CAP - coordenação atitude potência

Subidas e descidas

Rod Machado 

Na quinta série, minha professora me pediu para ir até a frente da classe e citar os componentes da fala. Fui até lá, virei e calmamente disse “Lábios, língua, pulmões e oxigênio”. Bem, aparentemente essa não era a resposta que ela estava esperando.
A fala tem seus componentes básicos, assim como a aviação. Até o momento, praticamos dois dos quatro fundamentos mais importantes do vôo: vôo direto e nivelado, e curvas. Agora, é hora de praticar os dois últimos: subidas e descidas.
Um dos conceitos mais errados da aviação é que o avião sobe em conseqüência do excesso de força de sustentação. Isso é o mesmo que acreditar que colocar creme para as mãos no tanque de combustível do avião irá tornar os pousos mais planos e suaves.
Os aviões sobem em conseqüência do excesso de empuxo e não do excesso de força de sustentação. Vamos retornar ao exemplo de um carro na estrada para aprender um pouco mais sobre por que isso acontece.
Um carro em uma subida é semelhante a um avião em uma subida. A única diferença é que você (o piloto) escolhe a inclinação da colina que vai subir. Isso é feito através do controle do profundor, já descrito antes.
Em uma extensão nivelada da estrada, a velocidade máxima do carro com potência total é de 105 km/h (Figura 3-1, carro A).

Figura 3-1 Potência e ângulo de subida. Mesmo com potência total, o carro começa a desacelerar à medida que a colina fica mais íngreme.

À medida que subimos uma colina (carro B), a velocidade cai para 80 km/h. Em uma colina mais íngreme, a velocidade do carro cai para 65 km/h (carro C). A potência limitada do motor do carro simplesmente não consegue corresponder ao arrasto causado pela resistência do vento mais o peso que atua para trás, à medida que a colina torna-se mais íngreme; logo, a velocidade do carro cai. Um motor mais potente ou um novo design do carro, para produzir menos resistência ao vento, são as únicas opções que podem ajudar essa antiga máquina cansada a subir a colina mais rapidamente.
A mesma análise funciona, até certo ponto, para um avião tentando subir uma "colina" no ar.
Vamos supor que nosso avião esteja em uma velocidade máxima de 190 km/h em vôo direto e nivelado com aceleração total (avião A na Figura 3-2).

Figura 3-2 Potência, ângulo de subida e velocidade no ar. Mesmo com aceleração máxima (potência máxima), o avião desacelera à medida que tenta subir uma colina íngreme. Os pilotos ajustam o ângulo de subida (tamanho da colina) selecionando uma altitude que ofereça determinada velocidade no ar de subida.

Pense na aceleração do avião como sendo semelhante aos pedais do acelerador do automóvel, exceto que a aceleração de um avião é controlada com a mão; você empurra para obter mais potência e puxa para obter menos. Aplicar leve pressão para trás no controle do propulsor aponta o nariz do avião para cima (avião B). Isso faz com que o avião suba com pouca inclinação e a velocidade caia para, digamos, 130 km/h, da mesma forma que aconteceu com o carro. A tentativa de subir com uma inclinação mais acentuada (avião C) reduz a velocidade para 115 km/h. Não podemos subir com a inclinação que acabamos de selecionar com velocidade superior a 115 km/h porque não temos potência extra (empuxo) para isso.
À medida que continuamos a aumentar o ângulo da subida, nossa velocidade no ar cai mais, como aconteceu com a velocidade do carro. É aqui, no entanto, que o avião segue seu próprio caminho em relação à analogia com o carro. Os aviões precisam manter uma velocidade mínima à frente para que suas asas produzam a força de sustentação necessária para ficar no ar. Gostaria de saber por que os aviões precisam de pistas? Pela mesma razão que praticantes de salto em distância precisam. Os aviões (e esses atletas) precisam alcançar determinada velocidade para poderem voar.
Essa velocidade mínima para a frente é chamada velocidade de estol do avião. É uma velocidade importante que se altera com variações de peso, regulagem do flap, ajuste de potência e ângulo de inclinação. Também varia entre os aviões. (Não precisa se preocupar, mais adiante mostrarei como saber quando você está próximo de um estol.) Desde que o avião fique acima de sua velocidade de estol, será produzida uma força de sustentação suficiente em oposição ao peso do avião e ele irá voar.
Se a velocidade de estol do avião C (Figura 3-2) for de 100 km/h, subir com um ângulo um pouco maior resultará em uma força de sustentação insuficiente para o vôo. Chamamos essa condição de estol. Feito de maneira não intencional, leva a alguns sons lingüísticos primitivos, como “Oh, oh” e “Ah!”, assim como “Acho que preciso equilibrar meus chakras”. (Os instrutores de vôo possuem filtros biológicos especiais para impedir que eles façam esses sons nas raras ocasiões em que você, sem intenção, coloca o avião em estol.) Desnecessário dizer que, em um avião de verdade, esses sons fazem com que os passageiros relutem em voar com você novamente. É por isso que passaremos a próxima lição estudando e praticando o estol (intencionalmente).
O que você precisa saber sobre estóis é que os aviões com muita potência (como caças a jato) podem subir em ângulos acentuados. No entanto, os aviões com potência limitada devem subir em ângulos menos acentuados.
Saber que o empuxo extra, e não a força de sustentação extra das asas, é o responsável pela subida permite chegar a algumas conclusões interessantes. Por exemplo, qualquer coisa que faça com que o motor produza menos potência evita que você atinja a razão máxima de subida. Entre as coisas que resultam em menos produção de potência, estão altas altitudes e temperaturas. Não aplicar potência total a uma subida também é outra condição que fornece menos potência, mas isso é fácil de entender, certo?
Neste ponto, você deve ter uma pergunta importante a fazer. Certamente não me refiro a perguntas zen, como “Qual é o som de um cilindro em chamas?” ou “Se um avião faz um pouso forçado na floresta e não há ninguém para ouvi-lo, ele realmente produziu um som?”. Uma boa pergunta para você fazer é “Como posso determinar a "colina" de tamanho adequado para meu avião subir?”. Vamos descobrir.
Os aviões têm uma atitude de subida específica (declive de colina) que oferece o melhor de tudo: ótimo desempenho na subida, mantendo o avião em segurança acima de sua velocidade de estol. Você pode determinar a atitude de subida apropriada para o avião consultando seu indicador de velocidade no ar.
Com a potência de subida aplicada (normalmente aceleração total em aviões pequenos), a atitude de inclinação é ajustada até que a velocidade no ar indique a velocidade de subida apropriada. No Cessna Skyhawk SP Modelo 172 que usamos nas lições, usaremos uma velocidade de 75 nós para todas as subidas. Às vezes, no entanto, os pilotos sobem com velocidades no ar um pouco maiores que 75 nós. Não, eles não fazem isso porque querem chegar a algum lugar mais rápido. Fazem isso porque assim conseguem uma maior visibilidade acima do nariz.
Elevar o nariz do avião resulta em uma velocidade no ar menor; baixá-lo acelera o ritmo. A atitude do nariz, ou seja, a atitude selecionada ou o grau de inclinação, determina o que acontece no indicador de velocidade no ar. Ao contrário do mundo terrestre, os pilotos decidem quanto de inclinação terão as colinas no ar (dentro dos limites, é claro!). Com apenas um pouco de experiência, você estará apto a determinar o tamanho correto da colina (atitude do nariz para cima), olhando pela janela da frente em vez de precisar confiar somente no indicador de velocidade no ar. Quando estava estudando para ser piloto, parecia que qualquer velocidade no ar específica era o único lugar no mostrador onde o ponteiro nunca iria. Eu não era dotado de muita coordenação quando jovem. Meus reflexos eram tão lentos que quase fui atropelado por dois caras empurrando um carro com um pneu furado. Sou um exemplo vivo de que uma pessoa pode ser um piloto competente mesmo sem a coordenação e os reflexos de um ginasta olímpico de 13 anos de idade.

Descidas

Enquanto a potência do motor move um carro colina acima, a gravidade o puxa para baixo. Sem seu pé no acelerador, a velocidade do carro na descida é determinada pelo grau de inclinação da colina. Quanto mais íngreme a colina, mais rápido ele vai. Se a inclinação da colina diminui, a velocidade também diminui. Se a inclinação da colina diminuir bastante, será necessária alguma potência para manter velocidade suficiente.
Os aviões também podem se mover colina abaixo sem potência (Figura 3-3).

Figura 3-3 Um avião em descida.

Basta baixar o nariz e você terá a sensação de estar de carona (não é, mas não vamos entrar em detalhes). Você pode ajustar a atitude de inclinação do nariz para baixo usando o controle do profundor e descer a qualquer velocidade no ar (razoável) desejada.
Agora você tem a resposta para uma pergunta que garanto que todo passageiro de primeira viagem faz ou gostaria de fazer: “O que acontece se o motor pára?”. O avião se torna um planador e não uma pedra.
Diferentemente da subida, você pode optar por descer com várias opções de velocidade no ar. No entanto, há muitos fatores a serem considerados, como visibilidade à frente, resfriamento do motor e efeitos estruturais da turbulência na estrutura da aeronave. (Todos esses itens são descritos de maneira mais detalhada no Private Pilot Handbook [Manual do Piloto Privado], disponível em meu site. Para acessá-lo diretamente, use meu link na página Parceiros do Flight Simulator.)
No entanto, durante a última parte da aproximação de pouso (conhecida como aproximação final), você deve manter uma velocidade no ar específica. Normalmente, essa velocidade é pelo menos 30% maior que a velocidade de estol do avião. Ao se preparar para aterrissar, o excesso de velocidade no ar ou forças de controle instáveis muitas vezes levam à dificuldade em se fazer um pouso suave (essa também é a razão de os pilotos tirarem sarro uns dos outros).

Iniciando uma subida

Voar não é divertido se há somente conversa e nenhuma ação. Então, vamos dar uma olhada nas ações que envolvem iniciar uma subida. Vamos supor que seu avião esteja em vôo direto e nivelado em potência de cruzeiro a uma velocidade no ar de 100 nós. Entrar na subida requer que você eleve o nariz até a atitude de subida e, simultaneamente, adicione potência de subida. Afinal, vale a pena colocar o avião no ar o mais rápido possível para aproveitar os ventos favoráveis e a melhor vista (entre outras razões). Portanto, no Cessna 172, você sempre adicionará potência total para subir. Em seguida, você aplicará compensação do nariz para cima suficiente para manter o avião nessa atitude.
Assim que você começar a elevar o nariz, notará que a velocidade no ar cai e o indicador de velocidade vertical começa a mostrar uma subida. Este é um sinal claro de que você está subindo. Quando as pessoas no chão ficarem parecidas com formigas, será outra dica (a menos que você de fato esteja olhando para formigas).
A Figura 3-4 mostra o avião subindo a 85 nós e 500 pés por minuto.

Figura 3-4

Você está subindo

Os engenheiros dizem que nosso Cessna 172 sobe com mais eficácia a 74 nós. Como o avião na Figura 3-4 está a 85 nós, de que maneira você reduz a velocidade do avião para 74 nós, continuando a subir com potência total?
A resposta é elevar o nariz do avião (aumentar a inclinação da colina que você está subindo) para obter uma atitude de subida levemente maior. Mantenha-o nesta atitude e observe a resposta no indicador de velocidade no ar. Ajuste a inclinação para cima ou para baixo levemente até que o indicador de velocidade no ar mostre 74 nós (75 também servem). Seja paciente; os aviões têm inércia e demoram um pouco para se estabilizarem em uma nova velocidade, após a mudança de inclinação.
Para manter uma velocidade de subida de 75 nós, você deve ter uma inclinação de aproximadamente 13 graus no indicador de atitude, conforme mostrado na Figura 3-5.

Figura 3-5

(Por enquanto, usaremos o indicador de atitude como nossa referência de inclinação do nariz e inclinação lateral, pois é difícil ver o horizonte real sobre o painel de instrumentos em um simulador de vôo.) As linhas de calibração vertical do indicador de atitude têm cinco graus cada; portanto, você as lê (de baixo para cima) como 5, 10, 15 e 20 graus de inclinação do nariz. Treze graus de inclinação seria bem abaixo da terceira linha de cima.
É claro que a inclinação de uma subida pode variar um pouco. No entanto, tudo o que importa é que você encontre a inclinação apropriada que forneça a velocidade no ar desejada.

Quer tentar?

Agora você conhece o segredo da subida de um avião. Portanto, a próxima vez que quiser subir, siga este procedimento: eleve o nariz até aproximadamente 13 graus de inclinação para cima no indicador de atitude, adicione aceleração total e compense o avião para manter sua atitude. É simples. Em seguida, ajuste a inclinação levemente (talvez apenas um grau ou dois) para obter a velocidade no ar desejada. Pense que entrar em uma subida é como uma valsa de três passos. Pense: um, dois, três... um, dois, três... ou atitude, potência, compensação (infelizmente, quando danço valsa, entre cada contagem estou sempre dizendo “Opa, desculpe-me por pisar em seus pés.”). Altere a atitude, altere a potência e compense o avião assim que ele estiver estabilizado em sua nova atitude.
É claro que você pode optar por subir a uma velocidade um pouco maior. Isso sempre facilita ao olhar sobre o painel de instrumentos (dessa forma, posso ver e evitar outros aviões). Quando uma subida rápida e eficaz até a altitude não for necessária, encontre a velocidade no ar que forneça uma boa razão de subida e uma vista razoável acima do painel.

Tudo o que sobe...

Se você continuar subindo, irá sair da atmosfera, certo? Na verdade não, mas você ainda precisa saber como descer.
Pense na descida de um avião como se estivesse descendo uma colina com um carro. Primeiro, à medida que o carro começa a descer uma colina íngreme, você normalmente tira o pé do acelerador e desce. O grau de inclinação da colina determina a velocidade final do carro. Colinas mais íngremes resultam em velocidades maiores, enquanto colinas menos íngremes em velocidades menores. Os aviões funcionam de modo semelhante.
A Figura 3-6 mostra um avião com a potência reduzida para vôo em marcha lenta.

Figura 3-6

De certo modo, o avião está deslizando colina abaixo. A velocidade no ar é estabilizada a 80 nós nesta figura. Agora, vamos alterar o grau de inclinação da colina.

A alteração da inclinação do nariz significa alteração da velocidade no ar.

Vamos ver como uma pequena alteração na inclinação do nariz afeta a velocidade no ar. Sem reajustar a compensação, se você abaixar o nariz levemente (tornar uma colina mais íngreme), encontrará uma atitude que produz uma leitura de velocidade no ar de 90 nós. Faça isso consultando o indicador de atitude. Fazendo um pequeno ajuste na inclinação (talvez meio, um ou dois graus) e o mantendo, você notará o aumento da velocidade no ar.
Finalmente, a velocidade no ar indicará 90 nós e o indicador de atitude mostrará uma atitude de inclinação semelhante àquela mostrada na Figura 3-7.

Figura 3-7

Se deseja descer a essa velocidade, compense o avião para manter essa atitude.
Se você fosse elevar o nariz (fazer uma subida mais suave), encontraria uma atitude capaz de produzir uma leitura de velocidade no ar de 70 nós. A Figura 3-8 mostra a atitude necessária para produzir essa velocidade no ar.

Figura 3-8

É assim que você deve controlar a velocidade no ar durante uma descida. Aumente ou diminua a atitude de inclinação, usando a calibração vertical no indicador de atitude. Faça uma pequena alteração e veja o resultado. Lembre-se de ser paciente, pois o avião altera sua velocidade lentamente.
Controlar a velocidade no ar ajustando a inclinação dessa forma é importante, especialmente ao se preparar para um pouso. Afinal, você precisará voar a velocidades diferentes ao fazer sua aproximação de pouso. Fazendo alterações na inclinação, você pode descer a qualquer velocidade no ar desejada. Apenas lembre-se de usar o compensador para manter o avião na atitude desejada e, dessa forma, na velocidade no ar desejada.
OK, você já me convenceu disso. Vamos falar só um pouquinho sobre a alteração das razões de descida.

Alterando as razões de descida

E se você quiser descer com a mesma velocidade no ar, mas a uma razão de descida menor (uma leitura menor no VSI)? Bem, eis sua chance de ganhar potência. (Sinto muito, estou falando da potência do motor.) A potência tem influência direta sobre a razão de descida.
A 80 nós, com a potência para vôo em marcha lenta, o avião desce a aproximadamente 700 pés por minuto (fpm), conforme mostrado na Figura 3-9.

Figura 3-9

Vamos supor, por exemplo, que você esteja se aproximando do pouso e precise de uma razão de descida menor para chegar à pista. O que você faz? Aumente a potência para um valor maior, como 1.800 rotações por minuto (rpm), e ajuste a inclinação levemente para manter 80 nós. Recompense, se necessário.
Seus instrumentos devem se parecer com os da Figura 3-10.

Figura 3-10

Com esse pequeno aumento na potência, o avião desce a 300 fpm. À medida que mais potência é adicionada, o avião pára de descer. Se você fornecer mais potência, ele irá voar nivelado ou até mesmo começará a subir a 80 nós.
Neste estágio do treinamento, é uma boa hora para saber como você irá controlar o avião. A potência (posição de aceleração) deve ser sua maneira de ajustar a razão de descida (a leitura do VSI). A atitude de inclinação do nariz do avião (controlada pelo joystick) é sua maneira de manter uma velocidade no ar específica. Em uma subida, você irá sempre usar a potência máxima permitida (normalmente, aceleração máxima), enquanto ajusta a atitude do avião com o joystick para obter a velocidade no ar desejada. Como você está familiarizado com o procedimento de subidas e descidas, vamos combinar essas habilidades com as que desenvolvemos na Lição 2.

Lendo o altímetro Figura 3-14 A Figura 3-14 mostra um altímetro típico, encontrado na maioria dos aviões. Ele tem dois ponteiros, e um ponto que representa a altura do avião em dezenas de milhares de pés. O ponteiro menor e mais grosso representa a altitude em milhares de pés. O ponteiro maior e fino representa a altitude do avião em centenas de pés. A maneira mais fácil de ler um altímetro é lê-lo como faria com um relógio. Por exemplo, se o altímetro A na Figura 3-14 fosse um relógio, que horário você leria? Sim, leria 3 horas. Como o altímetro A não é um relógio, ele indica uma altitude de 3.000 pés. O ponteiro maior (centenas) indica zero centenas de pés, e o médio (milhares) indica 3.000 pés. Se o altímetro B fosse um relógio, que horário seria? Seria 3h30 ou meia hora após as três horas. Sendo um altímetro, ele lê meio milhar após três mil, ou 3.500 pés. O ponteiro maior (centenas) indica 500 pés e o médio (milhares) aponta entre 3.000 e 4.000 pés. Portanto, a altitude é 500 pés após 3.000 pés (3.500 pés). Que horas seriam se o altímetro C fosse um relógio? Seria algo em torno de quinze para as sete. Mais precisamente, o ponteiro grande (centenas) mostra 800 pés e o médio (milhares) aponta para um pouco menos de 7.000 pés. Portanto, a leitura do altímetro é 800 pés após 6.000 pés (6.800 pés). Não é tão difícil, é? Tente ler o altímetro D como um relógio. Que horas são? Sim, parece que são 3 horas, mas dê uma olhada mais de perto no ponto pequeno. Ele indica um valor um pouco depois de 1, significando que você precisa adicionar 10.000 pés ao valor mostrado pelos ponteiros médio e grande do altímetro. Portanto, o altímetro D indica uma altitude de 13.000 pés.

As coisas estão subindo

Suponha que desejemos combinar subidas e descidas com curvas. Especificamente, vamos examinar como entrar em uma curva de inclinação à direita de 20 graus durante uma subida e, em seguida, iniciar o vôo direto e nivelado. Veja como você pode fazer isso.
Primeiro, estabeleça a subida. Aumente a inclinação para uma atitude de 13 graus do nariz para cima, conforme mostrado na Figura 3-11, adicione potência total e compense.

Figura 3-11

Em seguida, você entrará na inclinação desejada. O segredo aqui é usar a bola cor de laranja do indicador de atitude como referência da inclinação do nariz. Como as asas cor de laranja não estarão alinhadas ao horizonte, use a bola cor de laranja como uma referência da inclinação do nariz e use o ponteiro cor de laranja do indicador de atitude como a referência da inclinação lateral.
Ao subir (e descer também), é melhor começar a nivelar quando você estiver a 50 pés da altitude desejada. Uma diferença de 50 pés ajuda a evitar ficar acima ou abaixo da altitude desejada. Para nivelar a 4.000 pés, entre em vôo nivelado ao ler 3.950 no altímetro. Neste ponto, você abaixaria o nariz e entraria em uma atitude de vôo direto e nivelado.
Sim, a potência ainda está definida no máximo e isso é bom. Deixe o avião acelerar até a velocidade de cruzeiro (a menos que você queira voar especificamente a uma velocidade menor). Então, reduza a potência até um ajuste de cruzeiro de aproximadamente 2.200 rpm.
Uma vez estabilizada a velocidade no ar, compense para essa atitude, conforme mostrado na Figura 3-12.

Figura 3-12

Bem, é assim que se faz. Acredite ou não, essa não era necessariamente uma manobra simples. Lembre-se, o segredo de ir de uma atitude para outra (como do vôo direto e nivelado para uma subida) é fazer como em uma valsa: um, dois, três... Atitude, potência e compensação. Você ajusta a atitude para um valor conhecido que coloque seu avião no lugar certo para uma subida (13 graus para uma subida a 80 nós). Em seguida, ajusta a potência (você subirá com potência total no avião da lição). E, finalmente, fornece compensação suficiente para manter essa atitude. A fórmula de atitude, potência e compensação é o segredo para se fazer qualquer alteração de inclinação.

É hora de fazer uma curva para baixo

Suponha que você esteja voando a 4.000 pés e queira descer para 2.500 pés em uma curva para a esquerda com 20 graus de inclinação. Para tornar essa manobra um pouco mais desafiadora, faça isso a 90 nós. Veja aqui como isso é feito.
Primeiro, entre em uma curva de 20 graus para a esquerda. Em seguida, reduza a potência para vôo em marcha lenta. (Vôo em marcha lenta é a condição na qual a aceleração é puxada para trás até parar e o motor produz potência da marcha lenta.)
Depois, abaixe o nariz para uma atitude que você suponha ser a adequada para se obter uma velocidade no ar de 90 nós. (Você notará que, ao reduzir a potência, o nariz irá abaixar sozinho, automaticamente; portanto, você provavelmente terá de aplicar uma pequena pressão para trás no joystick para evitar que a descida seja muito rápida.) Como 3 graus positivos (para cima) de inclinação fornecem 80 nós, talvez você consiga 90 nós a 1 grau positivo de inclinação (uma atitude um pouco mais baixa). Lembre-se, como você está em uma curva, usará a bola cor de laranja do indicador de atitude como referência da inclinação, conforme mostrado na Figura 3-13.

Figura 3-13

Quando você estiver a 2.550 pés (50 pés acima de 2.500), coloque o avião na atitude para vôo direto e nivelado. Em seguida, aumente a potência para um ajuste de cruzeiro de 2.300 rpm e compense quando a velocidade no ar estabilizar. Atitude, potência e compensação, certo?
Agora você sabe como fazer subidas, curvas e descidas, além de realizar um vôo direto e nivelado.