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– Durante mais de 90 aproximações ao aeroporto de Zurique, conduzidas sob a liderança da Swiss SkyLab Foundation, pesquisadores da Empa e do Centro Aeroespacial Alemão (DLR) testaram um sistema de assistência que apoia os pilotos por meio de um monitor durante o silêncio e, ao mesmo tempo, a eficiência do combustível. Os resultados mostram uma redução mensurável nas emissões de ruído e no consumo de combustível. Agora, o sistema, desenvolvido pela DLR, deve estar pronto para produção.
Cortesia de Empa por Rainer Klose, Martin Gerber: A aproximação e o pouso estão entre as fases de vôo com mais trabalho. Os pilotos precisam gerenciar a velocidade, a altitude, o impulso do motor e a utilização de flaps, freios a ar e trem de pouso. Ao mesmo tempo, eles devem reagir às mudanças nas condições do vento, à presença de outras aeronaves e às instruções dos controladores de tráfego aéreo. Um princípio semelhante se aplica aqui, assim como aos motoristas na estrada – a condução antecipada permite economia de combustível. O vôo preditivo também reduz as emissões de ruído.
O Centro Aeroespacial Alemão (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR) desenvolveu um sistema de assistência para descidas contínuas que, por meio de uma exibição no convés de vôo, aconselha os pilotos em cursos de ação para uma aproximação de aterrissagem ecológica. O Sistema de Aumento de Baixo Ruído (LNAS) calcula a altitude, taxa de afundamento, velocidade e configuração ideais da aeronave e ajusta dinamicamente as recomendações durante a aproximação. Em setembro de 2019, mais de 90 abordagens de teste foram feitas na pista 14 do aeroporto de Zurique com o sistema de assistência LNAS instalado a bordo do A320 ATRA da DLR (aeronave de pesquisa de tecnologia avançada). Setenta abordagens comparáveis foram analisadas na avaliação. A Empa testou a eficácia do sistema com uma série de medições de ruído ao longo da rota de aproximação. Os resultados já estão disponíveis e foram enviados ao Escritório Federal Suíço de Aviação Civil (FOCA).
Máxima precisão durante a aproximação – uma competição entre piloto e computador
Para os testes de vôo, 23 pilotos das companhias aéreas Swiss, Edelweiss e Lufthansa foram divididos em dois grupos. Quatorze pilotos usaram o sistema de assistência do LNAS e mostraram os melhores horários para estender os flaps e o trem de pouso, concluindo assim uma abordagem otimizada para baixo ruído e consumo de combustível. Os outros nove tentaram voar da maneira mais silenciosa e econômica possível, sem o suporte do LNAS. Em cada abordagem, a aeronave foi pilotada por um dos pilotos das companhias aéreas participantes, com um piloto de teste DLR atuando como co-piloto. Cada uma das 70 abordagens consideradas começou a 2100 metros acima do nível do mar e 220 nós (aproximadamente 400 quilômetros por hora). Quarenta e três abordagens foram realizadas usando o LNAS e 27 sem o LNAS. O A320 ATRA estava estacionado e operado na Base Aérea de Dübendorf, onde são regularmente realizadas campanhas de pesquisa científica.
Os dados de voo avaliados pelo DLR mostram que os pilotos que usam o LNAS fizeram a descida de maneira muito mais uniforme e precisa do que os colegas que voam sem o sistema de assistência. As mudanças na velocidade do ar também foram significativamente mais suaves ao usar o LNAS. O uso de freios a ar intensivos em ruído foi completamente eliminado nas abordagens com o LNAS.
Redução perceptível nos níveis sonoros
O foco do sistema de assistência do LNAS é a redução de valores discrepantes acústicos, que contribuem desproporcionalmente à poluição sonora. Algumas abordagens particularmente barulhentas são especialmente irritantes para aqueles que residem perto do percurso de vôo. Com o LNAS, foi possível evitar esses valores discrepantes e, assim, tornar as abordagens mais altas até três decibéis mais silenciosas, o que corresponde a uma redução do volume percebido em aproximadamente um terço.
As emissões sonoras dos testes de vôo foram registradas por seis estações de medição localizadas entre aproximadamente 6,3 e 18 quilômetros antes do ponto de aterrissagem. Para esse fim, também foram estabelecidos pontos de medição em território alemão no distrito de Waldshut. Nos pontos de medição mais distantes – Hasle e Steinrütte – localizados a aproximadamente 18 e 16,5 quilômetros do ponto de aterrissagem, respectivamente, foi observada uma redução média de cerca de um decibel. Entre Kaiserstuhl e Weiach, aproximadamente 10 a 13 quilômetros antes do ponto de aterrissagem, a diferença média nos níveis de ruído foi de 1,8 decibéis.
Posteriormente, as abordagens foram simuladas com o modelo de ruído da aeronave Empa sonAIR, usando os parâmetros de vôo e meteorológicos, para poder tirar conclusões mesmo em áreas onde nenhuma estação de medição poderia ser montada. O mapa de ruído calculado usando o sonAIR confirmam os resultados experimentais e mostram um potencial de redução adicional no sul da Floresta Negra, a aproximadamente 24 quilômetros do limiar da pista, com uma redução significativa do nível de ruído médio de até três decibéis.
Um pouso ideal com menos emissões de dióxido de carbono
Ao comparar as abordagens realizadas pelos dois grupos de pilotos, os pesquisadores também determinaram a economia média de combustível que pode ser alcançada com o LNAS. Nos últimos 50 quilômetros antes da pista, os pilotos do LNAS precisaram em média 8,9 kg a menos de querosene do que aqueles que voam sem o LNAS. Extrapolado para todos os voos suíços do A320 (movimentos de voo em 2017), o LNAS poderia economizar cerca de 500 toneladas de querosene por ano. Como o sistema de assistência pode ser usado em altitude de cruzeiro, ou seja, a 200 quilômetros da pista, o potencial de economia é ainda maior. Calculada de maneira conservadora, a economia anual é de 3000 toneladas de querosene, o que corresponde a cerca de 9000 toneladas de dióxido de carbono, mesmo que apenas a frota suíça do A320 seja equipada com LNAS.
A entrega do relatório final à FOCA marca a conclusão de um projeto de pesquisa de três anos envolvendo a Swiss SkyLab Foundation, Empa e DLR. Durante a campanha de voo de teste de cinco dias, a Força Aérea Suíça disponibilizou sua Base Aérea de Dübendorf para o estacionamento dos aviões de pesquisa ATRA da DLR. A Skyguide forneceu conselhos e assistência durante a fase de desenvolvimento e permitiu a realização de um grande número de abordagens.
Projeto de pesquisa da UE em andamento DYNCAT
A partir de julho de 2020, a DLR coordenará o lançamento do projeto de pesquisa avançada DYNCAT (Dynamic Configuration Adjustment in the TMA), no qual a Suíça e o grupo de eletrônicos Thales Avionics participarão, além dos parceiros de pesquisa existentes. O objetivo da pesquisa, que está sendo financiado pelos programas europeus Horizonte 2020 e SESAR (Single European Sky ATM Research), é integrar os recursos do sistema de assistência LNAS desenvolvido pela DLR nos computadores de navegação central de aeronaves comerciais. Isso permitiria a introdução de abordagens de pouso otimizadas para o ruído e o consumo de combustível a bordo de muitas aeronaves comerciais existentes.
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