPERADOR PODE CUMPRIR OS PROCEDIMENTOS, QUE SÃO SIMPLES, COMO CORRIGIR CORRETAMENTE A MISTURA PARA O REGIME DE POTÊNCIA EMPREGADO NA ALTITUDE QUE SE PRETENDA VOAR

O maior desgaste, porém, concentra-se na cabeça dos cilindros. Nessa área, ocorrem as sucessivas explosões que provocam a expansão dos gases e o deslocamento dos pistões. O cilindro de um motor que gira com 2.700 rpm, por exemplo, ao longo de 2.000 horas de operação terá sofrido 162 milhões de explosões internas. Os impactos mecânicos provocam elevado estresse no metal, que se estiver fora da temperatura correta, pode sofrer danos prematuros. É conhecida como CHT (Cilinder Head Temperature) e se refere à temperatura da massa metálica da parte superior do cilindro. Um CHT baixo, ainda que reduza os desgastes, não permite uma grande expansão dos gases e deixa o motor fraco. Por outro lado, a elevada temperatura vai causar danos irreversíveis. A válvula de escape sofre deformação nas superfícies de contato com a sede e perde o assentamento.

 

Cabeça do cilindro fraturada por elevada CHT: note os resíduos de carbono em cor

dourada e o local do termômetro de CHT, ausente na época da falha

Isso a impede de reter a mistura de ar com combustível durante a fase de compressão. O motor deixa os gases escaparem antes de serem queimados e as explosões se enfraquecem. Cabeça do cilindro fraturada por elevada CHT: note os resíduos de carbono em cor dourada e o local do termômetro de CHT, ausente na época da falha Corrosão interna do cilindro causada por longa inatividade Danos também podem ocorrer à haste da válvula. Se fraturada, libera fragmentos que causam impacto direto no pistão. O CHT elevado também danifica anéis de segmento e plugues metálicos e pode deformar as superfícies internas do cilindro.

 

Corrosão interna do cilindro causada por longa inatividade

Tais danos podem ser identificados com um simples exame de boroscópio. O aparelho é composto de uma minúscula câmera de alta definição, instalada na ponta de uma haste flexível e introduzida na cabeça do cilindro pelo orifício de instalação das velas de ignição. As imagens internas são vistas em um monitor ao lado. Esse exame é muito pertinente àqueles que pretendem adquirir uma aeronave usada. Para o operador de qualquer aeronave movida a pistão, é fundamental se assegurar que o piloto saiba e cumpra os procedimentos para evitar o CHT elevado. São procedimentos simples, como corrigir corretamente a mistura para o regime de potência empregado na altitude que se pretenda voar. Os manuais de operação trazem explicações simples de como o fazer. No entanto, em sua maioria estão escritos em inglês e, para algumas aeronaves, os procedimentos corretos fazem elevar a carga de trabalho do piloto. Este, por sua vez, só pode monitorar o CHT se a aeronave possuir sensores de temperatura. Mas a maior parte delas não tem. Isso explica a grande ocorrência de panes em motores de aeronaves antigas. O conhecimento do funcionamento e de técnicas de operação de motores aeronáuticos deve ser do interesse de qualquer pessoa envolvida com a operação aérea. Antes de tudo, é um bom investimento na obtenção de produtividade e segurança.

Aeromagazine

Aproximação com curva

Novos procedimentos RNP APCH no aeroporto Santos Dumont permitem que as aeronaves voem trajetórias sinuosas

Por Jorge Filipe de Alemida Barros

Já estão publicados, desde 3 de maio de 2012, os novos procedimentos de aproximação RNP para o aeroporto Santos Dumont, no Rio de Janeiro (RJ). Eles foram desenvolvidos para atender a uma demanda antiga desse aeródromo, cujas condições de clima, relevo e posição geográfica historicamente impedem o pleno aproveitamento da sua capacidade de operação. E permitem que as aeronaves voem trajetórias sinuosas, traçadas com o objetivo de evitar o sobrevoo de relevo acentuado, enquanto descem para altitudes menores do que as dos procedimentos convencionais. Tais procedimentos fazem parte de um projeto da ICAO (Internacional Civil Aviation Organization) que prevê a mudança na metodologia da radionavegação. A nova metodologia chama-se PBN (Performance Based Navigation) e se baseia na técnica de navegar entre coordenadas geográficas, em vez de bloquear auxílios à navegação. Para ser capaz disso, os equipamentos embarcados devem considerar os sinais dos VOR/DME e/ou satélites dedicados de forma contínua e automática, processando-os num computador a bordo. O processo irá definir a posição da aeronave, em coordenadas geográficas, e não mais por rádios ou QDR. As sucessivas informações de posição permitem ao computador identificar rumo, velocidade no solo, raios de curva da aeronave etc. Portanto, o PBN retira do piloto a incumbência de analisar ponteiros e deduzir a posição aproximada de sua aeronave.

O equipamento a bordo pode ter diferentes níveis de complexidade. Os mais simples navegam apenas lateralmente, ou seja, identificam os deslocamentos horizontais da aeronave e projetam o rumo sobre uma imagem de um mapa móvel, mas não contabilizam as variações de altitude. Resta ao piloto, então, comandar na hora certa a subida ou a descida, por meio da ação direta no manche ou pelo piloto automático. Para realizar as aproximações RNP (Required Navigation Performance), do tipo aprovado no Rio de Janeiro, o equipamento da aeronave deve ter capacidade de seguir as trajetórias horizontais e verticais, estabelecidas nas cartas de aproximação. Essas cartas devem estar carregadas na base de dados do computador. Ou seja, o piloto não deve tocar nos comandos enquanto o computador envia os dados ao piloto automático. A manutenção do centro dessas trajetórias depende do nível de PBN aplicado na rota a ser voada. Podem ser aceitos erros laterais na execução da navegação em rota, chegadas (STAR) e aproximações de acordo com os valores que as cartas permitem. Rotas publicadas como RNAV 5, 2 ou 1 permitem que o equipamento de bordo pratique um erro máximo respectivo aos números, em milhas náuticas. Da mesma forma as chegadas já publicadas como RNP 1 ou as aproximações RNP 0,3 ou 0,1. Essas últimas são chamadas de RNP APCH (RNP APPROACH).

No aeroporto Santos Dumont, os novos procedimentos são do tipo RNP APCH 0,1, indicando que o equipamento deve ter condições de se manter dentro de um erro lateral máximo de 0,1 milha náutica (cerca de 18 metros horizontais). A aviônica instalada pode se basear em sinais dos satélites de navegação GPS (EUA) ou GLONASS (Rússia), em sinais de VOR/DME da região do aeroporto, de informações de sistemas inerciais ou de todos eles combinados. Tratando-se de satélites, há de se considerar os erros de posição, causados pela refração sofrida pelos sinais ao atravessarem a ionosfera e a reflexão provocada pelo relevo acidentado, dentre outros. Por isso, as trajetórias verticais previstas nas aproximações RNP tratadas aqui ainda devem se basear nos altímetros. Mas num futuro breve, quando o sistema de aferição do sinal GPS (ainda em teste no aeroporto vizinho do Galeão) estiver certificado, o Decea poderá permitir que as trajetórias verticais considerem a altimetria GPS. Isso poderá reduzir a DA (Decision Altitude) de 300 pés atuais para apenas 100 pés. Ou seja, o desempenho será compatível com aproximações ILS CAT I.

Ora, sabemos que sistemas ILS exigem a instalação de várias antenas em sítios distantes entre si, significando altos custos de manutenção e vulnerabilidades diversas, como a falta de espaço físico disponível ou mesmo danos causados por vandalismo. Nesse aspecto, as aproximações RNP APCH são mais eficazes, uma vez que podem ser estabelecidas para todas as pistas de um aeródromo, sem necessidade de grandes investimentos de infraestrutura. Mas há uma vantagem em especial que as distingue: a possibilidade da aproximação final ser realizada em trajetórias curvilíneas. Numa aproximação ILS, a aeronave precisa estar estabilizada por volta de 10 milhas náuticas, já alinhada com a cabeceira. No RNP APCH, no entanto, as manobras são realizadas mais próximas do aeródromo, com trajetórias inteligentes e mais seguras.



PBN se baseia na técnica de navegar entre coordenadas geográficas, em vez de bloquear auxílios à navegação. Abaixo, um dos novos procedimentos de aproximação RNP para o aeroporto Santos Dumont publicados pelo Decea


Ainda que a facilidade de execução seja maior, há de se ter cuidados adicionais no preparo da aeronave e tripulação. Se a boa qualidade dos sinais emitidos pelos auxílios no solo é garantida pelo Decea, o órgão ainda não tem como garantir a integridade do sinal do sistema GPS, uma vez que ele não nos pertence. Por isso, a aviônica deve estar equipada com softwares que realizem testes e identifiquem falhas. Esses recursos devem também verificar contradições entre os sinais recebidos dos auxílios e de sistemas inerciais. Um equipamento embarcado, aprovado como RNP, deve possuir recursos de identificação de erros laterais máximos, que uma vez ultrapassados façam disparar alertas visuais e sonoros. Cabe ao piloto analisar os variados níveis de degradação da capacidade de navegação e proceder conforme o que tiver sido estabelecido pela sua companhia aérea. Isso exige treinamento específico para cada local onde o RNP APCH será realizado. Por isso, os novos procedimentos discutidos aqui são chamados RNP APCH "AR", ou seja, aeronave e tripulação devem estar aprovados para realizá-lo na localidade pretendida. Ainda que publicados em caráter ostensivo, só podem ser praticados pelos operadores aprovados pela Anac.
Mais do que um novo tipo de procedimento, o RNP APCH AR pode ser o início de uma nova era. Veio para permitir o aumento substancial de movimentos nos aeroportos e poderá provocar uma nova abordagem na discussão da infraestrutura aeroportuária.

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Decea fornece dados meteorológicos em tempo real

Denominado D-Volmet, novo serviço permite que o piloto tenha acesso às informações de tempo via datalink

Texto Ivan Plavetz

 O Departamento de Controle do Espaço Aéreo (DECEA), organização subordinada ao Comando da Aeronáutica (Comaer), já disponibiliza um serviço de informações meteorológicas em tempo real. Denominado D-Volmet, o sistema permite o acesso direto às informações sobre as condições do tempo em rota e nos aeroportos por meio de comunicações por enlace de dados (datalink). Essas informações são disponibilizadas para tripulações de aeronaves equipadas com datalink e Unidade Multifuncional de Visualização de Dados (MCDU- Multifunction Control Display Unit), que é uma interface tripulante-sistema localizada nos painéis. As informações meteorológicas compartilhadas com as aeronaves são constantemente atualizadas no banco de dados do DECEA e podem ser visualizadas nas telas das MCDU (como este da foto, de um A320). O acesso às informações meteorológicas em tempo real permite uma maior coordenação de navegação durante os voos diante de intercorrências, como grandes áreas de turbulências e de instabilidades (CBs), bem como condições de tempo ruim sobre os aeroportos, trazem com frequência atrasos nas saídas e chegadas dos voos. O novo serviço entrou em funcionamento neste início de mês de outubro e cobre as cinco regiões de informações de voo no Brasil, incluindo 150 aeroportos. Antes do D-Volmet, os pilotos podiam obter informações meteorológicas via rádio, utilizando as frequências pré-estabelecidas para a área de cobertura. Esse serviço, chamado de Volmet, continuará a existir, sobretudo para o atendimento secundário (reserva) e para aquelas aeronaves que não possuem equipamentos para a troca de informações por "datalink". O DECEA, unidade do Comando da Aeronáutica responsável pelo controle de tráfego aéreo no Brasil, coordena aeronaves civis e militares numa área de 8,5 milhões de km², assim como a supervisão das principais rotas que cruzam o Atlântico Sul para a África, Europa e Oriente Médio.
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Monomotor ou Bimotor?

O tema é sempre presente em rodas de pilotos. Aviões equipados com apenas um motor são mais ou menos seguros do que aqueles impulsionados por dois? Discussões apaixonadas se formam com frequência e, como tal, nem sempre se atêm aos detalhes técnicos. O argumento de que dois motores geram mais segurança é poderoso. Mas se falhavam com relativa frequência nas primeiras décadas do século 20, hoje as técnicas de ensaios de certificação, monitoramento de desempenho e manutenção preventiva garantem uma confiabilidade bem maior.

           

Um bimotor não desenvolve necessariamente mais velocidade do que um modelo equivalente com apenas um motor. Se compararmos o Beechcraft Baron G58 com seu irmão Bonanza G36, por exemplo, vamos observar que as velocidades aerodinâmicas de cruzeiro são próximas entre si. No POH (pilot operating handbook) do Baron, a velocidade de cruzeiro a 8.000 pés, com o regime recomendado, é de cerca de 175 nós, a mesma encontrada nas publicações do Bonanza. Mas nem sempre a velocidade é o principal critério de escolha. Empresas aéreas buscam atender a suas demandas específicas, como capacidade de carga, custos operacionais, atendimento à regulação aeronáutica, dentre outras. O operador privado brasileiro, no entanto, adota lógicas de tomada de decisão ligeiramente diferentes. Normalmente considera aspectos como a simplicidade de manutenção, histórico de acidentes, preço de revenda ou mesmo o seu gosto pessoal pelo modelo. O conforto e a sensação de segurança são fatores importantes para esse operador. Alguns acreditam que com dois motores estarão mais seguros. Mas será que é assim mesmo?

             

Dois motores podem elevar a capacidade de carga nos aviões

Os motores aeronáuticos atuais se beneficiam do conhecimento adquirido por décadas de estudos dos acidentes e dos erros de operação e de manutenção. Na medida em que os fabricantes e autoridades aeronáuticas aprendem, emitem boletins que, uma vez aplicados, tornam os motores mais confiáveis. Apenas para exemplificar, até os anos 1970, o piloto não tinha condições de saber o desempenho preciso do seu motor em tempo real. Hoje, com tecnologias de monitoramento, é possível saber com exatidão as temperaturas em cada cilindro ou cada seção quente da turbina, controlar parâmetros que tenham excedido o limite ou o desgaste de componentes por meio de testes em solo.

           

Um motor bem-cuidado pode valer por dois malcuidados. E essa questão adquire grande importância em cenários nos quais faltam recursos técnicos ou cultura aeronáutica. O mau trato aplicado a alguns motores pode explicar a alta incidência de falhas identificadas nas estatísticas de acidentes. Em 2011, as falhas de motor em voo contribuíram para cerca de 40% dos acidentes no Brasil. Ainda há, em algumas poucas oficinas, a cultura de aplicação de partes não aprovadas nas inspeções gerais de motores, bem como a omissão de inspetores de manutenção nos trabalhos realizados pelos mecânicos e até casos de conivência com pequenas falhas recorrentes. E isso nos remete à séria reflexão.

Dois motores produzem mais força e, com isso, podem elevar a capacidade de carga nos aviões. Salvo exceções, não estão instalados no mesmo eixo longitudinal. Por isso, na falha de um deles, é de se esperar uma assimetria na força de tração gerada pelo empuxo. E é nesse ponto que os aviões multimotores podem ser mais vulneráveis. A assimetria eventual precisa ser reequilibrada com a pronta ação do piloto, que deve fazer diminuir rapidamente o arrasto produzido pelo deslocamento lateral da aeronave. Se não conseguir, o motor que ainda desempenha força não será capaz de produzir a velocidade aerodinâmica mínima e o avião “estola”. Ou seja, o piloto que conduz um avião bimotor deve estar apto a conduzi-lo em duas configurações diferentes: com empuxo simétrico e assimétrico. Isso exige treinamento recorrente e acaba por elevar os cursos de operação.

           

É difícil alguma estatística provar que monomotores sejam mais seguros que bimotores ou vice-versa. No entanto, a AOPA (Associação de Operadores e Pilotos de Aeronaves) produziu um documento, no qual se analisa os acidentes da aviação geral norte-americana no período de 1994 a 2003. Constatou-se que o número de acidentes com aviões monomotores foi bem superior ao de bimotores, por existirem em maior quantidade. Porém, para cada dez acidentes, apenas um produzia a morte de alguém. Já os acidentes com bimotores, embora tenham ocorrido em menor número, causaram a morte de pelo menos um ocupante em 50% dos casos.

           

Um motor bem-cuidado pode valer por dois malcuidados

O voo sobre áreas remotas ou oceanos normalmente é aprovado apenas para aviões multimotores. Nesses cenários, é preferível o risco de voar com assimetria de empuxo do que a ausência total dele. Mas aí entram alguns diferenciais importantes. As aeronaves voam a altitudes muito elevadas e são movidas a motores a jato, com estatísticas ínfimas de falhas se comparadas aos motores a pistão. E operadas por tripulações com treinamentos específicos para a rota. Bem diferente dos cenários da aviação geral, com um número maior de pousos e decolagens, realizados em situações diversas.

           

Ainda assim, a história registra casos em que aeronaves bimotoras de grande porte, operadas por tripulações bem-treinadas, foram protagonistas de incidentes graves e acidentes. Em 1983, um Boeing 767 da Air Canada teve seus dois motores apagados por falta de combustível (erros de cálculos do DOV) e foi conduzida em voo planado pela sua tripulação a uma base aérea canadense. Em janeiro de 2009, uma aeronave Airbus A320 colidiu com um bando de gansos na decolagem do aeroporto de La Guardia, em Nova York, e teve seus dois motores apagados. Acabou pousando no rio Hudson e passou para a história como um dos mais bem- sucedidos pousos forçados. Mas outro bimotor, modelo Airbus A330, operado pela Air France, caiu no Oceano Atlântico em junho do mesmo ano. Supostamente causado por perda de controle, o acidente se deu por avarias em seus sistemas depois de adentrar formações meteorológicas pesadas.

A experiência do SIPAER (Sistema de Investigação e Prevenção de Acidentes Aeronáuticos) tem mostrado que a segurança está intimamente ligada às práticas de operação previstas nos manuais, somadas ao um gerenciamento de risco criterioso.

Fonte: AEROMAGAZINE