Sistemas Aviônicos para Microsoft Flight Simulator 2002/2004

Olá pessoal,

Sistemas aviônicos são equipamentos de bordo responsáveis por efetuar uma ou uma série de tarefas específicas dentro do contexto de uma aeronave. Ao contrário do que se pensa, os sistemas aviônicos não são encontrados apenas dentro da cabine de comando da aeronae. Há equipamentos embarcados ao longo da sua fuselagem. Compõe os sistemas aviônicos os sensores e os atuadores.

Um dos sistemas aviônicos mais fascinantes é o sistema autothrottle. O autothrottle é o sistema responsável por gerenciar os comandos dos motores de uma aeronave, controlando a aceleração e a desaceleração da mesma. E para quem curte voo em simulador, como eu, vou compartilhar da minha experiência em trabalhar com interfaces de comunicação com o Microsoft Flight Simulator 2002/2004 onde é possível, via programação, comunica-se com o simulador da Microsoft de modo a permitir o completo acesso às variáveis da simulação.

A foto abaixo é um protótipo de manetes de controle das turbinas de uma aeronave EMB-170, da querida Embraer, que faz parte do meu projeto de graduação (TCC), onde eu tratei justamente de fazer (literalmente) um sistema autothrottle para o EMB-170 da querida Embraer.

Para se ter uma noção, estabelecendo-se uma boa interface de comunicação com o simulador, pode-se comandar a aeronave em simulação através de seu programa escrito em Delphi, C++, C# e VB. Eu costumo “brincar” com o FS2004 por meio do Delphi. Mas isso é questão de gosto. Você pode programar na linguagem que preferir (das citadas acima). Você terá disponíveis mais de 2000 variáveis de simulação, tais como: acelerações da aeronave em torno dos 3 eixos (pitch, roll e yaw), acelerações da aeronaveao longo dos 3 eixos, velocidade e direção do vento (podendo inclusive alterá-las para criar condições atmosféricas!), angulo dos flaps, nível de combustível, temperatura externa, pressão atmosférica, altitude, longitude, latitude, densidade do ar, dentro milhares de outras.

A figura acima é  um “shot” do meu projeto de graduação. Escrevi um programa bastante robusto em Delphi para compor meu sistema autothrottle para o EMB-170.  No ensaio  acima eu desejei testar a habilidade de meu sistema de conrtole (autothrottle) em  promover o ajuste da velocidade (IAS, Indicated Air Speed) do EMB-170. Informei ao meu sistema autothrottle a IAS desejada, algo em torno de 340 Knots (KTS). Inicialmente, a aeronave desempenhava uma IAS em torno de 290 KTS. O gráfico no canto superior direito da figura mostra justamente a resposta da minha IAS à medida que o sistema autothrottle tenta ajustar a velocidade da aeronave para o novo valor.

Um detalhe importante que foi levado em consideração no design do meu sistema autothrottle é o comportamento da aceleração da aeronave. Vale lembrar que sistemas de controle aeronáuticos, principalmente os que envolvem velocidade e aceleração devem considerar o fato fisiológico humano, isso é, há limites biológicos que devem ser respeitados. Uma aeronave não pode submeter um ser humano a acelerações acima dos limites suportados pelo corpo. Para isso, estabeleci uma regra no meu sistema autothrottle onde o ajuste da velocidade da aeronave se dá por meio da sua aceleração e não de sua velocidade! Assim, garante-se que os jamais a aceleração da aeronave suplantará os limites desejados.  No meu caso, minha regra dita que a aceleração da aeronave não pode ser superior a 1,524 m/s2 tanto positiva (aceleração) quanto negativamente (desaceleração) gráfico no canto inferior direito da figura mostra o controle sobre a aceleração da aeronave. Notem (em vermelho) que a curva de reposta de controle segue quase que instantaneamente o a aceleração desejada, o que se reflete em uma resposta bastante fiel no ajuste da IAS de meu EMB-170.

Assim que houver um tempo, irei disponibilizar pequenos tutoriais de como efetuar a interface de comunicação com seu FS2002/FS2004 de modo que você seja capaz de trabalhar (e entender) com as variáveis do simulador. Pretendo (por que não?) ensinar, passo-a-passo, como construir um sistema autothrottle completo, incluindo as interfaces de comunicação com o FS, controladores analógicos e digitais e conrtrole sobre os servo-motores dos manetes.

Sugiro que leiam, como bibliografia complementar, meu artigo publicado no COBEM (nternational Congress of Mechanical Engineering).

Até a próxima e espero que tenham gostado!

Bibliografia:

SAMPAIO, R. C. B. ; BECKER, M. . Mechatronic Servo System Applied to a Simulated-based Autothrottle Module. In: COBEM 2009 – International Congress of Mechanical Engineering, 2009, Gramado/RS. COBEM 2009, 2009.

 

Sobre Eng. Rafael Coronel Bueno Sampaio, PhD.

Projeto & Pesquisa de Sistemas Mecatrônicos e Robótica Móvel
Esse post foi publicado em Aeronaves, Avião, Controle, FS2004, Mecatrônica, PID, Programação, Simuladores de Voo, Sistemas de Controle, Teoria de Controle, Treinadores e marcado , , , , , , , , , , , , , , . Guardar link permanente.

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