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Simulador de Voo antigo: como funcionava?

Em tempos em que o Microsoft Flight Simulator 2020 traz uma experiência ultrarrealista para a casa dos apaixonados por aviação (a não ser que você só consiga rodar jogos para PC fraco), antigamente o poder da simulação e do Simulador de Voo era infinitamente mais limitado.

Ainda que primitivo, esse era um aparato necessário no processo de treinamento dos pilotos e também na criação e padronização de vários sistemas e procedimentos que hoje nos parecem naturais. Nesse post, vamos mostrar um pouco como eram os simuladores de voo antigos.

O que é um Simulador de Voo?

O simulador de voo é o meio através do qual os pilo­tos apreendem todo o procedimento necessário para a pilotagem dos aviões modernos, sem ter que dei­xar o solo nem colocar seus instrumentos, o aparelho e a si mesmo em risco.

Quando o piloto está na cabine de comando de um simulador desse tipo, ele “pilota” uma réplica exata dos controles e instrumentos de um avião de verdade, tendo à sua frente uma projeção deta­lhada da área que “sobrevoa”.

Durante o exercício de treinamento, o piloto controla o simulador exatamente como faria num aparelho real, encontrando virtualmente todas as possíveis situações de voo, inclusive imprevistos, como tempestades, ne­voeiros, turbulência do ar e defeitos no motor ou no sis­tema do aparelho. O piloto não se restringe à interpre­tação visual: a fuselagem do simulador está montada em uma suspensão hidráulica ou, nos sistemas maiores, suspensa em uma espécie de quadro, a fim de propor­cionar as mesmas variações de movimento que o piloto teria num avião real.

Vista do painel de comando em um simulador do Lockheed L-1011 TriStar, mostrando a aproximação de pista projetada numa tela plana. O filme colorida torna a cena ainda mais real (veja sobre os tipos de simulação antigos mais abaixo).

O ruído do motor e outros sons produzidos pelo aparelho também são fielmente repro­duzidos, a fim de que o realismo seja completo. O sis­tema é totalmente controlado por computador — o que na época era um sistema digital de alta velocidade.

Os simuladores de voo são usualmente empregados na adaptação de tripulações, ou seja, no treinamento de equipes inteiras na operação de tipos de aviões com os quais elas nunca trabalharam antes. Já nos anos 1980 o trei­namento se completava em apenas 3 ou 4 horas de voo nos aparelhos reais, sendo os restantes 80% dos treina­mentos realizados em simuladores.

Parte de um sistema de visualização em tela de TV a cores, em circuito fechado: maquete do solo e guindaste para transporte da câmera (veja mais sobre os principais métodos de simulação antigos abaixo).

As fuselagens dos simuladores são construídas exata­mente dentro das especificações das fuselagens dos apa­relhos reais, com maior rigidez estrutural, a fim de que o conjunto possa ser montado na moldura de suspensão. A maior parte do equipamento da cabine de comando que guarnece a fuselagem é composta de peças verda­deiras, obtidas junto aos fabricantes.

Os controles de voo, manches, manetes, pedestal e to­dos os outros dispositivos que necessitam de esforço para serem movidos estão montados em uma armação que faz parte da base da fuselagem. Proporcionam uma simulação exata quanto à manipulação de controles, tanto constante quanto variada. Como num aparelho de verdade, as alavancas do manche necessitam de uma força de impulso inicial para serem postas em movi­mento, e de fricção subsequente, conforme vão sendo movimentadas. Além disso, os controles de voo têm uma característica de variação de carga muito real, de acordo com a velocidade do avião que está sendo simu­lado. Macacos hidráulicos possibilitam esses efeitos.

Simulador usado para treinamento dos pilotos do Tristar, um antigo trimotor comparado ao MD-11. O abrigo branco tem em seu interior um sistema de visualização em tela e a cabine de comando, montados numa base que se apoia sobre seis eixos de movimentação.

O instrutor dispõe de um ponto de controle na tra­seira da cabine de comando. Dali, ele estabelece as con­dições de voo, selecionando-as a partir de uma lista de exercícios de treinamento pré-programados, podendo monitorizar o programa constantemente por meio de uma tela. O instrutor pode ainda gravar e reproduzir novamente partes de um exercício de treinamento, veri­ficar o voo todo ou demonstrar, por meio do simulador, de que forma um piloto experiente conseguiu enfrentar determinada situação. Em vez de se usar comunicação direta entre o instrutor e o aluno, pode-se simular o auxílio por rádio, para levantamento de voo, seleção de cursos, aterrissagens e mensagens gravadas de torres de controle e estações localizadas em terra, a fim de que a simulação do voo pareça mais real.

Os simuladores de voo baseados em computadores digitais

Diagrama da instalação completa de simulação, com sistema de movimentação a seis eixos. A parta da fuselagem é suspensa da base por acionadores hidráulicos que produzem os efeitos de movimentação. Os acionadores são operados pela unidade de controle de movimentos de voo, subordinada, por sua vez, ao computador. Os efeitos visuais eram transmitidos por uma câmera de TV que percorria a maquete, na extremidade da instalação, projetando imagens numa tela localizada diante da unidade da fuselagem.

O simuladores de voo antigos já utilizavam computa­dores digitais para lidar com a enorme quantidade de informações que têm de ser armazenadas e tornadas instantaneamente disponíveis no momento em que se­jam necessárias. Esses computadores são aparelhos que operam a altíssimas velocidades e que podem realizar, em tempo real, os cálculos matemáticos necessários para que o voo pareça real.

Os dados necessários ao apa­relho são convertidos em programas de computador, em geral perfurados em fita de papel e depois carregados na memória do computador (é, meus amigos, nada de arquivos digitais na época). É preciso converter os si­nais analógicos para a forma digital e vice-versa, o que é efetuado pela interface do equipamento.

Qualquer ação da tripulação de bordo, como por exemplo o posicionamento do altímetro, é um evento físico que vai gerar um sinal analógico, convertido pos­teriormente em sinal digital, de forma que o computa­dor possa processá-lo.

O resultado do processamento tem que ser reconvertido a sinal analógico, que será usado a fim de ativar os instrumentos adequados do painel de voo. Essas conversões são feitas quase que si­multaneamente, para garantir o realismo, razão por que se usam unidades de interface de estado sólido, ca­pazes de executar vinte conversões por segundo.

Cockpit de um simulador de voo antigo em comparação com um simulador de voo atual.

O corpo humano é extremamente sensível a mudan­ças de direção e velocidade, sendo essencial dar ao pi­loto a sensação de movimento no simulador, a fim de tornar seu treinamento mais completo. Obtém-se esse resultado adaptando-se a cabine de simulação a um sis­tema gerador de movimentos, que reproduz todos os efeitos sentidos dentro de uma unidade de voo. Cada um desses efeitos resulta de uma série de macacos hi­dráulicos diferentes que movimentam a cabine. Os sis­temas mais modernos da época proporcionavam três tipos de rota­ção e três tipos de deslocamento.

Os movimentos de rotação consistem em inclinação vertical, inclinação la­teral e guinada de lado a lado; os deslocamentos são a aceleração (movimento para a frente e para trás), salto (para cima e para baixo) e o escorregamento (deslizamento lateral). Devido ao peso e às dimensões das cabines de comando, adicionados à plataforma de movimentação na qual a cabine e o sistema de visualização estão montados, utilizam-se mecani­smos auxiliares de impulsionamento e servo-mecani­mos poderosos, capazes de controlar até 40 toneladas.

Simulador de voo por maquete tridimensional

Havia, habitualmente, dois tipos principais de sistemas visualização em uso, e mais um terceiro, cuja importância ainda estava crescendo. O mais popular era o sistema de televisão a cores, de circuito fechado, no qual a câmara visualizava a maquete tridimensional de uma paisagem, através de uma sonda óptica que a vai percorrendo, de forma a simular o voo de um avião so­bre ela, em resposta a sinais emitidos pelo computador.

Simulador de voo por reprodução audiovisual

O segundo sistema, em ordem de importância, usa fil­mes coloridos tirados do alto, reproduzindo rotas espe­ciais. Técnicas de projeção avançadas permitem que a imagem seja distorcida de forma a simular movimenta­ção em torno da linha da rota gravada, bem como uma variação da “velocidade”. Ambos os sistemas podem ser usados na simulação de voos noturnos e diurnos.

Simulador de voo por computador

O terceiro sistema, então conhecido como Imagem Gerada por Computador (IGC), fazia mudar continuamente o mo­delo da cena, armazenado no computador, de forma a corresponder à posição simulada, bem como à altitude e à velocidade teóricas do aparelho, conforme estas vão mudando. A imagem era mostrada ao piloto por meio de um visor a tubo de raios catódicos (mesmo sistema de tela de TV). No inicio do uso dessa tecnologia, havia uma limitação e os únicos sistemas IGC fabri­cados para uso comercial visualizam cenas noturnas.

O simulador de voo em casa

Jogar Flight Simulator 2020

É impressionando como a tecnologia avançou e o que antes era algo ainda engatinhando hoje podemos contar no conforto de nossas casas. A qualidade da simulação avançou muito e hoje um jogo que pode ser comprado por qualquer pessoa tem a qualidade de um simulador de voo centenas de vezes superior aos primeiros modelos, que formaram milhares de pilotos para o céu.

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