Depois de um acidente de avião, o que as autoridades mais estão interessadas em achar – depois de sobreviventes – é a caixa-preta. Esse pequeno instrumento pode revelar detalhes importantes a respeito do que aconteceu. Mas você sabe como as caixas-pretas funcionam? E sabe porque ainda precisamos delas?
Neste artigo iremos tratar exatamente desse assunto. Vamos tentar explicar o funcionamento das caixas-pretas e porque elas são tão importantes para a aviação. É verdade que quedas de aviões são raras hoje em dia, especialmente quando comparado a outros tipos de acidentes, como as batidas de carro. Porém, quando acontecem, eles muitas vezes não terminam bem e o resultado é quase sempre catastrófico.
As caixas-pretas são dispositivos que custam entre US$ 10 mil e US$ 15 mil cada, o equivalente a R$ 30 mil a R$ 45 mil. O objetivo desses aparatos é entender o que ocasionou a queda do avião e ajudar os pesquisadores a evitarem novos acidentes do mesmo tipo.
O início das caixas-pretas
O uso de gravadores para a aviação não começou antes da era pós-Segunda Guerra Mundial. Desde então, a mídia de gravação de caixas-pretas evoluiu, a fim de registrar muito mais informações sobre a operação de uma aeronave.
Mais caixas-pretas velhas usavam fita magnética, uma tecnologia que foi introduzida pela primeira vez na década de 1960. A fita magnética funciona como qualquer gravador, mas tem seus problemas. A chamada fita de Mylar é puxada através de uma cabeça eletromagnética, o que deixa um pouco de dados registrado na fita. Nos dias atuais, as caixas-pretas usam placas de memória de estado sólido (os chamados SSD), que vieram somente na década de 1990.
Gravadores de estado sólido são considerados muito mais confiáveis do que os seus homólogos de fita magnética. O armazenamento de estado sólido utiliza matrizes empilhadas de chips de memória, de modo que eles não têm partes móveis. Sem partes móveis, há menos problemas de manutenção e uma chance menor de algo quebrar durante um acidente.
Os dados de voz da cabine (CVR) e dados do voo (FDR) são armazenados em placas de memória empilhadas no interior da unidade de memória conhecida pela sigla CSMU. As placas de memória têm espaço de armazenamento digital suficiente para acomodar duas horas de dados de áudio CVR e 25 horas de dados de voo para FDR.
Aviões são equipados com sensores que recolhem dados, tais como a aceleração, velocidade, altitude, configurações de voo, a temperatura exterior, o desempenho do motor, e a temperatura da cabine e pressão. Gravadores de fita magnética conseguem rastrear cerca de 100 parâmetros, enquanto os gravadores de estado sólido podem controlar muito mais.
No Boeing 787, por exemplo, as unidades podem registrar a quantidade inimaginável de 146.000 parâmetros, resultando em vários terabytes de dados para cada vo. Essa carga incrível de dados é uma faca de dois gumes: é ótimá para monitorar a aeronave, mas pode sobrecarregar engenheiros e o pessoal de manutenção. Para gerenciar todos esses dados, eles precisam de softwares de gerenciamento de dados sofisticados.
Se o sistema é uma versão mais antiga ou totalmente moderna, todos os dados coletados pelos sensores do avião são enviados para a unidade de aquisição de dados de voo (FDAU) na parte da frente da aeronave. Este dispositivo geralmente é encontrado no compartimento de equipamento eletrônico sob o cockpit. A unidade de aquisição de dados do voo é o gerente de nível médio de todo o processo de gravação de dados. Ele leva as informações dos sensores e os envia para as caixas-pretas.
Ambas caixas pretas são alimentadas por um dos dois geradores de energia que recebem a energia de motores do avião. Um gerador é uma fonte de alimentação de 28 volts CC, e a outra é uma fonte de energia de CA 115 volts, 400 hertz (Hz).
Gravadores de voz do cockpit
Em quase todos os aviões comerciais, existem vários microfones embutidos na cabine que ouvem a conversa da tripulação. Esses microfones também acompanhar qualquer ruído ambiente na cabine do piloto, tais como interruptores ligados ou quaisquer choques ou pancadas. Pode haver até quatro microfones na cabine do piloto do avião, cada um ligado ao gravador de voz da cabine.
Microfones enviam áudio para o CVR, que digitaliza e armazena os sinais. Na cabine, há também um dispositivo chamado de unidade de controle associado, que fornece pré-amplificação para áudio que vai para o CVR. Os quatro microfones estão no lugar do fone de ouvido do piloto, fone de ouvido do copiloto, fone de ouvido de um terceiro membro da tripulação (se há um terceiro membro da tripulação) e perto do centro da cabine, para pegar alertas de áudio e outros sons.
A maioria das CVRs de fita magnética armazenar os últimos 30 minutos de som. Eles usam um ciclo contínuo de fita que completa um ciclo a cada 30 minutos. Como novo material é gravado, o material mais antigo é substituído. CVR que usam armazenamento de estado sólido pode gravar duas horas de áudio. Similar aos gravadores de fita magnética, gravadores de estado sólido também gravam mais material antigo.
Gravadores de dados do voo
O gravador de dados de voo (FDR) é projetado para gravar os operacionais de dados de sistemas do avião. Existem sensores com fios de diversas áreas no plano para a unidade de aquisição de dados de voo, que é ligado ao FDR. Assim, sempre que o piloto aciona um interruptor, um botão, o FDR registra cada ação.
Nos EUA, a Federal Aviation Administration (FAA) exige que as companhias aéreas comerciais gravem um mínimo de 11 a 29 parâmetros, dependendo do tamanho da aeronave. Gravadores de fita magnética têm o potencial de gravar até 100 parâmetros. FDRs de estado sólido pode gravar centenas ou mesmo milhares a mais.
Em 17 de julho de 1997, a FAA emitiu um código de regulamentos federais que exige o registro de pelo menos 88 parâmetros em aviões fabricados após 19 de agosto de 2002. Aqui estão alguns dos parâmetros registrados pela maioria dos FDRs:
- Tempo
- Altitude de pressão
- Velocidade do vento
- Aceleração vertical
- Rumo magnético
- Posição Controlo-coluna
- Posição do leme de pedal
- Posição controle rodas
- Estabilizador horizontal
- Fluxo de combustível
Gravadores de estado sólido pode controlar mais parâmetros do que a fita magnética porque permitem um fluxo de dados mais rápido. FDRs de estado sólido pode armazenar até 25 horas de dados de voo. Cada parâmetro adicional registrado pelo FDR dá aos investigadores mais uma pista sobre a causa de um acidente.
Construído para sobreviver
Acidentes de avião são violentos. Em muitos desses acidentes, os únicos dispositivos que sobrevivem são as unidades de memória (CSMUs) dos gravadores de dados de voo e gravadores de voz da cabine. Tipicamente, o resto do chassis e componentes internos dos gravadores são destruídos. O CSMU é um grande cilindro de parafusos para que a parte plana do gravador. Este dispositivo é construído para resistir a condições extremas de calor, falhas e toneladas de pressão. Em gravadores de fita magnética mais velhos, a CSMU está dentro de uma caixa retangular.
Usando três camadas de materiais, o CSMU em uma caixa preta de estado sólido isola e protege a pilha de placas de memória que armazenam os dados digitalizados. Aqui está um olhar mais de perto os materiais que proporcionam uma barreira para as placas de memória, começando da barreira interna e caminhando para o lado de fora:
- Carcaça de alumínio – Há uma fina camada de alumínio ao redor da pilha de cartões de memória.
- Isolamento de alta temperatura – Este material de sílica seca de 2,54 centímetros de espessura e fornece proteção térmica de alta temperatura. Isto é o que mantém as placas de memória seguros durante incêndios pós-acidente.
- Concha de aço inoxidável – – O material de isolamento de alta temperatura está contido dentro de uma concha de aço inoxidável, que é de cerca de 0,64 centímetros de espessura. O titânio pode ser usado para criar esta armadura exterior também.
Estas caixas endurecidas são extremamente importantes. Sem proteção adequada, todos os dados de voo seriam destruídos. Então, para se certificar de que os dados permanecem seguros, engenheiros criam suas caixas pretas com prestreza para ver se seus produtos podem suportar condições extremas.
Testando as caixas
Para garantir a qualidade e capacidade de sobrevivência das caixas pretas, os fabricantes testam exaustivamente o CSMUs. Lembre-se: apenas o CSMU tem que sobreviver a um acidente – se investigadores de acidentes possuem isso, eles podem recuperar as informações de que necessitam. A fim de testar a unidade, engenheiros carregar dados de amostra para as placas de memória dentro do CSMU. Este padrão é revestido de leitura para determinar se algum dos dados foi danificado por impacto acidente, incêndios ou pressão.
Existem vários testes que compõem a sequência de acidente/sobrevivência:
- Impactos – Pesquisadores filmam o CSMU em baixo um canhão de ar para criar um impacto de 3.400 Gs (1 g é a força da gravidade da Terra, que determina quanta coisa pesa). Em 3.400 Gs, o CSMU atinge um alvo de favo de mel de alumínio a uma força igual a 3.400 vezes o seu peso. Esta força de impacto é igual ou em excesso do que um gravador pode experimentar em um acidente real.
- Pressão – Para testar a resistência à penetração da unidade, os investigadores cair um peso de 500 libras (227 kg) com um pino de aço de 0,25 polegadas (0,64 centímetros) que sobressai a partir do fundo para o CSMU a partir de uma altura de 10 pés (3 metros). Este pino, com 500 libras por trás dele, impactos eixo mais vulneráveis do cilindro CSMU.
- Pane elétrica – Por cinco minutos, os pesquisadores aplicam 5.000 libras por polegada quadrada (psi) da força de esmagamento a cada um dos seis pontos de eixo principal da unidade.
- Teste de fogo – Pesquisadores colocar a unidade em uma bola de fogo de propano, cozinhá-lo usando três queimadores. A unidade fica dentro do fogo a 2000 graus centígrados (1100 graus Celsius) durante uma hora. A FAA exige que todos os gravadores de estado sólido ser capaz de sobreviver, pelo menos, uma hora a esta temperatura.
- Submersão em alto mar – O CSMU é colocado num tanque pressurizado de água salgada, durante 24 horas.
- Submersão de água salgada – O CSMU deve sobreviver em um tanque de água salgada por 30 dias.
- Imersão em fluido – Vários componentes CSMU são colocados em uma variedade de fluidos de aviação, incluindo combustível para motores, lubrificantes e produtos químicos extintores de incêndios.
Durante o teste de fogo, o cabo de interface de memória que atribui as placas de memória para a placa de circuito está queimado. Depois que a unidade esfria, os pesquisadores desmontá-lo e puxe o módulo de memória. Eles empilhem novamente as placas de memória, instalar um novo cabo de interface de memória e anexar a unidade a um sistema de leitura para verificar se todos os dados pré-carregado é contabilizado.
Caixas pretas são geralmente vendidos diretamente para e instalado pelos aviões fabricantes. Ambas as caixas pretas são instaladas na cauda do avião – colocá-los na parte de trás da aeronave aumenta suas chances de sobrevivência. A localização exata dos gravadores depende do plano individual. Às vezes, eles estão localizados no teto da cozinha, no porão de carga traseira ou no cone de cauda que cobre a parte traseira da aeronave.
Depois de uma aterrissagem forçada
Embora eles são chamados de “caixas-pretas”, gravadores de aviação são realmente pintado laranja brilhante. Esta cor distinta, juntamente com as tiras de fita reflexiva anexado ao exterior dos gravadores, ajudar os investigadores a localizar as caixas-pretas após um acidente. Estes são especialmente úteis quando um avião aterra na água. Há duas possíveis origens do termo caixa preta: Alguns acreditam que é porque os primeiros gravadores estavam pintados de preto, enquanto outros pensam que se refere à carbonização que ocorre em incêndios pós-acidente.
Além da pintura e fita refletiva, caixas pretas são equipadas com um farol localizador subaquático (ULB). Se você olhar para a imagem de uma caixa preta, você quase sempre ver um objeto pequeno, cilíndrico ligado a uma extremidade do dispositivo. Enquanto ele funciona como uma alça de transporte, este cilindro é realmente um farol.
Se um avião cai na água, a baliza emite um impulso de ultrassons que não pode ser ouvido por humanas orelhas, mas é prontamente detectável por sonar e equipamento de localização acústica. Há um sensor de submersão no lado do farol que se parece com um olho de boi. Quando a água atinge este sensor, a baliza é ativada.
O farol envia pulsos de 37,5 quilohertz (kHz) e pode transmitir som tão profundo quanto 14.000 pés (4.267 metros). Uma vez que o farol começa ping, sibila uma vez por segundo por 30 dias. Este farol é alimentado por uma bateria que tem uma vida útil de seis anos. Em casos raros, o farol pode ficar agarrado fora durante uma colisão de alto impacto.
Nos EUA, quando os investigadores localizar uma caixa preta, é transportado para os laboratórios de informática do National Transportation Safety Board (NTSB). Tomado especial cuidado no transporte destes dispositivos, a fim de evitar qualquer dano para o meio de gravação. Em casos de acidentes de água, gravadores são colocadas em um refrigerador de água para evitar que sequem.
