Simuladores de voo: a necessidade de uma abordagem sistemática

Do ponto de vista de engenharia uma boa simulação requer os seguintes elementos:

  • um modelo completo, preferencialmente expresso matematicamente, das respostas da aeronave a todas as entradas: do piloto e do ambiente.
  • uma maneira de resolver essas equações em tempo real, ou, em outras palavras, de animar o modelo.
  • uma maneira de apresentar as saídas dessa solução ao piloto através de respostas mecânicas, visuais ou auditivas.

É plausível dizer que nenhum deles ainda foi completamente resolvido, e não é possível se dizer se ou quando serão solucionados.

O início da década de 20 caracterizou-se pelo fato de que havia sido adquirido conhecimento suficiente sobre a mecânica de vôo, de modo que se pudesse produzir um modelo matemático aceitável (método de Bairstow – Sir Leonard Bairstow). Porém, ainda não era possível converter tal modelo em uma simulação realística.

Os controles automáticos produzidos por Sperry e outros, baseavam-se em entendimentos empíricos do comportamento de uma aeronave e testes práticos ao invés de simulação. Entretanto a evolução da tecnologia de controle automático provê a base necessária para uma simulação de qualidade; todos os elementos tais como sensores, atuadores e mecanismos de computação, são comuns para ambas as disciplinas. No trabalho de Sperry os mecanismos de computação podiam ser construídos e ajustados baseados num entendimento prático do comportamento de sistemas; essa foi uma metodologia aplicada nas primeiras tentativas de simulação.

A intenção dos fabricantes de simuladores era reproduzir as sensações de um aeroplano. Contudo, tal objetivo não pôde ser completamente alcançado devido à precariedade ou inexistência de técnicas de simulação de movimentos. O modelo que chegou mais perto foi o Treinador de Link, que levou o nome de seu projetista, o americano Edwin Albert

Esse treinador foi desenvolvido entre 1927 e 1929 e fazia uso de mecanismos pneumáticos. Link trabalhou muito tempo ajustando o desempenho por tentativa e erro.

A primeira descrição do treinador não faz referência a instrumentos. O simulador tinha como objetivos principais demonstrar aos estudantes o efeito dos controles na atitude do aeroplano, e treiná-los em operação coordenada. O efeito simulado dos aleirons, profundores e leme eram independentes, não representando as interações presentes em um aeroplano real. Também por causa da ligação direta entre causa e efeito de controles e atuadores, seu movimento servia apenas para indicar a atitude e não para prover sinais do movimento correto. Link havia conseguido um sentimento mais realista que seus predecessores, mas ainda não parecia ter atingido as reais necessidades de treinamento como, por exemplo, o vôo instrumental. Esse requisito demandava uma aproximação mais analítica para a simulação, e um modelo do comportamento da aeronave deveria necessariamente ser utilizado.

Todos os dispositivos de treinamento descritos até aqui se utilizavam de cabines móveis, sendo ela própria a única função do simulador. Sendo esse tipo de movimento uma pista inútil do movimento real, um simulador provido de instrumentos podia dispensá-lo. Isso de fato aconteceu em todos os simuladores posteriores, (menos o de Link) até a era dos “full flight simulator” (simuladores de missão completa).

A patente de Rougeri de 1928 descreve um treinador simples, fixo no solo, consistindo de uma cadeira para o estudante colocada na frente de um painel de instrumentos e dois conjuntos de controles, um para o ele e outro para o instrutor. Os instrumentos do estudante eram conectados diretamente aos controles do instrutor. O estudante podia voar o treinador em resposta aos comandos do instrutor, o qual modificava as leituras dos instrumentos de acordo com as ações do estudante. Uma versão mais automatizada desse esquema pode ser observada na invenção de um piloto da força aérea britânica, chamado W. E. P. Johnson, em 1931. Em sua versão, mais simplificada, um indicador da velocidade do vento, um indicador de rolamento e um indicador de guinada eram diretamente operados por cabos ligados às alavancas e barras de leme do estudante e instrutor. Posteriores, muitas melhorias permitiram a inclusão controles de propulsão, os quais afetavam o indicador de velocidade do vento.

Fonte: TRABALHO DE TÉRMINO DE CURSO – GRADUAÇÃO DO ALUNO JACKSON PAUL MATSUURA DA TURMA DE 1995 DA DIVISÃO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO – SÃO JOSÉ DOS CAMPOS – CENTRO TÉCNICO AEROESPACIAL – INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA. TRABALHO No. CDU 629.7.016, – APLICAÇÃO DOS SIMULADORES DE VÔO NO DESENVOLVIMENTO E AVALIAÇÃO DE AERONAVES E PERIFÉRICOS – SOB A ORIENTAÇÃO DO PROF. Takashi Yoneyama, ITA/IEEE 1995.

Sobre Eng. Rafael Coronel Bueno Sampaio, PhD.

Projeto & Pesquisa de Sistemas Mecatrônicos e Robótica Móvel
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