13 Sistema de Comunicação e Navegação

13 Sistema de Comunicação e Navegação

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CAPÍTULO 13

Comunicação e navegação são as principais funções do rádio na aeronave. Os sistemas de comunicação compreendem basicamente transmissão e recepção em fonia entre o avião e a terra ou outro avião.

Receptores são utilizados no avião como auxílio à navegação em diversas aplicações; desde um simples detetor automático da direção (ADF) até sistemas de navegação que usam computadores e outras avançadas técnicas eletrônicas, para resolver automaticamente os problemas de navegação durante todo o vôo. Receptores de balizamento (MARKER BEACON), sistemas de pouso por instrumentos (ILS, compreendendo sinais de rádio para aproximação e pouso: LOCALIZER e GLIDE SLOPE), equipamento de detecção da distância (DME), radar meteorológico, e sistemas de navegação por sinais de VHF (VOR), são algumas das aplicações básicas dos sistemas de navegação por rádio em uso nas aeronaves.

A operação segura da aeronave depende em alto grau do desempenho satisfatório dos sistemas de comunicação e navegação, que por seu turno, está diretamente ligado à perícia daqueles que fazem a sua manutenção.

Os órgãos federais, responsáveis pela segurança da aviação, recomendam uma inspeção das instalações de equipamento de rádio a intervalos regulares.

Essas inspeções incluem um exame visual da fixação dos componentes, condições da fiação, ligações à massa, amortecedores, prateleiras e estruturas de suporte.

Além disso, um teste funcional é comumente executado para verificar se o equipamento está operando adequadamente e se não está interferindo na operação de outros sistemas. As responsabilidades do técnico de aeronave incluem a instalação e inspeção dos equipamentos de comunicação, navegação e a fiação correspondente. As oficinas para manutenção de sistemas de rádio devem, também, ser submetidas à aprovação dos órgãos federais. O equipamento para transmissão deve ser calibrado somente por pessoas devidamente licenciadas.

Para desempenhar devidamente sua tarefa de inspecionar as instalações dos sistemas, o técnico deve possuir algum conhecimento básico, a compreensão dos princípios, finalidades e operação do equipamento de rádio utilizado na aeronave.

Em virtude dos vários fabricantes e modelos de equipamento, e dos diversos sistemas em uso, não é possível descrever todos neste manual. A informação aqui apresentada tem caráter geral, proporcionando uma ampla introdução ao rádio, princípio e aplicações na aeronave, tendo em vista o interesse do técnico.

O princípio da comunicação pelo rádio pode ser ilustrado através de um simples transformador.

Como é visto na figura 13-1, ligando-se o interruptor no circuito primário provoca-se o acendimento da lâmpada no circuito secundário. Desligando-se o interruptor, apaga-se a lâmpada.

Figura 13-1 Um circuito transformador simples.

Não há qualquer ligação direta entre os circuitos primário e secundário. A energia que ilumina a luz é transmitida por um campo eletromagnético, alternado no núcleo do transformador.

Este é um processo simples de controle sem-fio de um circuito (o secundário) por outro circuito (o primário).

O conceito básico da comunicação por rádio envolve a transmissão e recepção de

ondas, de energia eletromagnética (rádio), através do espaço.

envolvem

A corrente alternada que passa por um condutor, cria campos eletromagnéticos que o

A energia é alternadamente depositada nestes campos e devolvida ao condutor.

À medida que a freqüência da corrente alternada aumenta, a energia depositada no campo retorna cada vez menos ao condutor. Em vez de retornar, a energia é irradiada no espaço em forma de ondas eletromagnéticas. Um condutor que irradia deste modo é chamado de antena transmissora.

Para que uma antena irradie eficientemente, é necessário que um transmissor forneça uma corrente alternada na freqüência selecionada.

A freqüência da onda de rádio irradiada será igual a freqüência da corrente aplicada. Quando a corrente circula na antena transmissora, as ondas de rádio são irradiadas em todas as direções, da mesma forma em que as ondas se desenvolvem na superfície de um lago, onde se joga uma pedra.

As ondas de rádio se propagam na velocidade aproximada de 186.0 milhas por segundo (300.0 quilômetros por segundo).

Se um campo eletromagnético irradiado passar por um condutor, parte da energia do campo provocará a movimentação de elétrons no condutor. Esta circulação de elétrons constitui uma corrente que varia com as oscilações no campo magnético.

receptora) localizado à distância

Desta forma, uma variação da corrente na antena irradiante, provoca uma variação semelhante da corrente num condutor (antena

Qualquer que seja a freqüência da corrente circulante na antena transmissora, ela provocará a circulação de corrente da mesma freqüência na antena receptora.

Faixas de Frequência

O espaçamento de freqüência de rádio na gama eletromagnética se estende de aproximadamente 30 KHz (QUILOHERTZ) a 30.0 MHz (MEGAHERTZ). Por conveniência de classificação, esta gama foi dividida em faixas de freqüência.

Cada faixa produz diferentes efeitos na transmissão, sendo que as mais úteis e

GAMA DE FREQÜÊNCIAFAIXA
Baixa Freqüência (L/F)30 a 300 KHz
Freqüência Média (M/F)300 a 3000 KHz
Alta Freqüência (H/F)3 a 30 MHz
Freqüência Muito Alta (VHF)30 a 300 MHz
Freqüência Ultra Alta(UHF)300 a 3000 MHz
Frequência Super Alta(SHF)3.0 a 30.0 MHz

presentemente utilizadas são:

Na prática, os equipamentos de rádio usam somente uma parte da gama designada. Por exemplo, o equipamento de VHF opera normalmente nas freqüências entre 108,0 e 135,95 MHz.

Os componentes básicos (figura 13-2) de um sistema de comunicações são: microfone, transmissor, antena transmissora, antena receptora, receptor e fones, ou alto-falante.

Figura 13-2 Equipamento básico de comunicação. Transmissores

Um transmissor pode ser considerado como um gerador, que converte energia elétrica em ondas de rádio. Um transmissor deve desempenhar as funções: (1) Gerar um sinal de RF (freqüência de rádio), (2) Amplificar o sinal de RF; e (3) Proporcionar um meio de modular o sinal de RF.

O transmissor possui um circuito oscilador para gerar o sinal de RF (ou uma subharmônica da freqüência de transmissão, caso sejam utilizados duplicadores ou multiplicadores de freqüência), e circuitos amplificadores para elevar a saída do oscilador ao nível de potência necessária à operação adequada.

A fonia (áudio) é adicionada ao sinal de

RF por um circuito especial chamado modulador. O modulador utiliza o sinal de áudio para variar a amplitude ou a freqüência do sinal de RF. Se for variada a amplitude, o processo é denominado modulação em amplitude ou AM. Se for variada a freqüência, o processo é conhecido como modulação em freqüência ou FM.

Os transmissores apresentam diversos formatos, possuem um variado grau de complexidade, e desenvolvem diferentes níveis de potência. O nível de potência, gerado por um transmissor, afeta a força do campo magnético irradiado pela antena. Desta forma, conclui-se que, quanto maior for a potência de saída de um transmissor, maior será a distância que o seu sinal será recebido. Os transmissores de VHF usados nos aviões monomotores, ou mesmo bimotores leves, variam em potência de 1 a 30 watts, dependendo do modelo específico do rádio. Entretando, os equipamentos mais utilizados têm potência de 3 a 5 watts. Os aviões executivos e os de transporte comercial são equipados com transmissores de VHF, com uma potência de saída de 20 a 30 watts.

Os transmissores de comunicação para a aviação são controlados a cristal; obedecendo às especificações dos órgãos governamentais, no que diz respeito à tolerância da freqüência utilizada.

A maior parte dos transmissores apresentam seleção para mais de uma freqüência. A freqüência do canal selecionado é determinada por um cristal. Os transmissores podem possuir até 680 canais.

Receptores

O receptor de comunicação deve selecionar os sinais de radiofreqüência, e converter a informação neles contida, de forma que se possa utilizá-la, quer em sinais de áudio para comunicação, ou em sinais de áudio ou visuais para navegação.

Ondas de rádio de muitas freqüências estão presentes no ar. Um receptor deve ser capaz de selecionar a freqüência desejada dentre as demais, e amplificar a baixa voltagem do sinal AC.

O receptor possui um circuito demodulador para obter a informação. Se o ciruito demodulador é sensível a mudanças de amplitude, ele é usado em aparelhos AM e denominado detector.

Um circuito demodulador, que é sensível a mudanças de freqüência, é utilizado para recepção FM, e é conhecido como discriminador.

Circuitos amplificadores no receptor elevam o sinal de áudio a um nível de potência, capaz de acionar devidamente os fones ou altofalante.

Uma antena é um tipo especial de circuito elétrico, elaborado para irradiar e receber energia eletromagnética.

Como foi mencionado anteriormente, uma antena transmissora é um condutor que irradia ondas eletromagnéticas quando por ele circula uma corrente de rádiofreqüência. As antenas se apresentam em vários formatos, dependendo da utilização para a qual foram construídas e, também, da freqüência de transmissão.

Em geral, as antenas transmissoras de comunicação irradiam os sinais em todas as direções. Entretanto, constroem-se antenas especiais para irradiar especificamente numa certa direção, ou obedecendo a um determinado padrão de emissão.

A antena receptora deve deter as ondas eletromagnéticas presentes no ar. A forma e tamanho da antena receptora varia de acordo com a utilização específica, para a qual ela foi projetada.Nos equipamentos de comunicação instalados a bordo, a mesma antena é normalmente utilizada para a recepção e transmissão de sinais.

Figura 13-3 Antenas.

Microfones

O microfone é essencialmente um conversor de energia, que transforma a energia acústica (som) em energia elétrica.

Quando se fala no microfone, as ondas de pressão acústicas geradas atingem o diafragma do microfone, fazendo-o movimentar-se para dentro e para fora (vibrar), de acordo com a pressão instantânea aplicada. O diafragma está conectado a um dispositivo que provoca um fluxo de corrente, proporcional à pressão aplicada. Para se obter uma boa qualidade sonora, as oscilações elétricas geradas num microfone devem corresponder corretamente em amplitude e freqüência às ondas sonoras que as originaram, sem que sejam introduzidas novas freqüências.

Uma característica desejável está na capacidade do microfone em ser mais sensível a sons provenientes de uma fonte próxima, do que a sons originários de uma distância relativamente afastada. Ao se falar neste tipo de microfone, os lábios devem permanecer tão próximo quanto possível do diafragma. As pessoas inexperientes no uso do microfone ficam geralmente surpreendidas pela reprodução de suas vozes através de aparelhos gravadores. Palavras perfeitamente claras, quando dirigidas a outra pessoa, podem tornar- se quase inintelegíveis ao serem ouvidas no receptor de um rádio.

As transmissões de rádio de boa qualidade dependem dos seguintes fatores: (1) intensidade da voz, (2) velocidade da fala, (3) pronúncia e fraseologia. A clareza da voz aumenta com a intensidade até um nível próximo ao de um grito. Ao se usar um microfone, fala-se alto, sem esforço demasiado. Fala-se devagar para que cada palavra seja pronunciada distintamente, evitando usar palavras desnecessárias.

A fonte de alimentação é o componente que fornece as voltagens e as correntes corretas, para operar o equipamento de comunicações. A fonte de alimentação pode ser um componente isolado, ou pode estar contido no equipamento por ele alimentado. Dispositivos eletromecânicos, utilizados como fonte de alimentação eletrônica, incluem os dinamotores e inversores.

O dinamotor desempenha a função dupla de motor e gerador, transformando a voltagem muito mais baixa do sistema elétrico da aeronave, numa voltagem relativamente elevada. O multivibrador é outro tipo de fonte de voltagem, utilizado para obter uma alta voltagem CA ou C, a partir de uma voltagem C relativamente baixa.

Em muitas aeronaves, a fonte primária de energia elétrica é de corrente contínua. Utiliza-se um inversor para suprir a corrente alternada necessária. Os inversores comuns de uma aeronave consistem de um motor C que aciona um gerador CA. Inversores estáticos ou de estado sólido estão substituindo os inversores eletro-mecânicos em muitas aplicações. Os inversores estáticos não possuem partes móveis, utilizando elementos semicondutores e circuitos que, periodicamente, fazem passar pulsos de uma corrente C através do primário de um transformador, obtendo-se uma saída CA no secundário do mesmo.

O sistema mais comum de comunicação hoje em dia é o sistema VHF. Além deste equipamento, as aeronaves de grande porte são geralmente equipadas com sistema HF de comunicações.

Os sistemas de comunicações das aeronaves variam consideravelmente em tamanho, peso, consumo de energia, qualidade de operação e custo, dependendo da operação desejada.

Muitos sistemas de comunicações VHF e HF das aeronaves utilizam transceptores. Um transceptor comporta simultaneamente o transmissor e o receptor, e apresenta circuitos comuns tais como: a fonte de alimentação, a antena e o sistema de sintonia.

O transmissor e o receptor operam ambos na mesma freqüência, sendo que, o botão do microfone controla o momento em que o transmissor deve operar. Na ausência de transmissão, o receptor opera normalmente. Considerando que peso e espaço são fatores de importância numa aeronave, o transceptor é largamente utilizado.

As grandes aeronaves podem ser equipadas com transceptores ou um sistema de comunicação, usando separadamente transmissores e receptores. A operação do equipamento rádio é basicamente a mesma, quer esteja ele instalado em grandes ou pequenas aeronaves. Em algumas instalações, os controles para seleção da freqüência, volume, e interruptor LIGA-DESLIGA, são partes integrantes da unidade de comunicação.

Em outras instalações, os controles acham-se montados num painel localizado na cabine de comando, ficando o equipamento de comunicação localizado em prateleiras situadas em outros locais da aeronave.

Considerando a grande variedade de tipos e modelos de rádios em uso, torna-se impossível apresentar a técnica específica para a operação de todos os modelos neste manual.

Entretanto, há várias operações de natureza não específica que se aplicam a todos os rádios. Estas serão descritas a seguir.

Comunicações VHF (Frequência Muito Alta)

Os equipamentos de comunicações VHF nas aeronaves operam na faixa de freqüência compreendida entre 108,0 MHz e 135,95 MHz.

Alguns receptores de VHF são construídos para cobrir somente as freqüências de comunicações, outros cobrem tanto as freqüências de comunicações como as de navegação. Em geral, as ondas de VHF propagam-se aproximadamente em linha reta.

Teoricamente, o alcance é limitado à distância ao horizonte, sendo esta determinada pelas alturas das antenas transmissoras e receptoras.

No entanto, a comunicação algumas vezes torna-se possível muitas centenas de milhas, além da suposta distância ao horizonte.

Muitos rádios VHF possuem o transmissor, receptor, fonte de alimentação e os controles operacionais, instalados numa unidade única. Essa unidade é frequentemente instalada num recorte do painel de instrumentos.

Um diagrama do sistema típico de transceptor VHF, montado no painel acha-se apresentado na figura 13-4.

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