Meteorologia para Aviadores

“Formação de gelo, raios, turbulência, granizo e outros bichos"

I- INTRODUÇÃO

Durante minha longa jornada como Aviador, em todos os cursos sobre Meteorologia, sempre percebi a falta de um “link” entre o meteorologista e o piloto. O idioma do meteorologista nunca me interessou e a motivação para o aprendizado era passar na prova, em vez de aprender.

Os cursos, normalmente compulsados pela legislação, nunca motivaram meu aprendizado positivamente, uma opinião compartilhada pela maioria dos colegas de profissão. Quando ouvia falar em Frente, adiabática, saturação, convecção, ciclone, anticiclone, oclusa, etc, já perdia totalmente o interesse.

Este POST é focado, principalmente, na formação de gelo em aeronaves (icing), pois a análise de vários acidentes ocorridos evidenciou que os pilotos necessitam um melhor entendimento sobre “icing”.

Aproveitei também a oportunidade para sobrevoar outros perigos causados por CBs, um fenômeno do qual devemos passar longe, pelo menos 20 NM.

Espero motivar os colegas, como também a ajudá-los a voar com mais segurança.

Desperto o assunto com algumas perguntas que talvez sejam dúvidas de muitos:

- As aeronaves de transporte mais modernas são certificadas para voar em todas as condições de formação de gelo?

- Sob o ponto de vista de “icing”, voar em regiões com gotas d´água supercongeladas e/ou com “freezing drizzle/rain” é mais perigoso do que voar em regiões com cristais de gelo?

- Os raios tão são perigosos quanto aparentam?

- E o fogo de Saint Elmo, oferece perigo?

- Turbulência pode danificar a aeronave estruturalmente?

- O RADAR meteorológico indica granizo, apropriadamente?

1- Siglas e Definições:

LWC (liquid water content) – é a quantidade de água em um determinado volume de ar. Ex. 3.0 gramas/m³. Nas condições apropriadas, quanto maior a concentração de água, mais rápida a formação de gelo nas aeronaves.

Micron – unidade de medida utilizada para medir o diâmetro das gotas d´água. Um micron é igual a 10^-3 mm (milésima parte do milímetro).

MVD (mean droplets diameter) – o diâmetro médio da gota d´água é usado para definir parâmetros de certificação, juntamente com a temperatura e a quantidade de água em um determinado volume de ar (LWC).

OAT(SAT) x TAT – OAT/SAT, é a temperatura do ar. TAT é a soma da OAT/SAT mais o calor resultante da energia gerada pelo impacto do ar com a aeronave. A TAT pode variar de acordo com o local no aerofólio, devido à variação de pressão nos vários pontos. Quanto mais alta a pressão dinâmica, mais alta a TAT. Nunca assuma que a temperatura reportada pelo instrumento é válida para qualquer ponto.

SLD – (supercooled large droplets) – quando a gotícula d´água em estado líquido, com uma temperatura negativa (porém ainda líquida) atinge um determinado diâmetro, ela é chamadas de SLD. As aeronaves não são certificadas para voar em áreas com SLD.

Estado da Água - na atmosfera, a água pode existir em 3 estados:

Vapor d´água, líquido e sólido.

Na transição de um estado para outro, libera ou absorve energia (calor).

Condensação (condensation) - é a transição do vapor d´água para o estado líquido. Nesta transição o vapor d´água libera calor.

Evaporação – é a transição do estado líquido para vapor d´água, absorvendo calor.

Congelamento (freezing) – é a transição do estado líquido para sólido, liberando calor.

Sublimação (sublimation) – é quando o vapor d´água faz a transição diretamente para sólido, liberando calor.

Derretimento (melting) – é o contrário do congelamento, absorvendo calor.

II- FORMAÇÃO DE GELO NAS AERONAVES (ICING)

Formação de gelo na aeronave reduz a sustentação, aumenta o arrasto, diminui o ângulo de estol, modifica a distribuição de pressão e complica o controle da aeronave.

Estudos mostram que o arrasto pode aumentar em até 40% ou mais e a sustentação pode ser reduzida em ate 30% ou mais. Mesmo um pequeno acréscimo de gelo acumulado pode aumentar a velocidade de estol em até 15% a 30%. Em uma missão de pesquisa da NASA, a aeronave sofreu 36% de aumento no arrasto como resultado de gelo acumulado nas áreas não protegidas.

1- Certificação – o que significa?

À primeira vista, alguém pode deduzir - “se a aeronave possuir um certificado para voar em condições de gelo ela pode enfrentar qualquer situação relacionada a gelo”.

ERRADO - existem condições ambientais que exigiriam que a aeronave fosse equipada com degelo/antigelo em toda sua estrutura, exigência inviável com a tecnologia atualmente disponível.

Desta maneira, as autoridades aeronáuticas tiveram que definir condições ambientais (MVD, LWC, temperatura, duração da exposição, entre outros), que pudessem ser enfrentadas com os equipamentos degelo/antigelo atuais.

Os critérios visando certificar a aeronave para voar com “icing” estão definidos no FAR 25 (aviões de transporte) e outras legislações similares de outros países. O fabricante deve somente - demonstrar que a aeronave pode, com segurança, penetrar em regiões com as condições meteorológicas e critérios definidos no FAR 25.

2- Como se forma gelo na aeronave?

Nuvem é umidade visível na atmosfera. Esta umidade pode estar na forma de vapor d´água, gotas de água e partículas de gelo/neve. Ela pode se formar por vários processos e, em todos eles, o ar deve ser esfriado até a saturação.

O esfriamento do ar é, normalmente, resultado da ascensão do ar.

As nuvens cúmulos são formadas por uma ascensão mais rápida do ar úmido e, normalmente, contém mais LWC que as nuvens estratos.

Gotas d´água (Droplets) - as gotículas d’água (em estado líquido) se formam em torno de um núcleo, encontrado em abundância na atmosfera. Inicialmente, crescem por condensação. Depois, colidem com as outras e aumentam de diâmetro.

As nuvens estratos formam gotas menores, pois as correntes ascendentes são fracas, em comparação com as nuvens cúmulos, que produzem gotas maiores.

Formação de gotas d´água supercongeladas/SLD

Quando a temperatura da gota d´água atinge 0^o C, já existe a possibilidade de formação de partículas de gelo, mas isto não ocorre.

Por quê? Similarmente às gotas d´água, as partículas de gelo necessitam de um núcleo para se formarem (FN – freezing nuclei). Ocorre que o FN é muito raro na atmosfera e, praticamente, não existe com OAT de até -15^o C.

Então, devido à quase ausência de FN, as partículas de gelo praticamente inexistem até a temperatura de -15^o C. Teoricamente, até a temperatura de -15^o C as gotas d´água ficam supercongeladas, mas não se solidificam devido à falta de FN. As gotas com diâmetro maior que 50 microns são chamadas de SLD.

As SLDs são o maior perigo na formação de gelo nas aeronaves. Embora raras a temperaturas muito baixas, as SLDs provavelmente foram as responsáveis pelo congelamento dos pitots do A-330 (voo AF 447), que caiu sobre Atlântico em 2009.

Processo de formação de gelo na aeronave (Icing)

Quando a gota d´água colide com a aeronave, o bordo de ataque da asa pode estar com a temperatura acima de zero, embora a temperatura da gota d´água e da OAT esteja abaixo de zero.

Nota: o bordo de ataque pode estar aquecido devido à pressão aerodinâmica ou por meio de equipamento de aquecimento da aeronave. No entanto, no restante do aerofólio, a temperatura pode estar abaixo de zero.

Pequenas gotas têm pouca inércia e, portanto, a maioria é desviada pelo aerofólio.

Gotas maiores (SLD) têm a habilidade de escorregar para a parte traseira do aerofólio e congelar. Quando são encontradas condições para formação de gelo, as gotas grudam além da área protegida, nas partes superior e inferior da asa. Este gelo, na área não protegida, não será removido pelo equipamento de proteção contra gelo.

Nota: as gotas classificadas como SLD não estão incluídas nos critérios de certificação e, portanto, as aeronaves não estão certificadas para voarem nestas condições.

Partículas de Gelo

Com OAT de -15 até -40^o C, o risco de SLD diminui significativamente, pois as gotas d´água se transformam em partículas de gelo. As partículas de gelo são menos perigosas que as SLD, pois elas resvalam na aeronave e raramente grudam na estrutura não protegida. Mas, caso as partículas se transformem em granizo, elas podem danificar a estrutura da aeronave em poucos segundos.

No entanto, não formam gelo na aeronave.

3- Que tipo de gelo se forma na aeronave?

Clear Ice – ocorre onde a OAT é de 0^o C a -15º C e com gotas d´água relativamente grandes. As gotas supercongeladas colidem com a aeronave, mas não congelam instantaneamente no impacto. Elas escorregam para a parte da asa não aquecida e congelam sobre/sob as asas. Isto produz uma camada de gelo lisa que pode ser perigosa e de difícil detecção visual, especialmente à noite.

Rime Ice – este tipo de gelo ocorre quando as gotas congelam no impacto. Isto ocorre quando as gotas são pequenas e a OAT está muito baixa (-15º C a -40º C). Neste caso a TAT no bordo de ataque também está baixa e o congelamento ocorre no impacto. Em consequência, o ar fica preso dentro das gotas e produz uma aparência leitosa, mais fácil de ser observada que o “clear ice”. Este tipo de gelo, por se formar mais no bordo de ataque, é normalmente combatido pelo sistema de degelo da aeronave.

O “Rime Ice” tende a ser menos denso e geralmente se ajusta ao “leading edge”. Ele é normalmente considerado menos perigoso que o “clear ice”, mas pode degradar significativamente a performance da aeronave, caso não seja combatido.

Rime + Clear Ice – devido a certas condições ambientais, os 2 tipos de gelo podem estar presentes. Portanto, nunca assuma que só tem um tipo de gelo e que está fora de perigo.

As nuvens e formação de gelo

Nuvens “estratiform” mais tipicamente provocam o “Rime Ice”, enquanto que as nuvens “cumuliform” são mais associadas com o “Clear Ice”.

“Freezing precipitation (drizzle/rain)” normalmente provocam o acúmulo de “clear ice”.

Nas nuvens “cumuliform” a concentração de gotas d´água é maior (LWC) e elas tendem a produzir “ice accretion” mais rapidamente. Cúmulos e CBs devem ser evitados sempre que possível, principalmente onde a OAT for de zero a -15^o C. “Ice condition” nestas nuvens pode se estender por vários milhares de pés (verticalmente) e mesmo pouco tempo de exposição pode ser perigoso.

As nuvens “stratiform”, embora menos ameaçadoras, também devem ser respeitadas. O tamanho das gotas d´água produzidas nos estratos é, normalmente, menor, quando relacionadas às nuvens cúmulos. São verticalmente bem menores, mas podem se estender por centenas de KM horizontalmente. Neste caso, a melhor opção é voar por cima delas.

Independentemente do tipo de nuvem, a possibilidade de formação de gelo é de 40% quando a temperatura for de 0^o C a -15º C e de 14% quando a temperatura for abaixo de -20º C. Formação de gelo na aeronave pode existir OAT de até -40º C.

Abaixo de -40^o C, ICING é muito pouco provável.

Sumário

- Clear – de 0^o C a -10º C e gotas maiores;

- Rime – de -15º C a -40º C e gotas menores;

- Mixed – de -10º C a – 15º C.

4- Onde mora o PERIGO?

“Whenever you encouter icing conditions, you should always start working to get out”.

Enfatizando - não foram definidos requisitos de certificação que exijam que a aeronave prove que pode voar em condições de formação de gelo decorrentes de SLD, “freezing drizzle” e nem com “freezing rain”.

As condições ambientais encontradas nos Freezing Rain/Drizzle excedem, em muito, os critérios de certificação (envelope) e não devem ser penetradas.

Estes fenômenos podem provocar formação de gelo nas áreas não protegidas da aeronave, degradar a aerodinâmica da aeronave e aumentar o arrasto além dos limites considerados seguros.

5- Como a aeronave certificada é protegida?

Os sistemas de proteção contra gelo das aeronaves são desenhados para atender aos requisitos do FAR 25. Um exame mais detalhado nas asas das aeronaves certificadas para voo em condição de gelo revela que, na maior parte delas, somente o “leading edge” é protegido. Isto é baseado no fato de que os fabricantes puderam provar que, de acordo com os critérios definidos no FAR 25, a aeronave pode voar, sem colocar o voo em risco, apenas usando seu sistema de degelo nos “leading edge”.

Por outro lado, não significa que a aeronave possa voar em qualquer condição ambiental.  

Aeronaves com BOOTS - estudos aprofundados da NASA mostraram que, nas aeronaves mais modernas, os “boots” devem ser ligados logo que a formação de gelo se inicia. Esta técnica contraria um pouco a técnica antiga de deixar formar ¼ a ½ polegada de gelo no bordo de ataque para depois ligar os “boots”.

Nota: siga sempre as recomendações do fabricante.

6- Como posso me prevenir?

Analise as informações meteorológicas disponíveis (ADDS, PIREPS, METAR, TAF, etc.) para:

- saber a extensão, a base e o topo das nuvens;

- conhecer a localização da parte frontal da Frente, área de precipitação;

- conhecer o “freezing level”.

Notas:

- NÃO voe em regiões com probabilidade de “freezing drizzle ou freezing rain”;

- NÃO voe em regiões com probabilidade de SLD e com alta LWC.

a- Como sei que existe gelo na aeronave?

Além dos avisos eletrônicos, esteja alerta para outros indicadores. Observe o comportamento da aeronave, principalmente perda de performance e modificação nas respostas dos controles da aeronave.

Mais sinais indicadores:

- Temperatura entre 0 e -15º C;

- Forte eco no RADAR (indicando muita água);

- “Clear ice” observado visualmente nas áreas não protegidas.

Lembre-se - as aeronaves não são certificadas para voar com SLD. Se suspeitar de SLD - “dê o fora imediatamente”.

b- Como devo lidar com a formação de gelo na aeronave?

Mesmo se a formação de gelo for mínima, você deve continuar monitorando as condições meteorológicas e tomar uma ação. Você pode descer abaixo do nível de congelamento ou subir acima das nuvens.

Não demore a tomar uma decisão, não espere acumular gelo.

Em 90% das vezes, uma modificação na altitude, em 3000 pés, resolve o problema (sai das condições de formação de gelo).

Retornar ou prosseguir para a alternativa é também opção.

Não vacile em declarar emergência, case julgue necessário.

III- TEMPESTADES

WARNING: ENTRAR EM TEMPESTADE NÃO É SAUDÁVEL

Também conhecida por outros nomes (CB, Mau tempo, Squall Line (linha de CB), etc.), uma tempestade fornece todos os perigos meteorológicos da Aviação em um pacote único.

Exceto “icing” (já abordado), vamos listar didaticamente os principais fenômenos provocados por uma tempestade. Embora eles ocorram em várias combinações, vamos didaticamente examiná-los separadamente.

1- Turbulência

Turbulência é um dos fenômenos que mais assustam os passageiros. Eles podem observar as asas balançando e alguns entram em pânico.

Turbulência, provocada por correntes ascendentes e descendentes, está presente em todas as tempestades e pode danificar a estrutura da aeronave.

Relâmpago é um evidente indicativo de turbulência.

Alguns modelos de RADAR se propõem a indicar turbulência (TURB). Esta função é baseada no efeito Doppler, que necessita do movimento das gotas de água para poder indicar. Além disso, seu alcance é limitado à capacidade de medida do Doppler (40 NM).

O Doppler não detecta CAT (clear air turbulence).

2- Hail

Granizo compete com a turbulência como o maior risco para a estrutura da aeronave. Com temperaturas abaixo de -15º C, as gotas de água supercongeladas encontram as condições para se transformarem em partículas de gelo. As gotas se juntam e a pedra de gelo cresce e podem se transformar em granizo. Granizo maior que ½ polegada de diâmetro pode danificar a aeronave significativamente, em poucos segundos.

Onde o granizo pode ser encontrado:

Em tempestades severas, embora possa existir em qualquer tempestade;

Em grandes altitudes (secos e de difícil identificação pelo RADAR);

Em níveis mais baixos (FL 100 ou abaixo), parcialmente derretidos;

Em baixo da bigorna do CB; e

Em céu claro, a algumas milhas da tempestade mãe.

Notas:

- À medida que o granizo cai a níveis mais baixos e quentes, eles derretem. Portanto, chuva na superfície não significa que não tem granizo em altitude.

- Em níveis com temperatura muito abaixo da temperatura de congelamento (em um CB) o granizo é seco e dificilmente é “visto” pelo RADAR Meteorológico. Nestas regiões use o “tilt” para apontar a antena para os níveis mais baixos, onde água pode ser encontrada.

- Em níveis com temperatura mais alta, o granizo derrete parcialmente e provoca um bom ECO no RADAR meteorológico.

3- Lightning Strike

Embora raramente provoque grandes danos na aeronave, ser acertado por um raio pode ser assustador, pode perfurar a “pele” da aeronave, prejudicar as comunicações e danificar os equipamentos eletrônicos.

No entanto, acidente sério devido a “lightning strike” é muito raro.

A crescente aplicação de material composto nas aeronaves comerciais tem, significantemente, aumentado o risco de danos devido a “ligntning strike”. Pesquisadores estão investigando os danos causados em aeronaves com material composto, para auxiliar na mitigação deste problema. A solução tem sido utilizar condutores de metal na camada externa do material composto.

Sem a proteção apropriada, os compostos com fibra de carbono podem ser muito danificados no ponto de entrada dos raios.  

Parâmetros para avaliação e decisão dos pilotos

- Quanto maior a frequência do raio, mais severa é a tempestade;

- Frequência aumentando, significa tempestade crescendo. O oposto indica que a tempestade está dissipando;

- Durante a noite, flashes ao longo de uma grande parte do horizonte sugere uma “squall line”;

- A maioria (cerca de 80%) dos “lightning  strikes” reportados ocorrem dentro de nuvens, durante a fase de subida ou descida, entre 5000 e 15000 pés.

4-Fogo de Saint Elmo

Este fenômeno, embora de aparência sinistra, é inofensivo. 

Quando a aeronave atravessa as nuvens, precipitação ou a concentração de partículas sólidas (gelo, areia, poeira, etc.), ela acumula uma carga de eletricidade estática. Esta eletricidade é descarregada no ar, em vários pontos da aeronave, e pode ser vista à noite.

5- Tornado

Mais comum nos EUA, é um fenômeno violento. É formado por uma pressão muito baixa no interior da nuvem que, com muita força, suga o ar inferior para dentro da nuvem. Forma um vórtice extremamente concentrado, desde a superfície até as nuvens. Os ventos podem atingir 200 Kts e a baixa pressão suga poeira e objetos.

Se a nuvem não tocar o solo ela é chamada de nuvem funil, se tocar o solo é um tornado, se tocar a água é uma tromba d´água.

Tornados podem ocorrer com tempestades isoladas, mas muito mais frequentemente eles são formados com tempestades estacionárias associadas com Frente Fria ou “Squall Line”.

Caso uma aeronave entre em um vórtice de tornado, certamente irá sofrer dano estrutural. O maior problema para os aviadores é que vórtice se estende para dentro das nuvens e o piloto pode ser apanhado por um vórtice quando voando instrumento.

6- RADAR Meteorológico

“Quanto mais água em estado líquido, maior o eco de retorno”

O RADAR meteorológico necessita de água em estado líquido para refletir um bom ECO. Partículas de água fornecem um retorno cinco vezes mais forte que cristais de gelo.

O piloto pode ser enganado pela intensidade do eco de retorno - em grandes altitudes o ar é seco e a antena deve ficar voltada para baixo, onde existe mais umidade.

O RADAR detecta:

Chuva, chuvisco;

Granizo derretendo;

Obs. Cristais de gelo, granizo seco, neve seca são detectados com limitações (eco fraco).

O RADAR não detecta:

Nuvens com pouca umidade, nevoeiros, vento, windshear, tempestade de areia, turbulência (CAT) e relâmpagos.

7- Recomendações

- Não entre em tempestades;

- Nunca considere uma tempestade com “leve”, mesmo se o eco do radar for fraco;

- Não decole ou pouse quando uma tempestade estiver aproximando do aeroporto. Uma súbita mudança de vento ou turbulência de baixo nível pode causar perda de controle da aeronave;

- Não tente voar sob a tempestade, mesmo que você possa ver o outro lado. Turbulência sob a tempestade pode ser desastrosa;

- Ao contornar uma tempestade, mantenha umas boas 20 NM de separação;

- Se for passar por cima, 5000 pés acima do topo das nuvens é uma boa referência;

- Lembre-se - relâmpagos indicam tempestade severa;

- Considere como severa qualquer tempestade cujo topo seja 35.000 pés ou mais.

IV- CONCLUSÃO:

As informações deste POST objetivam ampliar os conhecimentos e melhorar o entendimento dos pilotos.

Elas são genéricas e, em caso de conflito, o Manual do fabricante deve prevalecer.

Meteorologia não é uma ciência exata e é impossível cobrir todas as situações e cenários - lidamos com probabilidade, com incertezas e com interpretações subjetivas.   

Happy Landings.

E-JETs FUEL SAVING - E1

1- INTRODUÇÃO

Ao definir os objetivos deste POST, o foco inicial era fornecer orientações sobre como reduzir os custos diretos do voo (aqueles que só incidem quando a aeronave voa).

No entanto, muitos destes custos são específicos da Empresa (salário dos tripulantes, por exemplo) e não podem ser contabilizados. 
Então, a decisão foi focar nas ações relacionadas à economia de combustível.

Basicamente, este POST objetiva:

·            Enumerar a influência  das ações do piloto e do DOV no consumo de combustível;

·     Enumerar os fatores que provocam a deterioração do motor e a degradação da aeronave, bem como as ações do piloto e da Manutenção para minimizá-los.

1.1- Definições:

COC - (cash operating costs) são os custos diretos que ocorrem quando a aeronave voa. O COC não inclui os custos fixos, tais como leasing, seguros e os custos de capital.

O COC, geralmente, inclui:

·    - Custos relacionados com o combustível (no Brasil, pode atingir 40% dos custos da operação (COC)).

·          - Tarifas relacionadas ao voo (de aeroporto, de navegação e de pouso); e

·         -  Demais custos relacionados à duração do voo (Manutenção, tripulação, etc.). 

Cost Index- a finalidade do "cost index" é relacionar o custo do combustível com os custos relacionados ao tempo de operação. A redução do consumo de combustível por quilômetro voado, normalmente, é obtida através da redução da velocidade. No entanto, ao reduzir a velocidade, os custos da tripulação e de Manutenção aumentam, pois são variáveis com a duração do voo.

Esta equação é solucionada pelo “cost Index”.

Nota: o FMS dos E-Jets E-1 não tem capacidade de processar o “cost índex”.

TSFC -(Thrust Specific Consumption) – é um índice que mostra o consumo do motor por tração (Fuel Flow/Thrust). O TSFC mostra a eficiência do motor, que pode ser observada pela necessidade de um maior FF e ITT para uma determinada N1. Quanto menor FF e ITT para manter a N1, melhor a performance do motor.

2- INFLUÊNCIA dos PROCEDIMENTOS no CONSUMO de COMBUSTÍVEL

Lembre-se: quando aplicar métodos para reduzir o combustível requerido, a segurança do voo não pode ser desconsiderada.

Para tornar os exemplos mais concretos, os cálculos foram efetuados com a mesma referência – "Trip distance" (air distance) média de 600 NM. 
Neste voo hipotético, ações inadequadas do piloto e do DOV podem influenciar o "trip fuel", aumentando-o em até 275 Kg ou mais.

a- Flight Planning

Fuel required - a quantidade de combustível reabastecida para a realização de um voo deve ser suficiente para cumprir os requisitos legais. A definição de uma alternativa é um destes requisitos. A distância desta alternativa é um parâmetro importante, pois, a cada 100 NM representa um acréscimo de 0,63% no "trip fuel".

Outro fator é o adicional de combustível, o chamado “extra fuel” ou “combustível das crianças”.

Embora não seja uma exigência legal, o “extra fuel” é, normalmente, abastecido em situações previstas de mau tempo, excesso de tráfego aéreo ou outro fator julgado necessário. 
Para cada 200 Kg de combustível extra, o "trip fuel" aumenta, em média, 0,28 %.

A Empresa deve prover o piloto com informações confiáveis para que ele possa decidir o “extra fuel” com economia, porém mantendo a segurança do voo.

b- "Take Off"

"Reduced TO Thrust" - na realidade, decolar com potência reduzida consome de 1 a 3 Kg a mais (dependendo da altitude de aceleração) do que em uma decolagem com potência máxima, pois, com menor razão de subida, mais tempo é necessário para atingir o segundo segmento (mais tempo, maior consumo).

A finalidade de decolar com potência reduzida é a extensão da vida do motor. Quanto menor a ITT na decolagem, menor o custo de manutenção do motor. Além disso, com potência reduzida, a probabilidade de falha do motor na decolagem é menor.

Flap Selection - uma decolagem com Flap 4, em comparação com uma com Flap 2, consome cerca de 20 kg a mais. Os parâmetros para este cálculo considera que a fase de decolagem termina a 1500 pés, recolhendo os flaps a partir de 400 pés.

Caso os flaps sejam recolhidos a partir de 1000 pés (em vez de 400) há um acréscimo de 10 Kg. (adicionais aos 20 Kg).

c- "Climb"

A subida tem um impacto significativo no consumo, principalmente nos trechos curtos e médios, onde representa de 20% a 40% do "trip time", usando um FF cerca de 40% maior que o FF da fase de cruzeiro. 

High Speed Climb- subir com alta velocidade (acima da “optimum climb speed”) é a melhor maneira de aumentar o "trip fuel". Quanto mais alta a velocidade, maior é o "trip fuel". Com uma velocidade acima de 300 Kts, este acréscimo pode chegar a 3.5%. Isto representa um consumo extra de cerca 108 kg (calculados de 10.000 pés até o nível de cruzeiro).

Nota - subir com CLB-2, em vez de CLB-1 aumenta o "trip fuel" em, aproximadamente, 25 kg. Entretanto, subir com CLB-2 pode reduzir os custos de manutenção do motor. Cabe à Empresa fazer as contas e decidir pelo mais conveniente.

d- "Cruise Speed/ Altitude Management"

d.1- Nível Ótimo (FMS) - o FMS dos E-Jets sugere um nível ótimo. Problema já conhecido, este nível sugerido pelo FMS deve ser desconsiderado. O nível de cruzeiro mais econômico para o LRC é o nível da tabela do AOM (Long Range Cruise Altitude Capability), exceto se fatores como vento e turbulência indicarem outra conduta. 

Voar 2000 pés abaixo da “Cruise Altitude Capabiity” causa um impacto de, aproximadamente, 37 kg (1.14%) no "trip fuel".

Nota: este cálculo considera que a velocidade e direção do vento se mantiveram estáveis.

d.2- Wind Altitude Trade- ao subir para um nível mais alto devemos considerar a variação do vento. Dependendo da variação do vento (principalmente se houver um acréscimo significativo de vento de proa) não é aconselhável subir. Acontece que a solução deste “significativo” é complexa e de difícil aplicação. O AOM publica uma tabela chamada “Wind Altitude TRADE” que pode ajudar nesta solução.
d.3- Speed- voar com velocidade M 0.01 a mais em relação à velocidade de LRC, provoca um acréscimo de, aproximadamente, 13 Kg (0.40%) no "trip fuel".

e- "Trimming"

O AP (auto-pilot), quando acoplado, compensa a aeronave para “pitch”, mas não compensa para “roll” e nem para “yaw”. Para compensar as tendências de “row” e “yaw”, o AP atua na superfície de comando (ailerons), causando um aumento do arrasto. Por isso, sempre que necessário, o piloto deve interferir e compensar a aeronave manualmente.

Fuel balance – caso o desbalanceamento esteja provocando a necessidade de compensação, efetue o “fuel balance” primeiro, depois compense. Normalmente, pequenos desbalanceamentos de combustível não descompensam a aeronave.

f- "Holding"

Se tiver que efetuar um holding, faça liso. Usar Flap 1 provoca um consumo de cerca de 20% a mais, em comparação com o avião liso.

Nos E-Jets, não existe grandes diferenças de consumo, quando em espera (do FL100 ao FL 300). Portanto, ajuste o nível de espera em função da distância do aeroporto de destino, de modo a efetuar uma descida normal e econômica quando for pousar. 

Uma maneira de aumentar o combustível disponível para espera é efetuar a espera na rota da alternativa e na altitude que pretende seguir para o alternado.

Por exemplo, com destino SBEG e alternativa SBPV, caso a espera tenha que ser realizada no FL300, é melhor esperar a aproximadamente 90 NM de SBEG, porém na rota para SBPV.

g- Descent

Descer em FPA de 3%, em vez de “Idle descent”, provoca um consumo de até 19 kg a mais no "trip fuel". Porém, não adianta descer em “idle” e nivelar a baixa altura, antes do destino.

A descida em “idle + path” é a solução ideal, mas difícil de ser executada, pois o FMS do E-1 não tem essa capacidade: “tem que ser feita no braço”.

Descer em alta velocidade (próximo da VMO/MMO) também causa maior consumo, mesmo em “idle”. Este consumo excedente, provocado pelo maior arrasto, pode chegar a 20 kg.

h- Aproximação e Pouso

O pouso na configuração de “flap full”, nas mesmas condições, consome 10 kg a mais de combustível do que o pouso efetuado com Flap 5.

No táxi IN, o consumo com 2 motores aumenta em aproximadamente 5 kg/minuto. 

Aplicar o reverso a pleno, até quase parar a aeronave, provoca um consumo de 10 kg, em comparação com reverso mínimo. Além disso, o uso do reverso com potência máxima aumenta a possibilidade de ingestão.

Use seus conhecimentos matemáticos para decidir pela configuração mais econômica, sem esquecer a segurança do voo.

i- SUMÁRIO - Adicional de Consumo:

Segue um sumário do adicional de consumo (em relação ao "trip fuel"), considerando o voo exemplificado (600 NM de "trip distance").

ITEM	Adtl. Trip Fuel	Percentual
Aumento de 100 NM na distância para o alternado	19 Kg.	0,63 %
Aumento de 200 Kg. no comb. requerido (extra fuel)	9 Kg.	0,28 %
Usar Flap 4 na decolagem  (em vez de Flap 1)	19 Kg.	0,63 %
Limpar a 1000 pés (em vez de 400) na decolagem	10 Kg.	0,32 %
“High speed climbing” (acima de 10.000 pés)	108 Kg.	3,5 %
Voar 2000 pés abaixo da altitude ideal	37 kg.	1,14 %
Voar M 0.01 mais rápido que o LRC	13 kg	0,4 %
Vmo/Mmo na descida	20 kg.	0,65 %
Descer com 3 graus de FPA (em vez de Idle dsc)	20 Kg.	0,65 %
Pousar com Flap Full (em vez de Flap 5)	10 Kg.	0,32 %
Usar “full reverse” ate quase parar	10 Kg.	0,32 %
TOTAL	275 Kg	8,84%

j- Consumo por minuto de operação:

Táxi bi-motor                                                                          8 kg/min

Táxi mono-motor  (sem APU)                                                  5 kg/min

Consumo do APU (so eletrico)                                                1,7 kg/min

Consumo do APU  (com carga: elet. e ar)                                2,4 kg/min

Operação do de-ice do motor                                                  10 kg/h.

Operação do de-ice das asas                                                  110 kg/h.

3- DETERIORAÇÃO do MOTOR e DEGRADACAO da AERONAVE:

A deterioração do motor e a degradação da aeronave também provocam aumento no consumo de combustível. Piloto e Manutenção podem minimizar este potencial causador de gastos.

3.1- DETERIORAÇÃO do MOTOR

O TSFC -(Thrust Specific Consumption) mostra com que eficiência o motor converte a energia térmica do combustível em energia de tração.

A deterioração do motor é mostrada com um FF e ITT mais altos para manter um determinado valor de N1 (valores mais altos de TFSC).

a- Fatores que Provocam a Deterioração do Motor:

Os componentes do motor a jato são submetidos a temperaturas acima de 900⁰ C e pressões extremas.

Quanto mais severa for a operação do motor, maior a deterioração. 

A operação severa do motor provoca:

·         Erosão das partes móveis, com modificação na forma aerodinâmica e "blade tip clearances" (representa 45% do total TSFC);

·         Aumento de espaços entre os selos internos do motor, devido à erosão e fricção;

·         Vazamento nas juntas e nos selos (representa 5% da deterioração); e

·         Erosão por FOD.

b- Procedimentos Operacionais para Evitar a Deterioração do Motor:

·         Potência  para iniciar o táxi: minimize a quebra da inércia quando parado (tente usar, no máximo, 40% N1). Evite parar o avião totalmente no táxi para não ter que repetir o processo;

·      Táxi: durante as curvas evite deixar o motor para fora da pista. Caso não seja possível, não acelere motor externo quando o ele estiver fora da pista;

·         Reverso: não aplique o reverso com velocidade de táxi, só em emergência.

·         Decolagem: evite usar “static TO” desnecessariamente;

·     Geral: evite movimentos rápidos com as manetes. Isto causa fricção na ponta das palhetas e aumenta os espaços.

b.1- Prevenção de FOD (areia, neve, partículas de metal, cinzas vulcânicas, pavimento solto): partículas nos pavimentos podem danificar significativamente os componentes do motor, devido ingestão por sucção, mesmo em “IDLE thrust”. Uma causa comum de ingestão no solo é o vórtice criado na entrada do motor. O vórtice aumenta com o aumento da potência, principalmente em baixas velocidades. O vórtice pode ser dissipado aumentando a velocidade do avião ou com "headwind" forte.

Regras gerais para dissipar os vórtices:

- 10 Kts de velocidade dissipam vórtices formados com até 40% de    N1;

- 30 Kts de velocidade dissipam vórtices formados na potência típica de decolagem.

b.2- Reduced Thrust

Para cada 1000 ciclos de operação do motor, o motor deteriora em aproximadamente 0,07%, se decolar TO-1 em vez de TO-2.

Decolar com TO-2 (em de TO-1) significa:

- menos FF e menor ITT;

- custos de manutenção menores; e

- menor probabilidade de falha na decolagem.

c-  Procedimentos de Manutenção

·         Lavagem do compressor;

·         Inspeção e correção de problemas no motor;

·         Análise do "trend monitoring".

3.2- DEGRADAÇÃO AERODINÂMICA da AERONAVE

As aeronaves são desenhadas para ter o máximo de sustentação com um mínimo de arrasto. O objetivo é consumir menos combustível por NM voada. A degradação aerodinâmica provoca aumento do arrasto e, consequentemente, do consumo.

Se a aeronave não for bem mantida, pode-se ter uma degradação aerodinâmica de 2% (em 5 anos). Por outro lado, se a aeronave for bem mantida, espera-se 0,5% de degradação, em 10 anos. 

Até mesmo sujeira pode degradar a aeronave e provocar aumento no consumo (até 0.1 % do “specific range”).

Causas da degradação aerodinâmica:

·         Desalinhamento de portas, painéis de acesso, janelas e rebites;

·         Vazamento de selos e selos aerodinâmicos danificados;

·         Enrugamento, rugosidade e remendos na pintura;

·         Superfície de comando desregulada/descompensada;

·         Reparos irregulares, que deformam a aerodinâmica da aeronave.

Áreas cuja degradação mais afeta consumo:

·         Asas;

·         Flaps e Slats;

·         Spoilrs e Ailerons.

4- E-JETs X E-2 (Fuel Saving)

Além da redução de consumo devido aos aperfeiçoamentos aerodinâmicos (novas asas) e aos novos motores, o FMS do E-2 promete novas características para auxiliar no “fuel saving” (algumas destas características são opcionais)

- Melhor capacidade de processamento do FMS, para fornecer mais precisão nos cálculos de performance da aeronave;

- Cost Index (solução para o COC mais econômico);

- Capacidade de calcular “idle descent”;

- Capacidade de efetuar os cálculos para solucionar as decisões do “wind altitude trade” (escolha da melhor altitude em função do vento);

- RNP 0.1 (mais precisão e mínimos mais baixos nas aproximações).

5- CONCLUSAO

A redução do consumo de combustível é resultado de um esforço conjunto, de DOVs, pilotos e Manutenção. A correta operação e uma manutenção adequada da aeronave, aliadas a uma aeronave bem equipada, são fundamentais para redução do consumo de combustível.

Os DOVs contribuem com um planejamento adequado.

Os pilotos exercem uma fundamental ação, operando corretamente a aeronave e os motores.

A Manutenção contribui para uma aeronave com baixa degradação e motores mais eficientes.

 HAPPY FUEL SAVINGs