Os drones e o futuro da aviação agrícola

Os últimos cinco anos assistiram a uma explosão de crescimento no mercado de drones, aeronaves não tripuladas, hoje tão comuns que obrigou às autoridades aeronáuticas a regular as atividades e habilitar os pilotos dessas máquinas, conforme a sua categoria.

Drone agrícola (foto: SNA - Sociedade Nacional de Agricultura)

É inegável a utilidade dessas máquinas: fotografia e filmagem aérea, inspeção de instalações industriais, edifícios e obras, vigilância ambiental e até mesmo operações policiais, e isso sem contar as atividades ilegais, como transporte de drogas, celulares e até armas para bandidos.

Esse drone ucraniano de asas fixas pode pulverizar 400 ha por dia

Em tese, aeronaves não tripuladas podem substituir aeronaves tripuladas em uma série de atividades, e isso já está acontecendo, lentamente, mas inevitavelmente, na agricultura.

A aviação agrícola é, hoje, essencial e indispensável para garantir a produtividade e a eficiência da lavoura. Afinal, tratores são lentos demais, esmagam boa parte da safra e desperdiçam os caros defensivos de alta tecnologia utilizados hoje. É impossível hoje pensar em produtividade no campo sem o uso da aviação.

Drone SZ de pulverização

Entretanto, a aviação agrícola tem suas desvantagens: aeronaves tripuladas são  máquinas caras tanto para aquisição quanto para manutenção. O tripulante, que investe um bom capital na sua formação, também é caro, e normalmente é bem remunerado, mas isso encarece o produtor. Obviamente, todos esses custos não superam o ônus do uso de máquinas terrestres, ainda que isso não pareça muito evidente.

Outro problema que assombra a aviação agrícola é a segurança. Apenas em nível de Brasil, as atividades aéreas que registram mais acidentes, atualmente, são a operação de helicópteros de pequeno porte, que teve um crescimento gigantesco, e a aviação agrícola.

Acidente com avião agrícola: atividade estatisticamente de alto risco

O grande número de acidentes, fatais ou não, na aviação agrícola é muito oneroso, tanto para o operador das aeronaves, tanto para o produtor rural, quanto para os pilotos e seus familiares.

Essa situação fez aparecer no mercado, nos últimos anos, um grande número de drones, aeronaves não tripuladas, para, no momento, complementar a atividade dos aviões, ainda essenciais.

Os drones atuais possuem baixa capacidade, mas não deve demorar a aparecer aeronaves muito maiores

Um drone agrícola custa uma fração do custo de um avião. Muitas vezes, custa mais barato que um trator ou outro veículo terrestre. Por enquanto, são de pequeno porte, e são adequados a áreas pequenas, lavouras de hortifrutigranjeiros por exemplo, mas nada impede que o tamanho das máquinas cresça, até chegar ao ponto de começar a substituir os aviões.

Drones modernos podem ser verdadeiros robôs voadores. Podem fazer uma pulverização na lavoura obedecendo a uma programação inserida na memória dos seus computadores, com mínima interferência de um piloto no solo. Dispensam pistas, hangares e instalações de descontaminação. Podem voar em condições meteorológicas que impedem a operação dos aviões, como teto baixo e visibilidade restrita, assim como voos noturnos.

Drone sendo utilizado em uma lavoura

Além da pulverização , drones agrícolas equipados com sensores podem fazer uma completa análise da lavoura, detectando pragas, áreas com deficiência de nutrientes ou de baixo nível de aplicação de defensivos, detectar variedades plantadas, monitoramento de rebanhos e muitas outras possibilidades.

Aeronaves agrícolas convencionais podem estar chegando à obsolescência

No campo da química, estão sendo desenvolvidos, continuamente, produtos de ultra-baixo volume, que podem tornar os hoppers de 1000 Kg usados na aviação agrícola atual um anacronismo, e viabilizar drones de aplicação de maior porte, muito menos custosos e muito mais eficientes.

A tecnologia atual já permite o uso de aeronaves agrícolas não tripuladas de qualquer tamanho, mas as naves atuais são ainda de pequeno porte. Existem tanto as de asas rotativas quando as de asas fixa. Mas, é apenas questão de tempo que os drones venham a tomar o espaço dos aviões agrícolas.

Breves curiosidades da aviação

Vejam aqui alguns fatos interessantes e curiosos sobre a aviação em geral. A lista não é extensiva, e publicaremos outras no futuro. Aceitamos, e esperamos, colaboração dos leitores:

O Boeing (MD) C-17 pode reverter seus quatro motores em voo

Uso de reversores de empuxo em voo: Em geral, reversores de empuxo são utilizados para reduzir a distância percorrida no solo durante o pouso, e reduzir o desgaste de pneus e freios. Sistemas de travas mecânicas ou elétricas bloqueiam a atuação desse recurso enquanto não houver peso apoiado nos trens de pouso, mas algumas aeronaves podiam usar reversores em voo, como o Concorde e o Douglas DC-8. Nestes casos, apenas os motores internos podiam ser revertidos para aumentar a razão de descida, sem aumentar a velocidade aerodinâmica. Outras aeronaves também podiam lançar mão deste recurso, como os Hawker-Siddeley Trident e várias aeronaves russas.

O Concorde podia reverter seus motores 2 e 3 para aumentar razão de descida

Entre os aviões atuais, o Boeing C-17 podem reverter em voo todos os quatro motores, e o avião pode descer, em situações de combate, até 15.000 pés por minuto usando esse recurso. O Lockheed Galaxy C-5A também pode reverter motores em voo, mas apenas os internos.

Reversores de empuxo são normalmente utilizados apenas no solo, após o pouso

Maiores aeronaves do mundo: É muito comum dizer que o Antonov An-225 é a maior aeronave do mundo, e que o Airbus A-380 é a maior aeronave de passageiros do mundo, mas isso não é verdade. O termo "aeronave" não está restrito a aviões, e helicópteros, planadores, balões e dirigíveis também são aeronaves. Então, a maior aeronave já construída na história foi o dirigível Graf Zeppelin II (LZ-130), que tinha o impressionante comprimento de 245 m, e diâmetro de 41,2 metros. Comparem com o comprimento do Antonov An-225, de "apenas" 84 metros, pouco mais que um terço do LZ-130.

Comparação de tamanho entre o Hindenburg e um Boeing 747

Na verdade, o tamanho dos Zeppelins eram mais comparáveis a navios, e o LZ-130 era apenas 24 metros mais curto que o famoso Titanic, ou o porta aviões brasileiro São Paulo. Ainda que tivessem enormes dimensões, se comparados a qualquer avião, vários hangares para os Zeppelins foram construídos, e na Base Aérea de Santa Cruz ainda existe um deles, bem preservado, que foi usado várias vezes pelo dirigível Hindenburg, de dimensões muito semelhantes ao do Graf Zeppelin II.

Comparação de tamanho entre o Hindenburg e o famigerado RMS Titanic

Recorde de altitude e velocidade para aviões de asa fixa tripulados: Os recordes de velocidade e de altitude absoluta para aviões tripulados foi alcançado há cerca de 50 anos e dificilmente serão batidos por qualquer outro avião, ao menos em futuro próximo. Ambos foram conquistados pelo mesmo tipo de avião, o North American X-15, aeronave de pesquisa americana movida por motores a foguete.

O NA X-15A-2, detentor do recorde mundial de velocidades para aviões desde 1967

O recorde de altitude foi alcançado em 22 de agosto de 1963, pelo piloto de provas Joseph Walker, a bordo do X-15A USAF 56-6670: 354,2 mil pés, ou cerca de 107.96 Km.

O X-15 voando em grande altitude

O recorde de velocidade foi alcançado em 3 de outubro de 1967, pelo piloto de provas Willian J. "Pete" Knight, a bordo do X-15A-2 USAF USAF 56-6671: 3.926,9 Knots, ou 7.273 Km/h. A avaliação do Número de Mach alcançado fica prejudicada pela grande altitude de voo, onde a rarefação do ar praticamente não permite a propagação do som, mas foi estimada em cerca de Mach 6,7.

Tupolev Tu-144 usado em testes pela NASA. Notem as bandeiras da Rússia e dos Estados Unidos na deriva

A infeliz carreira do Tupolev Tu-144: O avião soviético Tupolev Tu-144 foi o primeiro jato comercial supersônico a voar e a entrar em serviço, mas jamais alcançou o sucesso do BAC/Aerospatiale Concorde. Um acidente durante a feira Paris Air Show de 1973, quase encerra prematuramente a carreira do avião. Os serviços comerciais começaram em 1975, mas como cargueiro.

Tu-144 em exposição em 2007

A aeronave levava carga entre Moscou e Alma-Ata, no Cazaquistão. O serviço de passageiros começou em 1º de novembro de 1977, mas apenas 55 voos de passageiros semi-regulares aconteceram antes da operação ser encerrada. Convertidos novamente em cargueiros, os aviões permaneceram em serviço até 1983, mas apenas 102 voos comerciais foram concluídos, no total. Convertidos em aeronaves de pesquisa, os aviões foram usados em diversos programas e, curiosamente, o último usuário do tipo foi a NASA, que voou a aeronave até 1999.

A temperatura em alguns pontos da estrutura do SR-71A pode chegar a mais de 300ºC, a Mach 3

Aquecimento da estrutura da aeronave em alta velocidade: uma aeronave voando a altas velocidades sofre forte aquecimento da sua estrutura, devido à combinação de dois fatores: atrito e compressibilidade. Dessa forma, uma aeronave comercial a jato, voando com velocidade de Mach 0,80, pode ter alguns pontos da sua estrutura aquecidos em até 30º C. Assim, a temperatura indicada pelo termômetro externo deve sofrer correção para se saber a temperatura verdadeira.

A temperatura na estrutura de um avião comercial, como esse Boeing 707, pode aumentar até 30º devido à velocidade

O aquecimento é uma séria barreira para o desenvolvimento de aeronaves supersônicas, porque as ligas metálicas usualmente utilizadas em aviões sofre considerável diminuição da resistência mecânica em condições de superaquecimento. O Concorde, por exemplo, foi desenvolvido em uma época na qual havia tecnologia para se voar a Mach 3, mas ficou limitado a voar pouco acima de Mach 2 para não comprometer a estrutura de liga de alumínio. Se fosse voar em velocidades maiores, precisaria ser construído em materiais mais resistentes e caros, como o titânio, cujo custo tornaria o avião totalmente antieconômico.

Gráfico de temperaturas em um SR-71A, a Mach 3,2, em graus Fahrenheit

O Lockheed SR-71 Blackbird foi uma aeronave de reconhecimento capaz de voar a velocidades acima de Mach 3, mas foi feito todo em titânio e material composto resistente ao calorl. Usava um combustível especial de alto ponto de ebulição para não ferver nos tanques. A temperatura em alguns pontos da estrutura do avião, como a aresta dos para-brisas.  podia chegar a mais de 300ºC.

Tripulação X automação de aeronaves: quais são os riscos?

Durante os cento e dez anos transcorridos desde que os aviões foram inventados, em 1906, a evolução tecnológica foi contínua, e passamos de voos que eram pouco mais que simples saltos alongados até o voo rotineiro e seguro de milhões de passageiros através de continentes e oceanos.

Painel de instrumentos de um Boeing 747-400

A evolução da aviação interagiu também com a evolução da eletrônica, e, a partir de 1974, pouco mais de 40 anos atrás, a NASA já pesquisava a introdução de instrumentação eletrônica a bordo de aviões comerciais, substituindo os instrumentos analógicos por telas de computador, o que conhecemos hoje por "Glass Cockpit". Os sistemas de piloto automático evoluíram, por sua vez, das simples funções de manter uma altitude ou uma proa, para sistemas de gerenciamento de voo completos, incluindo navegação horizontal e vertical, gerenciamento de tração dos motores, limitação de manobras que, potencialmente, podem induzir a aeronave a entrar em atitudes anormais, recursos avançados de comunicação e muitas outras vantagens.

Os pilotos da aviação comercial têm à disposição uma grande quantidade de equipamentos eletrônicos

É inegável que a automação do voo trouxe uma considerável evolução para a segurança operacional. Voar na era dos Boeing 787 e dos Airbus A380 é muito mais seguro do que era voar na época dos Boeing 707 e dos Douglas DC-8. As estatísticas estão aí para comprovar, basta consultar a Internet. Mas, nem de longe a automação elimina todas as possibilidades de erro humano. Pior ainda, a automação conseguiu criar novos fatores contribuintes de acidentes aeronáuticos. Ainda que tenha havido uma considerável evolução, as soluções induzem a novos problemas, que carecem de resolução.

Painéis analógicos, como o do desse Boeing 707, foram substituídos por painéis eletrônicos

O piloto de linha aérea de hoje é mais um gerenciador de sistemas do que, propriamente, um piloto. Muitos pilotos lamentam isso, e é comum que experientes comandantes de empresas aéreas comprem aeronaves ultra-leves, muito básicas, com praticamente nenhuma automação, para ter o simples sabor de voar. O raciocínio por trás disso é simples: é gostoso sentir o avião na mão, sem automação, sem computadores, sem piloto automático.

Até há pouco tempo atrás, não mais que 25 anos, a maioria das aeronaves tinham pouca automação. Os sistemas de piloto automático tinham, relativamente, poucas funções, a navegação era totalmente dependente de sistemas de rádio-navegação. A carga de trabalho dos pilotos era grande, e, obviamente isso influía decisivamente na segurança das operações. Muitas aeronaves de grande porte eram dependentes de um terceiro tripulante no cockpit, o engenheiro de voo, responsável pela operação dos sistemas do avião, como sistema de combustível, sistema elétrico, sistema hidráulico, sistema pneumático, gerenciamento dos motores e hélices e outros detalhes. Depois, computadores foram substituindo esses profissionais, que estão hoje em franca extinção.

Eletrônica embarcada no Airbus A380

Hoje, a realidade dos cockpits é outra. Independente do fabricante, as telas de computador, os sistemas Fly-by-vire (comandos de voo eletrônicos) e os sistemas de navegação por satélite dominam o ambiente. O piloto tem a impressão de que a aeronave pode "voar sozinha", o que, evidentemente, está longe da realidade. Na verdade, pessoas comuns, ao lidarem com computadores em casa, em simples programas de edição de texto, cálculo ou imagem, se deparam com dificuldades que podem parecer intransponíveis: configurações não desejadas, comandos que não operam como o operador deseja, comandos automáticos indesejados ou inesperados, erros do programa e mesmo travamento do sistema. Na aviação, acontece a mesma coisa, com alguns complicadores: os programas gerenciam um voo, que não pode ser "pausado" até que se resolva o problema, e os computadores podem, em caso de problema , entregar todas as tarefas de pilotagem aos tripulantes, que passam a operar manualmente, o que pode ser mais complicado do que parece.

Painel do Boeing 787

O fato é que computadores são bons "empregados", mas o poder de decisão ainda cabe ao piloto. Não chega a ser incomum, no entanto, que a automação seja incumbida, pelos tripulantes, de fazer alguma coisa que não deveria ser feita. Um piloto de Boeing 747 da China Airlines, voando através do Oceano Pacífico, teve uma pane de motor, e, inexplicavelmente, deixou o piloto automático ligado, esquecendo-se, no entanto, que o sistema de piloto automático desse avião não opera o leme de direção, comando de voo essencial para se corrigir proa com potência assimétrica. O piloto automático, sem operar leme, tentou corrigir a proa usando spoilers e ailerons, o que acabou resultando numa resposta muito estranha. Quando os pilotos finalmente resolveram desconectar o piloto automático, o avião entrou em atitude anormal, mergulhando em direção ao oceano quase na vertical. O controle do avião foi retomado, felizmente, e um pouso de emergência foi feito com sucesso, sem vítimas, mas a aeronave ficou seriamente danificada e os passageiros, certamente, nunca vão se esquecer desse voo (veja mais detalhes sobre esse evento neste blog: (https://culturaaeronautica.blogspot.com.br/2012/04/china-airlines-006-drama-nos-ceus-do.html).

O acidente do voo Air France 296, em 1988 é um bom exemplo de homem trabalhando com automação. Embora a investigação desse acidente fosse muito suspeita, é evidente que os pilotos, ao lidar com automação de um avião, um Airbus A320, cuja automação é pesada e os comandos são eletrônicos, acabaram por ter respostas inesperadas dos comandos de voo e de motor, É possível que automação tenha falhado nesse caso, embora a investigação acabasse por atribuir toda a culpa nos pilotos, mas, sem dúvida, uma falha vital ocorreu na interação homem-máquina e o acidente aconteceu.

O Airbus A320 do voo AF 296, pouco antes de se acidentar

Operar uma aeronave altamente automatizada tem suas grandes vantagens, e desincumbe os pilotos de várias tarefas e operações puramente mecânicas e altamente enfadonhas, mas, por outro lado, os pilotos acabam se acostumando com a automação, e descuidam de vários procedimentos essenciais. Outro problema muito sério consiste na falta de conhecimento do piloto sobre as interações existentes entre os vários sistemas que gerenciam o voo da aeronave.

Em uma aeronave moderna, os comandos de piloto automático, os comandos eletrônicos dos motores e os sistemas de navegação interagem fortemente entre si, e quando uma falha ocorre em algum ponto dos sensores, há uma reação em cadeia que termina por desativar sistemas, total ou parcialmente, já que a lógica dos sistemas computadorizados, em geral, não conseguem trabalhar com argumentos não válidos, como, por exemplo, uma indicação errônea dos velocímetros resultante do congelamento ou outra obstrução dos tubos de pitot. Em muitos casos, a tripulação pode agir de modo equivocado e conduzir a aeronave para um acidente.

Foi o que aconteceu no acidente do voo Air France 447, entre o Rio de Janeiro e Paris, em 2009: a aeronave atravessava uma zona de mau tempo, e os tubos de pitot acabaram congelados quando encontraram uma boa quantidade de água em estado de sobrefusão. Os velocímetros não deram mais indicação, e os sistemas automatizados, na ausência de um parâmetro essencial, dispararam alarmes falsos simultâneos. No caso, os pilotos deveriam simplesmente voar o avião por atitude, ou seja, mantendo atitude e tração normais de cruzeiro, mas isso não foi feito e a tripulação perdeu o controle da aeronave, que precipitou-se no oceano. Acostumados que estavam com a automação e a rotina operacional, os pilotos, nesse caso, se perderam entre alarmes falsos de todo o tipo e indicações errôneas dos instrumentos, nos quais confiavam quase que cegamente.

Destroços do voo AF 447

De fato, os pilotos das aeronaves comerciais modernas perderam a finesse de voar o avião manualmente. A própria rotina operacional e os manuais de voo incentivam a tripulação a aproveitar todos os recursos oferecidos pela automação, mas, em alguns casos, os pilotos se esquecem até mesmo de princípios básicos de voo que um aluno de pilotagem usa instintivamente.

Foi o caso do acidente do Airbus A320 da Air New Zealand, cumprindo um voo de teste e aceitação depois de um arrendamento para a XL Airways Germany, em 27 de novembro de 2008. O sensores de ângulo de ataque (AOA) do avião falharam devido à procedimentos inadequados de manutenção e congelamento, e durante o teste, os pilotos acabaram estolando o avião, que passou a voar de modo manual depois da falha dos sensores. Verificou-se que os pilotos tentaram recuperar a aeronave do estol, baixando o nariz com os side-sticks, mas, simplesmente, se esqueceram de acionar o estabilizador, que deveria ser operado manualmente quando os sensores de AOA falharam.

Acionar compensadores ou estabilizadores é uma das manobras mais básicas da operação de qualquer avião, mas, os pilotos do Airbus da Air New Zealand estavam tão habituados com o sistema de autotrim do avião que nem se lembraram de acionar o estabilizador manualmente.

A Airbus A320 acidentado em 2008, pertencente à Air New Zealand

É muito preocupante o fato de que a falha de apenas um sensor possa, potencialmente, causar um acidente. Mas, os sistemas de automação digitais funcionam de modo matemático, executam cálculos em cima de diversas informações recebidas, tanto dos sensores e instrumentos quanto dos pilotos. Se apenas uma dessas informações falta, o cálculo pode se tornar impossível, e os sistemas, nesse caso, entregam todas as tarefas para os pilotos, que devem operar manualmente a aeronave. Em tese, isso é seguro, mas, na prática, vários problemas ocorrem, por vezes de forma trágica.

Cockpit eletrônico numa aeronave leve Cessna 172

Na aviação geral, a eletrônica também chegou. Até mesmo aeronaves ultra-leves, experimentais, trikes e autogiros são equipados com uma suíte eletrônica de navegação impressionante. É bastante comum que pilotos não habilitados para o voo por instrumentos se arrisquem a voar em condições meteorológicas desfavoráveis, confiando apenas na eletrônica e na navegação por GPS. Os resultados podem ser trágicos.

Painel eletrônico numa aeronave experimental

Não existem soluções definitivas para o problema. Seria preciso mudar a natureza humana para isso. Treinar os pilotos para o voo puramente manual e instintivo pode ajudar, e sempre é possível melhorar os equipamentos eletrônicos. Mas os pilotos, por melhor e mais eficiente que seja a eletrônica embarcada, jamais podem perder a noção do voo manual.

Projeto Loon: os balões do Google

Um dos mais bizarros projetos aeronáuticos civis surgidos nos últimos tempos é, sem dúvida, o Projeto Loon, uma rede de balões retransmissores de sinal da Internet lançada pelo Google, e que visa, oficialmente, levar a Internet ao mundo inteiro.

Balão do Projeto Loon sendo apresentado ao público na Nova Zelândia, em junho de 2013

 Considerado pelo Alexa o site mais visitado do mundo, o Google é uma empresa hoje poderosa e gigantesca, com valor de mercado superior a 250 bilhões de dólares americanos. A empresa é agressiva em termos tecnológicos e mercadológicos, e vem desenvolvendo produtos novos a cada momento, visando a expansão dos seus negócios.

Funcionamento de um balão Loon

O laboratório Google X, localizado a cerca de 800 metros da sede administrativa do Google, em Montain View, Califórnia, desenvolve atualmente oito projetos, entre eles o projeto Loon, embora tenha investido considerável investimento em coisas como o teletransporte, por exemplo. É uma instalação semi-secreta, de forma que muita coisa do que se faz lá não chega ao conhecimento da concorrência, e muito menos do grande público.

Balão Loon, construído em polietileno com 0,076 mm de espessura e preenchido com gás hélio

Em 2008, o Google chegou a considerar a compra de uma empresa especializada em lançar balões de comunicações, a Space Data Corp, que lançava balões de hélio a uma altitude de 32 Km, para oferecer comunicação rádio para motoristas de caminhão e operadores de plataformas de petróleo, mas as negociações não prosseguiram. No entanto, a partir desse contato, os pesquisadores do Google X passaram a desenvolver um projeto de balões para disseminar a Internet para todos os lugares imagináveis do mundo, sem depender dos caros satélites.

O Google X começou a desenvolver o Loon a partir de 2011, mas somente em 14 de junho de 2013 é que o projeto foi oficialmente lançado pelo Google. Ao invés de utilizar uma banda de ondas de rádio liberada para uso livre no mundo inteiro, o cientista Astro Teller, principal coordenador técnico do Google X, anunciou, em maio de 2014, que alugaria o sinal dos balões do Loon para os provedores móveis de Internet dos países por onde os balões sobrevoariam.

Um dia após o lançamento oficial, o Google deu início a um projeto piloto na Nova Zelândia, em Lake Tekapo, South Island. Devidamente coordenado com a autoridade aeronáutica civil da Nova Zelândia, foram lançados 30 balões experimentais, e 50 usuários voluntários, utilizando receptores com antenas especiais, experimentaram a navegação na Internet utilizando o sinal dos balões, que utiliza tecnologia equivalente à da banda 3G de telefonia celular, mas cuja célula é transmitida de balão em balão, ao invés de antenas terrestres.

A experiência piloto foi bem sucedida, e o Google projeta enviar, eventualmente, milhares de balões na estratosfera, criando uma rede eficiente e bem pouco custosa, se comparada a qualquer rede que pudesse ser baseada em satélites ou em antenas terrestres.

Balão Loon visto logo após ser lançado

Os balões do projeto Loon, que hoje estão sendo lançados de locais no mundo inteiro, circulam em altitudes duas vezes superior às utilizadas pelas aeronaves comerciais, acima de 60 mil pés. Os balões são manobrados para encontrar ventos de grande altitude, que circulam, nessa altitude, predominantemente, de oeste para leste. Os balões são equipados com estações retransmissoras de rádio, nas frequências não licenciadas de 2,8 e 5,4 GHz ISM, alimentadas por células solares instaladas em cada balão durante o dia, e por baterias durante a noite. Tais células geram cerca de 100 W, suficientes para manter a estação funcionando durante o dia e recarregar as baterias para o funcionamento noturno.

Os balões são feitos de polietileno, com diâmetro máximo de 15 metros e altura de 12 metros, e são preenchidos com hélio. Um sistema de bombas de ar permite manter a altitude constante, e um sistema de paraquedas permite a descida controlada do balão quando o mesmo chega ao final da sua vida útil, hoje em torno de 55 dias. O Google pretende, no entanto, aumentar a vida útil dos balões para 100 dias, o que diminuirá o seu custo operacional.

A Terra vista de um dos satélites do Projeto Loon, a 63 mil pés de altitude

O raio de ação de cada balão é relativamente pequeno, cerca de 20 Km ao redor de cada balão, o que cobre uma área total de 1256 Km quadrados, mas um número grande de balões pode oferecer, teoricamente, uma grande cobertura.

Em maio de 2014, o Google trouxe o Projeto Loon ao Brasil, lançando dois balões, no Piauí. No dia 6 de junho, uma segunda bateria de balões foi lançada, a partir das cidades de Teresina e Campo Maior, no Estado do Piauí. A empreitada foi apoiada pelo governo brasileiro, e foi o primeiro lançamento feito a partir de áreas equatoriais, e utiliza tecnologia 4G, em parceria com a operadora de telefonia celular Vivo e a Telebrás. Durante uma hora, uma escola rural do Piauí usou o sinal para oferecer recursos de Internet aos alunos.

Lançamento de um balão do Google em Teresina, Brasil.

Ninguém, além do Google, sabe o custo total do projeto. Podendo levar a Internet a países que não podem, ao menos por enquanto, oferecer cobertura de Internet via redes terrestres de fibra ótica e a uma fração do custo de uma cobertura via satélite, os balões do Projeto Loon tem sido bem recebidos no mundo, mas, obviamente, isso tem implicações políticas e até militares. Até que ponto vão tais implicações, ainda é cedo para descobrir. Mas, é fato, o balões do Google já estão por aí.

Balão Loon sendo rastreado pelo aluno Rafael Mattos, do curso de Ciências Aeronáuticas da Unopar, em junho de 2014

Bogus parts: a aviação ameaçada pela falsificação

A falsificação é um dos crimes mais disseminados no mundo, e movimenta um mercado de bilhões de dólares ao redor do globo. Longe de ser um simples problema econômico, a falsificação hoje é uma das ameaças mais prementes à segurança do transporte aéreo.

Aeronave americana em manutenção na China: controle difícil dos componentes instalados

Antes de lançar no mercado um novo modelo de aeronave, seu fabricante pode submetê-la a um processo de certificação perante as autoridades aeronáuticas. As autoridades aeronáuticas, por sua vez, deve submeter essa aeronave a extensos e rigorosos testes que irão comprovar sua segurança. Concluídos tais testes, a autoridade concede ao novo modelo de aeronave um Certificado de Aeronavegabilidade - CA, o que autoriza a exploração econômica dessa aeronave. Embora seja permitido operar uma aeronave sem o Certificado de Aeronavegabilidade, como experimental, o CA é exigido para todos os casos nos quais a aeronave irá prestar serviços remunerados, com a exceção, no Brasil, da instrução de voo de aeronaves ultraleves.

Aeronaves acidentadas são potenciais fontes de bogus parts

A certificação é um processo bastante complexo, e não atinge apenas a aeronave. Atinge também seus componentes, seu processo de fabricação, seu projeto original, suas modificações e sua documentação. O CA não é um documento eterno, pois tem um prazo de validade predeterminado, 6 anos, no caso do Brasil, devendo ser renovado ao final desse prazo por oficinas também devidamente certificadas para isso.

Os tristes restos do Boeing 737 da Vasp, PP-SMG, irão alimentar um crescente mercado paralelo de componentes

O problema é que, uma vez colocada em serviço, a aeronave irá passar por inúmeros procedimentos de manutenção, cuja finalidade é manter a aeronave em condições de uso como se nova estivesse. Tais procedimentos exigem substituição de componentes desgastados, danificados ou cuja vida útil certificada tenha se esgotado. Obviamente, os componentes de reposição devem ser certificados e de origem comprovada e documentada, capazes de serem rastreados desde a sua origem até a instalação na aeronave.

Rolamento SKF falso, aparentemente melhor até que o original

Assegurar que as peças instaladas durante a manutenção das aeronaves sejam realmente certificadas e aprovadas para uso, no entanto, está longe de ser um processo fácil. Peças de aeronaves são componentes caros, e isso atrai um crescente número de falsificadores, ávidos de lucro fácil.

Rolamento SKF autêntico: parece inferior à sua cópia, mas é de qualidade muito superior

Praticamente tudo pode ser falsificado, e quanto mais caro o produto, mais atraente e lucrativa se torna a sua falsificação. Mas, no caso de peças de aeronaves, o uso de peças falsificadas, ou simplesmente não aprovadas para uso, nao é um simples problema de ordem econômica, mas sim de segurança operacional, pois não existe nenhuma garantia de que o componente falsificado tenha a mesma qualidade de fabricação, durabilidade, resistência e confiabilidade de um componente submetido ao rigoroso processo de certificação. Tal componente, potencialmente, pode até mesmo derrubar um avião.

Embora o B-52 seja uma aeronave militar, possui muitos componentes em comum com várias aeronaves da Boeing

Tecnicamente, não existe grande dificuldade em se falsificar um componente aeronáutico. Qualquer torneiro mecânico consegue copiar uma peça a partir de uma original, usando material ordinário e de qualidade inferior. Também é perfeitamente viável recuperar (ao menos na aparência) um componente usado, cuja vida útil certificada tenha se esgotado.

Restos de aeronaves da VASP em leilão: valem mais do que pesam, devido à possibilidade de se vender peças no mercado negro

Então, uma peça não aprovada (unapproved part) é uma peça ou material destinado à instalação em uma aeronave ou produto aeronáutico certificado, que não foi nem fabricado (ou recuperado) de acordo com procedimentos aprovados, nem está de acordo com um projeto de tipo aprovado, ou que não obedeçam a padrões técnicos aceitáveis e devidamente certificados pela autoridade aeronáutica. Na aviação, os componentes não aprovados são designados, informalmente, como bogus parts.

 Peças não aprovadas para uso aeronáutico podem ter várias origens:

• Componentes usados recuperados sem autorização do fabricante ou da autoridade aeronáutica;
• Componentes de uso automotivo, doméstico ou industrial modificados, marcados, documentados ou simplesmente comercializados como componentes aeronáuticos;
• Componentes oferecidos no mercado pelos subcontratantes de um fornecedor original, sem o seu conhecimento e autorização;
• Componentes que não tenham sido mantidos, reparados ou revisados de acordo com os requisitos técnicos de aeronavegabilidade, ou que tenham sido reparados ou revisados por pessoal não autorizado a efetuar esses serviços.
• Componentes simplesmente falsificados, fabricados por pessoas que não sejam os fornecedores certificados ou seus subcontratados, mas marcados, embalados, documentados e comercializados como se assim o fossem;

Em vários casos, há conivência da oficina de manutenção na instalação de componentes não aprovados. Muitos operadores de aeronaves compram os componentes de fontes confiáveis, mas, ao não fiscalizar sua instalação, as oficinas instalam componentes "vencidos" ou falsificados, e depois comercializam as peças originais, fornecidas pelo cliente, "por fora". Depois de instalados na aeronave ou conjunto, é muito difícil reconhecer o problema, podendo resultar até graves acidentes.

Motores militares à venda no AMARG, em Tucson: fonte de bogus parts

Existe, também casos de má fé do operador das aeronaves, que, querendo reduzir seus custos operacionais, autorizam a instalação de componentes não aprovados.

A desmontagem de aeronaves fornece uma grande quantidade de componentes, muitos não aprovados

O aproveitamento de peças usadas e cuja recuperação e uso não sejam legalmente permitidos é uma permanente fonte de problemas. As fontes desse material são muitas:

•  Desmonte de aeronaves ou conjuntos fora de serviço, ou acidentados: embora tal prática não seja essencialmente proibida, as peças recuperadas devem passar por uma rigorosa inspeção e reparos, caso isso seja permitido pelo fabricante, ou pelas autoridades. Mas muitas peças são simplesmente removidas de uma sucata ou destroço e colocadas em serviço, sem reparo, sem laudo técnico, sem registro e sem documentação;
• Uso de material militar excedente, vendido no mercado civil:  as forças militares de muitos países costumam desativar aeronaves obsoletas e comercializá-las inteiras ou desmontadas para sucateiros. O problema é que muitas aeronaves, conjuntos e peças têm similares em uso civil, mas os militares seguem suas próprias regras de manutenção e uso de aeronaves, a maior parte das quais totalmente incompatível com o uso civil, portanto fora das regras de certificação. Peças militares, mesmo assim, infestam o mercado civil como uma verdadeira praga;
• Peças rejeitadas no controle de qualidade dos fornecedores ou subcontratantes certificados, mas desviadas e vendidas em um mercado paralelo. Deveriam ser sumariamente destruídas;
• Saques de destroços de aeronaves acidentadas;
• Reaproveitamento de peças removidas pelas oficinas de manutenção, que deveriam descartar tal material, mas que, em alguns casos, vendem, recuperam ou fazem, ilegalmente, uma "restauração cosméstica" nas mesmas, abastecendo um perigoso mercado de componentes não aprovados.

Com a crescente perseguição policial e uma perigosa concorrência, muitos criminosos estão deixando para trás atividades como o tráfico de drogas e entrando no mercado de peças aeronáuticas falsificadas. Isso afligiu, e ainda aflige, principalmente, os norte-americanos, mas a eficiência das autoridades policiais dos Estados Unidos está provocando uma emigração dos criminosos para países economicamente emergentes, como o Brasil. Então, todo cuidado é pouco.

Cartaz de prevenção: "conheça o seu fornecedor!"

Ainda assim, os maiores fornecedores mundias de peças aeronáuticas não aprovadas estão no sul dos Estados Unidos, particulamente nos Estados da Flórida, Texas, Arizona e Califórnia. A China e alguns países do Sudeste Asiático são os maiores produtores de componentes falsificados desde a sua origem.

Em 2004, Enzo Fregonese, então com 75 anos de idade, antigo dono da Panaviation, ​​uma empresa que fornecia peças de reposição de aeronaves,  localizada em Roma, Itália, foi condenado, em 26 de fevereiro, pelo Tribunal Distrital de Tempio Pausania, na Sardenha, a uma pena de 15 meses de prisão. O crime foi distribuir peças de aeronaves não aprovadas em toda a indústria da aviação.  

A decisão final saiu após uma investigação criminal de três anos, denominada "Operação América Phoenix", que foi conduzido pelo procurador da República italiano e uma unidade especial da polícia financeira italiana (Guardia di Finanzia). A investigação revelou que, via Panaviation e vários comerciantes de peças de aeronaves, peças altamente questionáveis ​foram distribuídas em todo o mundo. Esta foi a primeira sentença penal aplicada em um caso de peças não aprovadas na aviação europeia.

Entre os clientes da Panaviation, estavam fabricantes como a Airbus e operadores como a Swissair, Lufhansa, Air France, Northwest, Crossair e Alitalia, entre muitos outros. Por essa relação, pode-se entender a gravidade do problema.

Nave Kepler, cujo lançamento foi adiado em nove meses ao se descobrir componentes falsificados

Nem mesmo a NASA ficou isenta de usar peças falsificadas. Em março de 2009, Christopher Scolese, então administrador em exercício da agência, foi obrigado, em uma subcomissão do Congresso Americano, a admitir que peças falsificadas foram instaladas em uma nave espacial, a Kepler, cuja função era encontrar planetas semelhantes á Terra em outros sistemas solares. A descoberta desses componentes atrasou o lançamento da nave em 9 meses, com inacreditáveis prejuízos ao orçamento da NASA.

GBAS: O sucessor do ILS

Desde que o ILS - Instrument Landing System foi introduzido na aviação, em 1940, solucionou-se o até então intransponível problema de executar pousos seguros em condições marginais de visibilidade.

Baseado em vários equipamentos de rádio-auxílio e visuais, o ILS demonstrou ser seguro, eficaz e fácil de utilizar, tanto que imperou, por mais de sete décadas, nos principais aeroportos do mundo inteiro, e ainda impera.

Uma das primeiras cartas de pouso por ILS (1940)

Todavia, o ILS está longe de ser perfeito. Seu principal componente, o Localizador, uma antena que transmite um sinal direcional de rádio em VHF (Very High Frequency), embora seja altamente preciso, está sujeito a interferências de ondas em VHF emitidas de transmissores "piratas". A tecnologia de transmitir em VHF é facilmente acessível, e qualquer estudante de ensino médio, um pouco mais habilidoso, consegue construir um transmissor, em sua própria casa, gastando muito pouco dinheiro. Isso representa um risco considerável para um piloto que depende fundamentalmente desse sinal para chegar, praticamente às cegas, alinhado à pista de pouso.

Antenas de Localizador de ILS

O ILS é, também, um equipamento muito dispendioso, e que exige amplas áreas livres (o chamado "gabarito de proteção") ao redor da pista e da área de aproximação, para evitar o risco, bastante elevado, dos sinais se refletirem em um obstáculo e se transformarem em "sinais fantasmas" para as aeronaves.

Sem melhor opção, há mais de setenta anos, o ILS equipa a grande maioria dos aeroportos internacionais e de maior movimento comercial. Seu alto custo e sua exigência por espaço físico livre, no entanto, limita ou impede sua aplicação em aeroportos menores ou com restrições de gabarito causados por topografia, construções ou interferência do tráfego de outros aeroportos nas vizinhanças.

Através dos anos, diversas tecnologias foram aplicadas para tentar superar ou, pelo menos, melhorar o ILS, utilizando sinais em microondas (MLS (Microwave Landing System), por exemplo , mas nenhuma dessas tecnologias chegou sequer a ameaçar a supremacia absoluta do ILS, e foram aplicadas, eventualmente, somente em alguns aeroportos muito problemáticos, ou então de modo puramente experimental.

Satélite de GPS

A introdução dos sistemas de navegação por satélite, a partir da década de 1990, trouxe grande precisão à navegação aérea. Hoje, a Aviação Civil emprega um sistema de navegação global por satélite, o GNSS (Global Navigation Sattelite System), atualmente baseado em dois sistemas militares de navegação, o americano GPS (Global Positioning System) e o russo Glonass (Global Navigation Sattelite System).

Os sistemas de navegação por satélite são extremamente precisos, mas também possuem suas limitações. Devido à sua origem militar, sua precisão total está restrita aos usuários militares que os criaram. As frequências de precisão dos satélites são codificadas e só podem ser utilizadas pelos militares. Os usuários civis, portanto, acabam arcando com problemas como a refração dos sinais dos satélites na atmosfera e a interferência ionosférica, que reduzem a precisão dos equipamentos.

Os erros causados pela refração e pela interferência ionosférica podem ser pouco importantes na navegação horizontal, mas são críticos quando se trata de navegação vertical. Os satélites, quando captados, em número suficiente, pelos receptores, podem dar uma posição tridimensional para as aeronaves, em termos de latitude, longitude e altitude. Os maiores erros do sistema referem-se, geralmente, à altitude, o que invibiliza, na prática, os sistemas de aproximação e pouso de precisão baseados exclusivamente em satélites.

Aproximação em condições marginais de visibilidade

Qual é a solução para resolver tais problemas? Não é tão difícil. Há muitos anos os operadores de aeronaves agrícolas, por exemplo, têm utilizado uma tecnologia chamada DGPS, que utiliza uma antena terrestre para simular um satélite e corrigir os seus sinais utilizando um sinal de rádio praticamente isento de refração e interferência ionosférica. O DGPS aumenta drasticamente a precisão do GPS, na navegação horizontal, possibilitando, por exemplo, aplicação de defensivos agrícolas com notável eficiência e economia.

Processador do GBAS

A precisão requerida para aproximações de precisão, com o uso de satélites, pode ser aumentada, portanto, através do uso de uma antena em terra que simula um satélite, ou seja, um pseudo-satélite. Outros dispositivos de segurança podem ser adicionados, para verificar a acurácia dos equipamentos e a precisão dos sinais, necessários para garantir a segurança das aeronaves que executam aproximações com o sistema, dentro das margens de segurança atualmente oferecidas pelos ILS.

O sistema que consiste de antenas de correção e de verificação dos sinais, que aumenta  a precisão da navegação por GNSS a ponto do mesmo poder substituir o ILS foi denominado, pela ICAO - International Civil Aviation Organization, como GBAS (Ground-Based Augmentation System), ou, traduzindo literalmente, sistema de aumentação baseado em solo. A "aumentação" é, na verdade, a correção dos sinais dos satélites para seus erros de refração e interferência ionosférica, por antenas instaladas no solo, no aeroporto.

Esquema do GBAS

Quais são as vantagens do GBAS em relação ao ILS? Em primeiro lugar, vem o custo. Instalar um GBAS é muito mais barato que instalar um ILS, o que possibilita sua instalação em aeroportos menores e/ou com baixa demanda de aeronaves, passageiros ou cargas. Outra vantagem é que uma única instalação do GBAS pode ser aproveitada por todas as cabeceiras de pista do aeroporto, e mesmo fora dele, em outros aeroportos situados no seu entorno e dentro do alcance proporcionado pelas antenas em terra. Finalmente, o GBAS não depende de uma única rampa reta e perfeitamente alinhada com a pista proporcionada pelo Localizador e pelo Glide Slope do ILS, pois a aproximação pode ser feita em curva, ou em pistas paralelas, e de qualquer direção possível, com toda segurança.

O GBAS, aliás,  não necessita das grandes áreas livres de obstáculos essenciais para o ILS, e mesmo para sistemas de menor precisão, como o VOR.

Instalação do GBAS no Aeroporto Braunschweig-Wolfsburg, Alemanha, notavelmente simples comparada a um ILS

Um sistema GBAS consiste, basicamente, em:

1) Quatro receptores fixos, instalados na proximidade das pistas, para receber os dados dos satélites de navegação GNSS;

2) Um processador computadorizado, que faz as correções do GNSS e fornece informações já devidamente ajustadas aos procedimentos de navegação; 

 3) Um transmissor em VHF (VDB - VHF Data Broadcast), também instalado nas proximidades da pista, que transfere essas informações ao cockpit das aeronaves,  onde pode ser visulizado em um um display semelhante ao utilizado para o ILS. Assim, o GBAS ajusta e corrige os posicionamentos gerados pelos satélites e fornece guias verticais e horizontais aos pilotos para as aproximações de precisão.

Antena de VDB

No futuro, o sistema poderá orientar saídas padrão por instrumentos, hoje dependentes de auxílios-rádio convencionais, e até mesmo tráfego no solo, dentro do aeródromo. Isso poderá relegar sistemas caros e complexos, como o radar, a funções meramente coadjuvantes.

Atualmente, o GBAS encontra-se devidamente certificado pela FAA - Federal Aviation Administration e pela JAA - Joint Aviation Authority, respectivamente as autoridades aeronáuticas dos Estados Unidos e da Comunidade Européia, e alguns aeroportos na América do Norte e na Europa já operam o GBAS. Por enquanto, o GBAS foi certificado para aproximações de precisão Categoria I, que exige teto mínimo de 200 pés e visibilidade horizontal de 800 metros, mas futuramente poderá ser certificado para Categorias II e III, cujos mínimos meteorológicos são sensivelmente menores.

O Brasil está adotando, a partir desse ano de 2012, o sistema CNS/ATM (Communication, Navigation and Surveillance/Air Traffic Management), que será, em breve, o sistema padrão de navegação, comunicação e vigilância do espaço aéreo mundial. Nesse ambiente, o sistema GBAS começa a despontar com substituto do ILS e outros sistemas de navegação até agora em uso.

Transmissor de VDB, em VHF

O DECEA - Departamento de Controle do Espaço Aéreo, do Comando da Aeronáutica, adquiriu um sistema GBAS certificado pela FAA dos Estados Unidos, e o instalou, de forma experimental, no Aeroporto Internacional do Galeão, no Rio de Janeiro, em 2011. Tal instalação visa certificar o GBAS para uso nos aeroportos brasileiros, para complementar ou mesmo substituir os ILS.

Como é um país tropical, o território brasileiro está sujeito a fenômenos de interferência ionosférica muito mais intensos que os países situados em latitudes mais altas. A instalação experimental no Galeão vai definir padrões de utilização e segurança do GBAS em latitudes baixas, em um prazo de poucos anos.

O Tenente-Coronel Aviador Ricardo Elias Consedey, Chefe da Divisão de Gerenciamento doe Navegação Aérea, do Subdepartamento de Operações do DECEA, afima: "Na nossa região, um dos principais distúrbios da ionosfera – conhecido como Irregularidade Equatorial ou Bolhas de Plasma – caracteriza-se pelo deslocamento das chamadas ‘bolhas’ de baixa ionização'; elas podem provocar atrasos no sinal do satélite, gerando erro no cálculo da posição GPS. O Brasil, como pioneiro na implementação deste tipo de tecnologia nas regiões geoequatoriais, tem o desafio de investigar o impacto dos fenômenos ionosféricos da área nos sinais de navegação transmitidos pelo GBAS. Para tanto, a estação será submetida a testes de desempenho durante o ápice do ciclo de atividade solar – que ocorrerá nos próximos anos – de modo a garantir a segurança de sua utilização”, afirma o oficial.

Tendo em vista o contínuo crescimento do tráfego aéreo no Brasil, é de se esperar, em médio prazo, a certificação do GBAS para a maioria dos aeroportos brasileiros, alguns dos quais atualmente nem têm ILS, e que sofrem com atrasos e cancelamentos de voos por condições meteorológicas desfavoráveis.

 Fontes: ICAO, NASA, DECEA, site Asas Brasil, NEC