chieftan cessna
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Mini-curso: Ferramentas de análise de Ensaios em Voo aplicadas a acidentes aeronáuticos. Joaquim Neto Dias – 1º Ten Eng Instituto de Pesquisas e Ensaios em Voo - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 12 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Objetivos • Apresentar os aspectos técnicos mais relevantes que contribuíram para o acidente com a aeronave LET-410 PR-NOB em Recife, em 13 de julho de 2011; • Compreender os aspectos mais relevantes do voo em condição monomotor (desempenho e qualidades de voo); • Apresentar a sequência de investigação aeronáutica aplicada ao acidente do LET-410; • Identificar os aspectos da pilotagem com motor em pane mais críticos neste acidente. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 13 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Roteiro • Apresentação dos dados/vídeo do FDR • Hipóteses levantadas • Características do voo com tração assimétrica: • Desempenho • Qualidades de voo (QDV) • Análise dos dados do FDR • Análise das hipóteses • Considerações adicionais • Conclusões - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 14 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Aviso à audiência: “Esta análise não complementa nem contradiz o Relatório Final da investigação divulgado pelo CENIPA (Centro de Investigação e Prevenção de Acidentes Aeronáuticos). Este trabalho concentra-se em mostrar como foram feitas as análises técnicas conduzidas pelo Instituto de Pesquisas e Ensaios em Voo (IPEV), em apoio prestado ao CENIPA durante a investigação, de modo que as conclusões deste trabalho estão em consonância com aquelas apresentadas no Relatório Final.” - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 15 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Histórico do acidente: Às 6h50min, a aeronave decolou da pista 18 de SBRF (Aeroporto dos Guararapes – Gilberto Freyre, em Recife – PE) com destino à SBNT (Aeroporto Augusto Severo, em Natal – RN), com dois tripulantes e quatorze passageiros a bordo. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 16 de 843 - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Histórico do acidente: Aproximadamente 14 segundos após o “lift-off”, houve falha do motor esquerdo 14s - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 17 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Histórico do acidente: Após o cruzamento da cabeceira oposta, o copiloto informou que a aeronave regressaria para pouso, preferencialmente na pista 36, e pediu pista livre. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 18 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Histórico do acidente: A aeronave desviou a trajetória para a esquerda, ultrapassou a linha do litoral e, em seguida, a cerca de 400 ft de altitude, iniciou uma curva de retorno pela direita, sobre o mar. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 19 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Histórico do acidente: Após, aproximadamente, 90 de curva, ao chegar próximo à linha do litoral, a aeronave reverteu a inclinação, iniciando uma curva pela esquerda, afastando-se da linha do litoral. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 20 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Histórico do acidente: Após cerca de 270 de curva, nivelou as asas, aproando a área do aeroporto, tendo o co-piloto informado, ainda antes de cruzar a linha do litoral, que faria um pouso de emergência na praia. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 21 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Reconstituição com dados do FDR: - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 22 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 23 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Hipóteses levantadas Apesar da falha do motor número 1 após a decolagem, a aeronave LET-410 é certificada para o voo com apenas um motor operante, conforme os requisitos aplicáveis do FAR 23. Hipóteses levantadas: 1) Erro na configuração da aeronave, uma vez que os flapes não foram recolhidos durante todo o voo. 2) Erro no procedimento de emergência, tendo em vista que a aeronave não atingiu a altura de 1.500 pés AGL previstos pelo Manual de Voo em caso de falha de um motor após a decolagem. 3) Perda de controle em voo, o que teria impedido o retorno ao aeroporto. 4) Falha no funcionamento do Auto Bank Control (ABC), que melhora o controle direcional da aeronave em caso de falha de motor. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 24 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Informações sobre a aeronave • Bimotor turbo-hélice; • Hélices penta-pá; • Potência de 751 HP; • Fabricado pela Let Aircraft, da República Tcheca; • Configuração de asas altas; • Capaz de operar em pistas curtas; • Capacidade para 19 passageiros; • Largamente utilizado em todo o mundo, principalmente nas rotas regionais; • Cerca de 1.100 aeronaves produzidas. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 25 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Desempenho do voo monomotor Enquanto a tração que impulsiona a aeronave é reduzida à metade, a razão de subida da aeronave é reduzida a apenas 10% ou 20% daquela em condição bimotora, devido a: • Ângulos de derrapagem; - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 26 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Desempenho do voo monomotor Enquanto a tração que impulsiona a aeronave é reduzida à metade, a razão de subida da aeronave é reduzida a apenas 10% ou 20% daquela em condição bimotora, devido a: • Ângulos de derrapagem; V - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 27 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Desempenho do voo monomotor Enquanto a tração que impulsiona a aeronave é reduzida à metade, a razão de subida da aeronave é reduzida a apenas 10% ou 20% daquela em condição bimotora, devido a: • Ângulos de derrapagem; • Deflexão de superfícies de comando; - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 28 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Desempenho do voo monomotor Enquanto a tração que impulsiona a aeronave é reduzida à metade, a razão de subida da aeronave é reduzida a apenas 10% ou 20% daquela em condição bimotora, devido a: • Ângulos de derrapagem; • Deflexão de superfícies de comando; • Dependendo da velocidade e da configuração da aeronave, a razão de subida pode ser anulada ou tornarse negativa: VZ = T −D ⋅V W •T é a tração do(s) motor(es); •D é o arrasto da aeronave; •W é o peso; •V é a velocidade de voo. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 29 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Desempenho do voo monomotor Enquanto a tração que impulsiona a aeronave é reduzida à metade, a razão de subida da aeronave é reduzida a apenas 10% ou 20% daquela em condição bimotora, devido a: • Ângulos de derrapagem; • Deflexão de superfícies de comando; • Dependendo da velocidade e da configuração da aeronave, a razão de subida pode ser anulada ou tornarse negativa: T, D T −D VZ = ⋅V W Arrasto Bimotor Excesso de potência Velocidade de voo - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 30 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Desempenho do voo monomotor Enquanto a tração que impulsiona a aeronave é reduzida à metade, a razão de subida da aeronave é reduzida a apenas 10% ou 20% daquela em condição bimotora, devido a: • Ângulos de derrapagem; • Deflexão de superfícies de comando; • Dependendo da velocidade e da configuração da aeronave, a razão de subida pode ser anulada ou tornarse negativa: T, D T −D VZ = ⋅V W Arrasto Bimotor Mono Excesso de potência Velocidade de voo - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 31 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Desempenho do voo monomotor Enquanto a tração que impulsiona a aeronave é reduzida à metade, a razão de subida da aeronave é reduzida a apenas 10% ou 20% daquela em condição bimotora, devido a: • Ângulos de derrapagem; • Deflexão de superfícies de comando; • Dependendo da velocidade e da configuração da aeronave, a razão de subida pode ser anulada ou tornarse negativa: Razão de subida T −D VZ = ⋅V W Bimotor Mono Velocidade de voo - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 32 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Desempenho do voo monomotor Bimotores a pistão Normal (ft/min) Beech Baron 58 1.694 Beech Duke 1.601 Beech Queen Air 1.275 Cessna 310 1.495 Cessna 340 1.500 Cessna 402B 1.610 Cessna 421B 1.850 Piper Aztec 1.490 Piper Navajo Chieftain 1.390 Piper Pressurized Navajo 1.740 Piper Seneca 1.860 Média 1.591 Mono (ft/min) 382 307 210 327 250 225 305 240 230 240 190 264 - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 33 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Perda (%) 80,70 80,82 83,53 78,13 83,33 86,02 83,51 83,89 83,45 86,21 89,78 83.58 Desempenho do voo monomotor Bimotores turbo-hélice Beech King Air 90 Mitsubishi MU2-J Rockwell Commander 690A Swearingen Merlin III Média Normal (ft/min) 1.870 2.690 Mono (ft/min) 470 845 Perda (%) 74,87 68,59 2.849 893 68,66 2.530 620 75,49 2.485 707 71,90 - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 34 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Desempenho do voo monomotor Bimotores a jato Cessna Citation Falcon F Falcon 10 Gates Learjet 24D Grumman Gulfstream II Hawker Siddeley HS 125-600 IAI 1123 Westwind Rockwell Sabre 75A Média Normal (ft/min) 3.100 3.300 6.000 6.800 4.350 Mono (ft/min) 800 800 1.500 2.100 1.525 Perda (%) 74,19 75,76 75,00 69,12 64,94 3.550 663 81,32 4.040 4.300 4.430 1.100 1.100 1.200 72,77 74,42 73,44 - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 35 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Qualidades de voo em condição mono Condição inicial: • Voo reto e nivelado • Equilíbrio de forças e momentos que agem na aeronave. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 36 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Qualidades de voo em condição mono Após uma falha repentina do motor esquerdo, a tração T no motor direito naturalmente gera um momento de guinada MT à esquerda: Assimetria de tração; Desequilíbrio de momentos. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 37 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Qualidades de voo em condição mono Para contrariar este momento de guinada, o piloto deve aplicar uma deflexão de leme δr à direita: Novo equilíbrio de momentos; A deflexão de leme gera uma força lateral na empenagem vertical. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 38 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Qualidades de voo em condição mono A força lateral gerada no estabilizador vertical Fδr não é equilibrada por nenhuma força: Necessidade de criar derrapagem, de modo a evitar que aeronave comece a derivar à esquerda. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 39 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Qualidades de voo em condição mono Aplicando-se mais deflexão de pedal, a aeronave adquire um ângulo de derrapagem β que gera uma componente de força lateral Fβ na fuselagem. A aeronave conseguirá voar em linha reta, porém em voo derrapado com as asas niveladas. Para uma dada velocidade, existe uma deflexão de pedal aplicada pelo piloto que permitirá atingir o equilíbrio. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 40 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Qualidades de voo em condição mono Equilíbrio depende de dois fatores que se opõem: capacidade do motor de gerar guinada (MT) e capacidade da aeronave de gerar momento contrário com aplicação de leme (Mδr). Momento propulsivo: M T = Tração x Braço M T = T x yT yT (constante) - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 41 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Qualidades de voo em condição mono Equilíbrio depende de dois fatores que se opõem: capacidade do motor de gerar guinada (MT) e capacidade da aeronave de gerar momento contrário com aplicação de leme (Mδr). Momento propulsivo: M M T = Tração x Braço M T = T x yT MT (hélice) MT (jato) V - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 42 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Qualidades de voo em condição mono Equilíbrio depende de dois fatores que se opõem: capacidade do motor de gerar guinada (MT) e capacidade da aeronave de gerar momento contrário com aplicação de leme (Mδr). Momento aerodinâmico: M Mδr aumenta com o quadrado da velocidade de voo e com a própria deflexão do pedal: Máx δr δr=10 δr=5 M δr ∝ V 2 , δr V - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 43 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Qualidades de voo em condição mono Comparando-se os dois gráficos (para o caso de aeronave a hélice apenas): M M T M MT (hélice) Mδr (máxima deflexão) δr=10 δr=5 V M Máx δr δr=10 δr=5 V Quanto menor a velocidade, maior a deflexão de pedal V de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitosnecessária. - - - - Anais do 7º Simpósio Reservados - Página 44 de 843 - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Qualidades de voo em condição mono Comparando-se os dois gráficos (para o caso de aeronave a hélice apenas): M M T M MT (hélice) Mδr (máxima deflexão) V M Máx δr δr=10 δr=5 VMCA V V - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 45 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Conceito de Vmca Haverá uma velocidade limite em que o equilíbrio é obtido com deflexão total de comando, abaixo da qual não é mais possível manter o rumo. M MT (hélice) Qualquer nova redução de velocidade causará uma guinada para o lado do motor inoperante, acompanhada de um rolamento, ambos involuntários. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 46 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Mδr (máxima deflexão) VMCA V Efeito da inclinação lateral Ainda é possível obter equilíbrio com uma velocidade menor rolando-se a aeronave para o lado do motor operante (pequenos ângulos – até 5 ou 10 ). Excesso de comando direcional e a aeronave guinará para o lado do motor operante. Pode-se então: 1) Reduzir a deflexão de pedal; ou 2) Reduzir a velocidade de voo, mantendo batente de leme. A rigor, para cada valor de inclinação lateral, haverá uma nova Vmca. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 47 de 843 - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Efeito da inclinação lateral Os requisitos de certificação permitem que a aeronave seja inclinada lateralmente em até 5 , durante os ensaios de Vmca. Outro efeito da inclinação lateral: redução do ângulo de derrapagem. O vento relativo lateral passa a incidir de baixo para cima na aeronave, transformando o ângulo de derrapagem em ângulo de ataque. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 48 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Três principais casos de equilíbrio Dentre todas as combinações de equilíbrio possíveis, três são notáveis: 1) Asas niveladas; 2) Pequena inclinação lateral (para o lado do motor operante), gerando derrapagem muito próxima de zero; 3) Força nos pedais nula. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 49 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Três principais casos de equilíbrio Asa niveladas φ = 5° Pedais livres Ângulo de derrapagem 8° 2-3º 15-20° Inclinação lateral 0° 5° >20° Força requerida no pedal 50 kgf 35 kgf 0 kgf Valor da Vmca 85 kt 80 kt <80 kt 100 ft/min 150 ft/min -100 ft/min Razão de subida - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 50 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Análise dos dados do FDR Durante a investigação, solicitou-se ao fabricante da aeronave o valor de razão de subida nas seguintes condições: • • • • • • Peso: Maximum take-off weight Posição dos flapes: Flaps 18º (posição de decolagem) Motores: motor esquerdo inoperante Altitude: nível do mar Temperatura: 23ºC Ajuste altimétrico: 1015 hPa - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 51 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Análise dos dados do FDR 120 100 80 Vc (kt) Nestas condições, considerando uma falha do motor esquerdo após a velocidade de decisão (V1), a razão de subida da aeronave na V2 (92 kt) seria de 1,03 m/s = 203 ft/min. 60 40 20 0 400 200 - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos ReservadosTempo - Página 52 de 843 - - - (HH:MM:SS) SSV 2014 – São José dos Campos, SP 06:54:40 06:54:20 06:54:00 06:53:40 06:53:20 06:53:00 06:52:40 06:52:20 06:52:00 06:51:40 06:51:20 06:51:00 06:50:40 06:50:20 06:50:00 0 06:49:40 A aeronave passa a voar em velocidades perigosamente baixas: Vmca = 84 kt Vestol = 75 kt 600 Altitude (ft) A aeronave é capaz de ganhar energia até 400 ft. Análise dos dados do FDR Por que a aeronave ganhou energia até certo ponto e depois foi incapaz de manter esta condição? Após o pico de altitude (400 ft), vários fatos aconteceram: • o motor esquerdo (em pane) foi cortado; • a aeronave entrou em curva; • o Auto Bank Control (ABC) passou a atuar no lado direito; • a aeronave chegou a voar em velocidades inferiores à VMCA. Cada um destes acontecimentos influenciou em maior ou menor grau o desempenho e o controle da aeronave. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 53 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Análise dos dados do FDR Dentre as hipóteses aventadas, surgiram: 1) Erro na configuração da aeronave, uma vez que os flapes não foram recolhidos durante todo o voo. Segundo o Manual de Voo, o procedimento de pane monomotor após a decolagem previa o recolhimento dos flapes após atingir 400 ft AGL (Above Ground Level). Entretanto, os flapes permaneceram na posição de decolagem durante todo o voo. Com flapes baixados, a aeronave tem um acréscimo de arrasto, o que pode dificultar o ganho de energia. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 54 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Análise dos dados do FDR Dentre as hipóteses aventadas, surgiram: 2) Erro na execução do procedimento de emergência. A aeronave não atingiu a altura de 1.500 ft AGL previstos pelo Manual de Voo em caso de falha de um motor após a decolagem. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 55 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Análise dos dados do FDR Dentre as hipóteses aventadas, surgiram: 3) Falha no funcionamento do sistema automático de controle de inclinação lateral (ABC). Em caso de pane no motor esquerdo, este sistema deflete automaticamente uma pequena superfície no extradorso da asa direita, semelhante a um spoiler, de modo a reduzir o momento de guinada e de rolamento à esquerda que sucedem a perda do motor. Deste modo, minimiza a possibilidade de perda de controle direcional da aeronave em caso de falha de motor. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 56 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Análise dos dados do FDR Dentre as hipóteses aventadas, surgiram: 3) Falha no funcionamento do sistema automático de controle de inclinação lateral (ABC). Em condições normais, este sistema atua quando o torque do motor cai rapidamente enquanto a manete de potência está em posição avançada, o que configuraria pane do motor. O Manual de Voo prevê que a superfície seja recolhida ao atingir 200 ft AGL, uma vez que sua abertura acarreta aumento do arrasto. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 57 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Análise dos dados do FDR Dentre as hipóteses aventadas, surgiram: 3) Falha no funcionamento do sistema automático de controle de inclinação lateral (ABC). 120 100 80 Vc (kt) No caso em análise, o ABC só atuou quando a aeronave já estava a 400 ft AGL; 60 ABC aberto 40 20 0 600 Altitude (ft) Além disso, continuou ativado durante todo o voo. 400 200 - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 58 de 843 - - - - Tempo (HH:MM:SS) SSV 2014 – São José dos Campos, SP 06:54:40 06:54:20 06:54:00 06:53:40 06:53:20 06:53:00 06:52:40 06:52:20 06:52:00 06:51:40 06:51:20 06:51:00 06:50:40 06:50:20 06:50:00 06:49:40 0 Análise dos dados do FDR Dentre as hipóteses aventadas, surgiram: 4) Excesso de peso. O Manifesto de Carga do voo tinha como peso máximo 6.600 kgf, quando na verdade, segundo o Manual de Voo, a aeronave estaria restrita a 6.430 kgf. A aeronave decolou com 6.500 kgf, estando 70 kgf acima do limite real. 5) Perda de controle em voo. Havendo perda de controle em voo, seja por estol ou por perda de controle direcional, o impacto com o solo seria inevitável devido à baixa altitude de voo, impedindo o retorno ao aeroporto. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 59 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Análise das hipóteses 1) Erro na configuração da aeronave (flapes). Pelos dados do FDR, vê-se que a aeronave é capaz de ganhar energia até a altitude de 400 ft, mesmo com os flapes baixados. Assim, esta configuração não foi responsável pela perda de energia subsequente. 2) Erro na execução do procedimento de emergência. Tendo em vista a intenção da tripulação de pousar na cabeceira oposta, não faria sentido subir até 1.500 ft. Da mesma forma, não seria necessário recolher os flapes, pois logo em seguida seria necessário baixá-los para o pouso. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 60 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Análise das hipóteses 3) Falha no funcionamento do sistema automático de controle de inclinação lateral (ABC). 120 100 80 Vc (kt) O fato de o ABC não funcionar no instante da falha prejudicou momentaneamente o controle da aeronave. 60 ABC aberto 40 20 0 600 Altitude (ft) O atraso no funcionamento deve estar relacionado ao fato de haver tração residual no motor em falha. FEATHER 400 200 - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 61 de 843 - - - - Tempo (HH:MM:SS) SSV 2014 – São José dos Campos, SP 06:54:40 06:54:20 06:54:00 06:53:40 06:53:20 06:53:00 06:52:40 06:52:20 06:52:00 06:51:40 06:51:20 06:51:00 06:50:40 06:50:20 06:50:00 06:49:40 0 Análise das hipóteses 3) Falha no funcionamento do sistema automático de controle de inclinação lateral (ABC). Segundo dados do fabricante, a abertura do ABC acarretou uma redução na razão de subida em 0,1 m/s até o final do voo, o que equivale a uma perda de 20 ft/min. Cerca de 12s depois, o motor esquerdo foi finalmente embandeirado, acarretando perda de tração residual. Com isso, o fabricante afirma que 0,8 m/s de razão de subida foram perdidos. Entretanto, esta tração adicional não estava contabilizada na previsão de 1,03 m/s (203 ft/min). Portanto, a aeronave ainda teria razão de subida positiva de: (203 – 20) = 183 ft/min. O ABC, sozinho, não explica a perda de desempenho. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 62 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Análise das hipóteses 4) Excesso de peso. Ainda segundo o fabricante da aeronave, o excesso de peso na decolagem acarretaria uma perda de 0,2 m/s na razão de subida, ou cerca de 40 ft/min. Com isso, verifica-se que a razão disponível para a aeronave, neste momento, é de: 203 - 20 - 40 = 143 ft/min. Portanto, apenas os fatores avaliados até agora não justificam a perda de energia. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 63 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Análise das hipóteses 5) Perda de controle em voo. Há dois casos a serem considerados: • Perda de controle no eixo longitudinal (estol a baixa altura); e • Perda de controle direcional (voo abaixo da Vmca). Longitudinal: Com relação à perda de controle no eixo longitudinal, segundo o Manual de Voo a velocidade de estol seria de 76 kt. A aeronave permaneceu acima de 76 kt quase sempre, com exceção dos últimos segundos. A perda de altitude foi gradual até o impacto, de onde se conclui que não ocorreu estol na fase intermediária do voo. Se tivesse havido estol, a aeronave perderia altitude rapidamente e provavelmente colidiria com o solo, pois a baixa altitude não permitiria a recuperação. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 64 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Análise das hipóteses 120 5) Perda de controle em voo. 100 Direcional: Vmca do Manual 60 40 20 0 600 Altitude (ft) Com relação à perda de controle direcional, segundo Manual de Voo, a VMCA com flapes 18 seria de 84 kt. A aeronave atingiu velocidades bem mais baixas que 84 kt, sem perder o controle direcional, o que não significa que o Manual de Voo esteja incoerente. Vc (kt) 80 400 200 - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 65 de 843 - - - Tempo (HH:MM:SS) SSV 2014 – São José dos Campos, SP 06:54:40 06:54:20 06:54:00 06:53:40 06:53:20 06:53:00 06:52:40 06:52:20 06:52:00 06:51:40 06:51:20 06:51:00 06:50:40 06:50:20 06:50:00 06:49:40 0 Análise das hipóteses 5) Perda de controle em voo. Direcional: Os regulamentos permitem que a VMCA seja definida a critério do fabricante com inclinação lateral máxima de 5 . O voo abaixo desta velocidade somente foi possível devido ao excesso de inclinação lateral e de derrapagem na segunda metade do voo. 81 kt - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 66 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Análise das hipóteses 5) Perda de controle em voo. Direcional: Além disso, visualizando-se a trajetória de voo, vê-se que a aeronave foi capaz de manter voo reto na fase final do voo. Ou seja, se tivesse havido perda de controle direcional, a aeronave gradualmente iniciaria uma curva à esquerda. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 67 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Análise das hipóteses 5) Perda de controle em voo. Direcional: Dessa forma, conclui-se que a perda gradual de energia não foi causada por nenhum tipo de perda de controle em voo. Entretanto, o voo em velocidades abaixo da Vmca levanta outras suspeitas. O excesso de inclinação lateral de asas não é permitido pelos regulamentos de certificação porque normalmente acarreta excesso de derrapagem, comprometendo o desempenho em subida. O ângulo de derrapagem é um parâmetro que não consta no FDR, devendo ser estimado a partir de outras informações. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 68 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Influência do ângulo de derrapagem Para a condição de asas niveladas (ou pequenas inclinações laterais): O ângulo de derrapagem é dado pela diferença entre o rumo e a proa da aeronave: Rumo: direção da trajetória do CG da aeronave. Proa: direção para a qual aponta o nariz da aeronave. Se a proa da aeronave coincidir com o seu rumo, significa que o seu vetor velocidade está alinhado com a fuselagem, ou, em outras palavras, que a derrapagem é nula. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 69 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP β<0 Influência do ângulo de derrapagem Com as informações de latitude e longitude, é possível calcular o rumo em relação ao solo. Ou seja, em que direção estava se deslocando o centro de gravidade da aeronave. Entretanto, a informação disponível no FDR é de proa magnética, que é diferente da proa verdadeira (ou geográfica) devido à declinação magnética. A declinação magnética em Recife na data do acidente era de 22 20’. Portanto: β = (Rumo + 22°20') − ψ - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 70 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP β = (Rumo + 22°20') − ψ Derrapagem estimada (º) Ângulos de rumo e proa (º) Influência do ângulo de derrapagem 300 200 100 Rumo + declinação Proa magnética 0 -100 20 0 - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 71 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Hora (HH:MM:SS) 06:54:40 06:54:20 06:54:00 06:53:40 06:53:20 06:53:00 06:52:40 06:52:20 06:52:00 06:51:40 06:51:20 06:51:00 06:50:40 06:50:20 06:50:00 06:49:40 -20 Derrapagem estimada (º) Ângulos de rumo e proa (º) 300 200 2 100 1 Rumo + declinação Proa magnética 0 4 -100 20 3 0 06:54:40 06:54:20 06:54:00 4 06:53:40 06:53:20 06:53:00 3 06:52:40 06:52:20 06:52:00 06:51:40 06:51:20 2 06:51:00 06:50:20 06:50:00 06:49:40 06:50:40 1 -20 Hora (HH:MM:SS) Trechos 1 e 2: Durante o trecho de voo desde a decolagem até a primeira curva à direita, verifica-se que a aeronave consegue zerar a derrapagem, mantendo cerca de 5º de rolamento- -à- - Anais direita. do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 72 de 843 - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Derrapagem estimada (º) Ângulos de rumo e proa (º) 300 200 2 100 1 Rumo + declinação Proa magnética 0 4 -100 20 3 0 06:54:40 06:54:20 06:54:00 4 06:53:40 06:53:20 06:53:00 3 06:52:40 06:52:20 06:52:00 06:51:40 06:51:20 2 06:51:00 06:50:20 06:50:00 06:49:40 06:50:40 1 -20 Hora (HH:MM:SS) Trecho 3: Com a decisão de interromper a curva à direita e curvar à esquerda, a inclinação lateral é revertida para a esquerda (cerca de -10º). Como o motor operante gera guinada à esquerda naturalmente, houve alívio da deflexão de - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 73 de 843 - - - pedal. SSV 2014 – São José dos Campos, SP Derrapagem estimada (º) Ângulos de rumo e proa (º) 300 200 2 100 1 Rumo + declinação Proa magnética 0 4 -100 20 3 0 06:54:40 06:54:20 06:54:00 4 06:53:40 06:53:20 06:53:00 3 06:52:40 06:52:20 06:52:00 06:51:40 06:51:20 2 06:51:00 06:50:20 06:50:00 06:49:40 06:50:40 1 -20 Hora (HH:MM:SS) Trecho 3: Entretanto, permitiu-se que a aeronave desenvolvesse derrapagem excessiva neste momento (oscilando em torno de 10-15º, vento relativo da direita). - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 74 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Derrapagem estimada (º) Ângulos de rumo e proa (º) 300 200 2 100 1 Rumo + declinação Proa magnética 0 4 -100 20 3 0 06:54:40 06:54:20 06:54:00 4 06:53:40 06:53:20 06:53:00 3 06:52:40 06:52:20 06:52:00 06:51:40 06:51:20 2 06:51:00 06:50:20 06:50:00 06:49:40 06:50:40 1 -20 Hora (HH:MM:SS) Trecho 4: Apesar de estar em voo retilíneo e controlado, a aeronave está com derrapagem excessiva (entre 10 e 20 ), o que degrada o seu desempenho. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 75 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Influência do ângulo de derrapagem Segundo o fabricante, com 8º de derrapagem e 5º de leme, a perda de razão de subida é de 80 ft/min, enquanto com 13º de derrapagem e 0º de leme, a perda de razão de subida é de 250 ft/min, que era a condição mais aproximada da aeronave neste momento. Nestas condições, a razão de subida remanescente seria negativa, acarretando perda de energia: 203 ft/min - 20 ft/min Condição nominal ABC aberto - 40 ft/min - 250 ft/min Excesso de peso Excesso de derrapagem = -110 ft/min Razão de descida - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 76 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Considerações adicionais Numa tentativa de diminuir a razão de descida, a velocidade foi reduzida. Nos trechos finais do voo, vê-se que foi possível estabilizar a aeronave em voo reto, numa velocidade de 80 KIAS, que está abaixo da Vmca do fabricante (84 KIAS para flapes 18º). Apesar disso, o controle direcional não foi perdido, pois o ângulo de inclinação lateral estava além de 5º. Isso permitiu manter o controle direcional até velocidades mais baixas, porém aumentou a derrapagem e, consequentemente, o arrasto. Ainda nos dados do FDR, vê-se que a velocidade caiu abaixo de 76 KIAS (velocidade de estol com flapes 18 e inclinação lateral de 15 ). Entretanto, como o escoamento na asa direita estava sendo energizado pelo sopro da hélice, houve um estol assimétrico. Inicialmente, apenas a asa esquerda estolou, gerando uma grande assimetria de sustentação. Devido à sustentação da asa direita, surgiu um incontrolável momento de rolamento à esquerda, levando à colisão com o solo. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 77 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Considerações adicionais Últimos instantes do voo: - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 78 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Conclusões Se mais deflexão de pedal à direita tivesse sido aplicada, estima-se que a aeronave geraria derrapagem negativa, podendo-se então contrabalancear o momento de guinada devido à tração assimétrica com pouca ou nenhuma inclinação à direita. Com menos inclinação à direita, menos sustentação seria necessária para equilibrar a força peso. O ângulo de derrapagem negativo necessário para o equilíbrio seria menor, gerando menos arrasto. Ou seja, o crédito de energia da aeronave foi usado para compensar o arrasto adicional gerado pelo excesso de derrapagem e pela sustentação em voo excessivamente inclinado. Com menos inclinação (cerca de 5º à direita), esta energia seria convertida em razão de subida ou aceleração. - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 79 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Conclusões É muito difícil identificar o lado da derrapagem durante o voo com tração assimétrica. Nesta situação, o indicador de curva e derrapagem (que na verdade indica força lateral apenas) torna-se impreciso. A melhor estratégia é evitar curvas abruptas, tentando-se manter o indicador de derrapagem muito próximo da posição centrada durante todo o tempo com o uso dos pedais. Além disso, deve-se atentar para evitar inclinações laterais maiores que 10 . - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 80 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP “A principal diferença de pilotagem entre monomotores e bimotores é saber o que fazer quando um dos motores falha.” - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 81 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Obrigado pela atenção! - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 82 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Aeronaves bimotoras que não apresentam problemas de tração assimétrica: - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 83 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP Breve CV • 2008: Formado em Engenharia Aeronáutica (ITA) • 2009-2010: Curso de Ensaios em Voo (IPEV), modalidade Asa Fixa • 2011-2012: Mestrado Acadêmico em Mecânica e Controle do Voo (ITA) • Instrutor do Curso de Ensaios em Voo desde 2011 • Membro da SFTE e AIAA • Aprox. 250 horas de voo • Mais de 20 aeronaves diferentes - - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 84 de 843 - - - - SSV 2014 – São José dos Campos, SP
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