Oscilação induzida pelo piloto - Pilot-induced oscillation
As oscilações induzidas pelo piloto , conforme definido pelo MIL-HDBK-1797A, são oscilações sustentadas ou incontroláveis resultantes dos esforços do piloto para controlar a aeronave . Eles ocorrem quando o piloto de uma aeronave inadvertidamente comanda uma série frequentemente crescente de correções em direções opostas, cada uma uma tentativa de cobrir a reação da aeronave à entrada anterior com uma super correção na direção oposta. Uma aeronave em tal condição pode parecer "desajeitada", alternando entre as direções para cima e para baixo. Como tal, é um acoplamento da frequência das entradas do piloto e da própria frequência da aeronave. Durante o teste de vôo , a oscilação induzida pelo piloto é um dos fatores de qualidade de manuseio que é analisado, com a aeronave sendo graduada por uma escala estabelecida (gráfico à direita). A fim de evitar qualquer suposição de que a oscilação é necessariamente culpa do piloto, novos termos foram sugeridos para substituir a oscilação induzida pelo piloto . Isso inclui o acoplamento piloto-aeronave , oscilações piloto no circuito e oscilações assistidas pelo piloto (ou aumentadas) .
Em um sentido de controle, a oscilação é o resultado da margem de fase reduzida induzida pelo atraso da resposta do piloto. O problema foi mitigado em alguns casos adicionando um termo de latência aos instrumentos - por exemplo, para fazer com que a indicação da taxa de subida não apenas reflita a taxa de subida atual, mas também seja sensível à taxa de mudança da taxa de subida.
A física do vôo torna essas oscilações mais prováveis para os pilotos do que para os motoristas de automóveis. Uma tentativa de fazer a aeronave subir, digamos, aplicando elevador , também resultará em uma redução na velocidade no ar .
Outro fator é a taxa de resposta dos instrumentos de vôo em comparação com a taxa de resposta da própria aeronave. Um aumento na potência não resultará em um aumento imediato na velocidade no ar. Um aumento na taxa de subida não aparecerá imediatamente no indicador de velocidade vertical .
Um piloto visando uma descida de 500 pés por minuto, por exemplo, pode descobrir que está descendo mais rapidamente do que o pretendido. Eles começam a subir de elevador até que o indicador de velocidade vertical mostre 500 pés por minuto. No entanto, como o indicador de velocidade vertical está atrasado em relação à velocidade vertical real, a aeronave está realmente descendo a muito menos de 500 pés por minuto. O piloto então começa a descer o elevador até que o indicador de velocidade vertical indique 500 pés por minuto, reiniciando o ciclo. Desta forma, estabilizar a velocidade vertical pode ser difícil devido à velocidade do ar constantemente variável.
As oscilações induzidas pelo piloto podem ser culpa da aeronave, do piloto ou de ambos. É um problema comum para pilotos inexperientes, especialmente pilotos estudantes , embora também tenha sido um problema para os principais pilotos de teste de pesquisa no programa de levantamento de corpo da NASA . O problema é mais agudo quando a seção da asa e da cauda estão próximas nas chamadas aeronaves de "acoplamento curto".
As oscilações mais perigosas induzidas pelo piloto podem ocorrer durante o pouso . Muito elevador para cima durante o flare pode resultar no avião ficando perigosamente lento e ameaçando estolar . Uma reação natural a isso é empurrar o nariz para baixo com mais força do que puxá-lo para cima, mas então o piloto acaba olhando para o chão. Uma quantidade ainda maior de elevador para cima inicia o ciclo novamente.
Embora as oscilações induzidas pelo piloto muitas vezes comecem com amplitudes bastante baixas , que podem ser tratadas adequadamente com a teoria linear de pequena perturbação , vários PIOs aumentarão gradativamente em amplitude.
Em 20 de janeiro de 1974, o YF-16 estava em um teste de táxi de alta velocidade quando a PIO fez com que a aeronave desviasse para a esquerda da pista. O piloto de teste decidiu decolar e pousou com segurança após 6 minutos [ 4 ]. Depois desse vôo inaugural não intencional, a equipe de desenvolvimento do F-16 reduziu o ganho de rotação do computador Fly By Wire da aeronave para eliminar PIO semelhante durante a decolagem ou pouso.
Em fevereiro de 1989, um protótipo do JAS 39 Gripen caiu ao pousar em Linköping, na Suécia. A oscilação induzida pelo piloto como resultado de um sistema de controle de vôo super-sensível, mas de resposta lenta, foi determinada como a causa. Posteriormente, o sistema de controle de vôo foi redesenhado.
A oscilação induzida pelo piloto foi responsabilizada pela queda do protótipo F-22 Raptor em 1992 , pousando na Base Aérea de Edwards na Califórnia. Este acidente foi relacionado à limitação da taxa do atuador, fazendo com que o piloto, Tom Morgenfeld , compensasse as flutuações de inclinação.
Veja também
Referências
- ^ DEPARTAMENTO DE INTERFACE DE DEFESA PADRÃO, Qualidades de vôo de aviões pilotados, Washington, DC
- ^ Witte, Joel B., An Investigation Relating Longitudinal Pilot-Induced Oscillation Tendency Rating To Describing Function Predictions For Rate-Limited Actuators https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/ADA424366.pdf
- ^ McRuer, Duane T. "Pilot-Induced Oscillations and Human Dynamic Behavior". NASA . Centro de Pesquisa de Voo Espacial de Dryden. hdl : 2060/19960020960 .
- Reed, Lister, Yaeger, Wingless Flight: the lifting body story , p. xvii, 2002, University Press of Kentucky, ISBN 0-8131-9026-6