Garmin lança sistema Smart Rudder Bias (SRB) para bimotores leves a pistão, recurso do comando automático de leme para neutralizar guinada adversa de operação monomotor, em 15.12.20
A Garmin anunciou o lançamento do novo recurso incorporado na sua aviônica Smart Rudder Bias (SRB), que basicamente trata-se de um sistema com a capacidade de comandar automaticamente o leme visando a compensação de controle direcional frente a uma guinada lateral por assimetria de tração-motor quando de falha de um motor em aeronaves leves de motorização a pistão, com o sistema identificando o motor com falha no PFD e dando assistência atuando o leme via o recurso ESP (Electronic Stability and Protection/Proteção e Estabilidade Eletrônica), desenvolvido pela Garmin, dando a piloto mais tempo de processar e lidar com a emergência.
Aviônicas modernas criam oportunidades para adicionar novos recursos de segurança a aeronaves mais antigas, e a Garmin mais uma vez aproveita essas tecnologias para dar auxílios a pilotos durante o momento crítico quando de uma falha de motor séria em um avião bimotor a pistão leve.
O novo Smart Rudder Bias (SRB) da Garmin não só ajusta a força do leme para ajudar no controle da derrapagem após a falha de um motor, mas também funciona com o ESP (recurso da Garmin) para ajudar o piloto a controlar a inclinação (rolamento – bank) e evitar voar à velocidade mínima (VMCA). Isso diferencia o SRB dos sistemas de compensação do leme típicos, que são encontrados em muitos turboélices multimotores e aviões a jato, mas não estão conectados a sistemas de proteção de envelope.
A perda de controle após a falha de um motor em aviões bimotores a pistão é uma questão de segurança significativa e pode em parte explicar por que a popularidade dos bimotores diminuiu à medida que os operadores migraram para aviões monomotores de alto desempenho, especialmente aqueles carregando paraquedas balístico completo. A tecnologia SRB pode ajudar a reviver o interesse em bimotores leves, a pistão, quando os proprietários os equipam com suíte aviônica Garmin moderna, possivelmente estimulando um novo interesse neste modelo de avião.
O SRB já está certificado para os modelos Beechcraft Baron B58/58A e Piper PA-31-300 até 325 “Navajo”. A Garmin está trabalhando em outros modelos bimotores a pistão, mas ainda não identificou qual será o próximo a ser certificado, havendo planos para adicionar mais aviões da lista de modelos aprovados para o seu sistema de piloto-automático GFC 600.
O equipamento necessário para o SRB inclui suíte Garmin G500 ou G600TXi configurada com uma tela de informação de vôo primária (PFD) com sistema de indicação do motor (EIS – Engine Indication System), além do piloto-automático GFC 600 com opção de servo de comando contra guinada (Yaw Damper). Não há cobrança extra para o software do SRB, e aviões já equipados com G500/G600TXi e EIS podem ser atualizados para tirar vantagem do SRB com a adição do servo de guinada opcional, uma vez que o modelo específico tenha a homologação para o SRB.
O SRB faz parte da Família Autonomi (autônoma), de tecnologias automatizadas, da Garmin, que inclui o sistema de pouso de emergência por piloto-automático Autoland.
Para matéria da mídia especializada AIN, pelo editor-chefe Matt Thurber –
https://en.ainonline.com/aviation-news/general-aviation/2020-12-15/garmin-adds-smart-rudder-bias-piston-twins?amp
-, o piloto de testes da Garmin, Brandon Tilby, explicou a lógica por trás do SRB, apontando que o objetivo principal do sistema é reduzir a carga de trabalho e dar ao piloto mais tempo durante um evento de falha do motor enquanto o avião é mantido totalmente sob controle. Esse tempo pode ser usado para identificar o motor com falha, desligá-lo com segurança e executar a lista de verificação de emergência. “Há muita coisa acontecendo [durante uma falha de motor em um bimotor]”, disse Tilby: “O piloto pode precisar de um pouco de ajuda”.
O SRB ajuda principalmente a superar as consequências da tração assimétrica, que causa um momento de grande guinada lateral (para o lado do motor com falha), bem como perda de sustentação na asa do motor com falha, gerando uma tendência de rolamento (para o lado do motor em falha) e perda de velocidade devido à derrapagem e ao aumento do arrasto.
Mesmo depois de ajudar o piloto ao comandar o leme – equivalentemente como que ‘pisar’ automaticamente (aplicar) o pedal – para o controle correto do leme para ajudar a neutralizar a guinada – que é o que os sistemas de compensação de leme (bias rudder) comuns fazem – o SRB dá alguns ‘passos’ a mais, adiante, fazendo ações adicionais.
Primeiramente, o sistema SRB acende um indicador amarelo próximo ao “campo” do anunciador de modo do piloto-automático no PFD, para que o piloto possa ver instantaneamente qual motor falhou antes mesmo de haver tempo para cantar o “mantra” da operação de avião bimotor – “pé morto, motor morto” – ou olhar para os instrumentos do motor para decifrar quais indicações podem sinalizar uma falha do motor e qual o motor está em falha. Em alguns bimotores a pistão normalmente aspirados, o manômetro do coletor de admissão do motor com falha, com sua hélice ainda girando, pode ainda mostrar a mesma indicação que o motor bom, o que pode confundir ainda mais o piloto. O medidor de fluxo de combustível mostraria a história verdadeira, mas até lá, o piloto pode vir perder um tempo valioso.
E ao mesmo tempo, o ESP auxilia automaticamente quando um motor falha. Se o piloto não reagir em tempo e não fizer nada, o ESP acabará por atuar (acoplar) o piloto-automático e, embora este não seja o processo correto de acordo com o suplemento da lista de verificação de falha do motor relativo à instalação do SRB, isso pode adicionar um nível extra de assistência.
Numa operação normal, o ESP tem limites onde os servos do piloto-automático “empurram” os controles para informar ao piloto que o avião está se aproximando de um limite de inclinação (rolamento, bank) ou de arfagem (pitch). A “cutucada” nos controles pelo ESP mostram ao piloto para reduzir o bank e/ou o pitch, para o avião permanecer com atitude em segurança dentro dos limites. Mas no caso de uma falha de motor e a consequente concomitante guinada lateral, que só vai piorar na medida em que o avião desacelere para mais perto de VMCA (velocidade mínima de controle, em vôo), o limite de inclinação precisa ser reduzido, e sendo reduzido pelo sistema – no caso do Beechcraft Baron 58, para 10º no lado do motor com falha, por exemplo. Esses novos limites de ângulo de inclinação lateral (rolamento, bank), temporários, são mostrados no PFD. O limite de arfagem (pitch) se ajusta para ajudar o piloto a manter o controle, e o recurso ESP de proteção para velocidade mínima ajuda o piloto a evitar ficar muito perto da VMCA.
Com o piloto-automático na suíte Garmin G500/600, o piloto pode simplesmente apertar o botão LVL a qualquer momento, e o PA fará o seu melhor para permanecer nivelado, mas também protegendo a velocidade (contra baixa velocidade), abaixando o ‘nariz’ se não houver potência para manter vôo nivelado. Em qualquer caso, o pressionamento do botão LVL também não está na lista de verificação da emergência de falha do motor. A ideia é manter o piloto no loop das decisões e ações e não impedi-lo de entender o que precisa ser feito para operar o avião com segurança e lidar com a emergência.
O SRB não é disponibilizado durante a decolagem, pelo menos não até que o avião exceda a VMCA, mas permanece “armado” a menos que o piloto desligue a chave do sistema no painel. O piloto também pode desativar as funções ESP, incluindo o SRB, pressionando e segurando o interruptor de desconexão do piloto-automático (no manche) – pressionando o botão por mais de 10 segundos desliga o ESP.
“Não há muito para o piloto fazer uma vez que o sistema é acionado”, disse Tilby. “Ele pode permanecer ligado durante os procedimentos de identificação, embandeiramento e proteção do motor. O sistema é projetado para auxiliar o piloto e não assumir a tomada de decisões. Não queríamos substituir as forças de controle que o piloto sentiria para normalmente identificar o problema. Podemos controlar a quantidade de atuação de compensador [para guinada] com base na velocidade no ar [e outros parâmetros] para reduzir esta ação, para que o piloto ainda tenha essa sensação e possa reconhecê-la”.
A Garmin está preparando vídeos de treinamento para ajudar os pilotos a aprender como o SRB funciona e haverá um suplemento para o manual de vôo do avião e um guia de piloto.
No processo de desenvolvimento e testes, os engenheiros da Garmin estão trabalhando no SRB por cerca de dois anos, com testes de vôo de prova de conceito (POC – Proof-of-concept) começando em outubro de 2019 e a certificação concluída em maio passado para o Beechcraft Baron (um modelo em produção, hoje equipado de série com suíte Garmin G1000) e em novembro para o Piper “Navajo” (um modelo com produção encerrada).
“Fizemos muitas análises no chão para determinar se queríamos [o SRB] integralmente desde o início da decolagem”, disse Tilby. “É por isso que se optou por usar a Vmc como o ponto de atuação [do sistema]. Não queríamos que o sistema fizesse coisas no solo que o piloto não tenha conhecimento. Não há nada de novo desde o início da decolagem até o trem de pouso recolhendo, para que você possa abortar a decolagem como faria normalmente se tivesse um problema no motor”, explicou Tilby.
Testes foram feitos a uma variedade de velocidade com hélice de motor em falha embandeirada ou sem embandeiramento. “Fomos capazes de aumentar as forças de guinada com o servo do leme e ajustar o rolamento [bank] e a arfagem [pitch] no ESP com base no que vimos na aeronave”, disse Tilby.
O engenheiro Travis Locke é gerente de produto do programa de retrofit SRB nas instalações da Garmin em Salem e trabalhou em estreita colaboração com os engenheiros de software na sede da Garmin em Olathe, no Kansas. “Eu estive envolvido com as discussões iniciais sobre a visão do que esperávamos realizar com isso”, disse Locke. “Cumprimos o objetivo que nos propusemos cumprir. Meu maior momento no desenvolvimento foi a primeira vez que pudemos testá-lo no avião”, falou Locke.
“Foi uma experiência muito boa”, disse Tilby. “Esta foi uma das poucas vezes na minha carreira em que tive que virar o interruptor pela primeira vez. Funcionou tão bem quanto esperávamos”, completou Tilby.
Phil Straub, vice-presidente executivo e diretor administrativo da aviação da Garmin e um piloto de longa data, sempre foi incomodado com um velho ditado da aviação de que o objetivo do segundo motor de um bimotor é de levar ao local do acidente. Os bimotores a pistão, diz Straub, são aeronaves capazes mas têm uma má reputação. “Em raras ocasiões em que você tem uma emergência, você precisa ser proficiente e estar no topo do jogo, especialmente em baixa velocidade, alto ângulo de ataque e próximo ao solo. Não há razão para operar um bimotor em uma determinada parte do envelope, alto ângulo de ataque com aceleração lateral, o que se traduz em não administrar a tração assimétrica”.
Embora o SRB não seja como um sistema de controle de vôo Fly-by-Wire completo, que poderia ser facilmente programado com uma barreira rígida para evitar a perda de controle devido à tração assimétrica, o sistema (SRB) usa uma barreira “suave” para “continuar a filosofia de motivar que não vá até lá”, explicou Straub, para seguir na sua explicação: “[O SRB] faz com que você saiba que tem um motor inoperante e tração assimétrica. Nós o ajudamos a determinar qual motor está inoperante. Você não precisa dizer – pé morto, motor morto – e possivelmente ficar para trás [atrasado]. Nós aplicamos compensação. Ao oferecer essa compensação, você ganha tempo. Quando isso acontece, por mais que você esteja preparado, você fica surpreso quando um motor falha. Estamos ajudando você [a neutralização a assimetria de tração]”. Straub finaliza: “Nós tínhamos uma visão do que queríamos ver a equipe [de engenharia] fazer. Algo do tipo de copiloto digital que auxilia você”.
Straub acredita firmemente que pilotos que voam típicos bimotores a pistão merecem tecnologia que auxilie a mantê-los em segurança e que o SRB pode acrescentar valor a estes aviões, não apenas para aviões novos. “[O SRB] Vai manter aeronaves antigas viáveis e mais valorizadas do estão”, sustenta Starub, para emendar: “Acho que qualquer um que voe aviões como o Baron e o Navajo, a sua expectativa deveria ser de dispor de um sistema de controle de vôo com essa capacidade. Deveria ser expectativa normal quanto a um sistema de controle de vôo moderno. Realmente não é uma função complexa”.
Vôo de demonstração (“vôo-demo”)
A descrição do “vôo-demo” do editor-chefe/articulista Matt Thurber com o piloto de testes da Garmin, Brandon Tilby:
“Tilby me levou para voar no Baron B58 da Garmin para demonstrar como o SRB funciona.
Decolamos da base da Garmin na Costa Oeste, em Salem, no Oregon, e subimos para 7.500 pés perto de Corvallis. Com a potência ajustada para 65% de potência, Tilby reduziu o motor direito para 30% [de potência] e adicionou mais potência ao motor esquerdo – “bom”. Eu pude sentir o SRB atuando com meus pés apoiados nos pedais do leme e vi os novos limites de inclinação [bank] no PFD. Eles ficam amarelos quando ângulo de inclinação se aproxima de um limite. Quando Tilby aumentou a potência do motor direito, o SRB desligou automaticamente e eu pude sentir um “baque” quando o servo do leme [contra guinada] foi desengatado.
Em seguida, Tilby reduziu potência trazendo para trás a manete do motor esquerdo abruptamente. O ‘nariz’ caiu, mas o ESP e o SRB atuaram, levantando o ‘nariz’ cima e comandando o leme para corrigir a guinada e dando ao piloto tempo para lidar com a emergência. Tilby desligou o SRB para que eu pudesse sentir a diferença necessária no controle do leme. Mesmo com o SRB ligado, no entanto, para eliminar totalmente a guinada devido à falha do motor, o piloto precisa pisar um pouco no leme, o que ajuda a mantê-lo bem no loop [no processamento e na tomada de decisão e ação].
Configurando o Baron para operação na melhor taxa de razão de subida, Tilby puxou toda para trás a manete de mistura do motor esquerdo, cortando o motor completamente em uma configuração que simula o modo pós-decolagem. O SRB assumiu as funções de comandar o leme, embora o Baron ainda estivesse virando um pouco para a esquerda e precisasse de mais leme para a direita, enquanto o ESP manteve a velocidade em um nível seguro. Tilby calmamente identificou o motor ‘morto’ e o verificou puxando a manete [de aceleração de motor] para trás e então embandeirou a hélice esquerda. Agora vamos ver a lista de verificação, disse ele.
Depois de dupla verificação dos itens normais de falha do motor, a lista de verificação requeria desligar o piloto-automático e reajustar o profundor, para então o piloto poder ligar o piloto-automático novamente, se necessário.
O sistema SRB claramente tornou muito mais fácil para Tilby lidar com a emergência, eliminando a preocupação de ser muito lento e possivelmente perder o controle porque a guinada não pode ser neutralizada e recuperada abaixo de VMC. Também deu a ele aquele tempo extra para lidar com a emergência, porque ele não estava com pressa para realizar etapas importantes com medo de perder o controle do avião”. [EL] – c/ fontes
