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Definição

Um travão é um dispositivo para abrandar ou parar o movimento de uma máquina ou veículo, ou impedi-lo de começar a mover-se novamente.

Descrição Geral

Travões de avião, para aviões terrestres, estão quase exclusivamente localizados nas rodas principais, embora tenha havido alguns aviões ao longo dos anos que também tiveram travões nas rodas do nariz. O funcionamento dos travões evoluiu de uma única alavanca que aplica simetricamente todos os travões, para pedais operados por calcanhar, para controlos de travões operados pelos pés incorporados nos pedais do leme. Com os controles operados por pedal veio a capacidade de aplicar freios à esquerda ou à direita independentemente, permitindo o uso de frenagem diferencial para direcionar a aeronave durante as operações no solo e manter o controle direcional durante aquela parte do rolo de decolagem ou aterrissagem quando a velocidade do ar é muito baixa para que os controles aerodinâmicos sejam eficazes.

Na aeronave inicial, a transmissão da entrada do controle de freio para o dispositivo de freio era mecânica – na maioria das vezes através de cabos. Isto era ineficiente e só podia ser utilizado eficazmente em pequenas aeronaves. A solução foi desenvolver freios ativados hidraulicamente e isso continua sendo o padrão na grande maioria das aeronaves voando hoje em dia. Em pequenas aeronaves, o sistema pode ser alimentado por um cilindro mestre e não precisa de bombas hidráulicas. Em aeronaves maiores, as bombas são necessárias para fornecer a pressão e o volume do fluido hidráulico necessário. Na busca contínua de desenvolver aeronaves mais leves e eficientes, os freios ativados eletricamente estão começando a entrar em serviço em algumas das aeronaves de passageiros da mais nova geração.

Concepção do sistema de frenagem

Aeronaves antigas tinham um único sistema de frenagem sem backup ou redundância. Isto foi visto como impraticável pelos operadores e inaceitável pelas autoridades reguladoras, de modo que os fabricantes estavam logo incorporando sistemas de frenagem mais robustos em seus projetos. Algumas das soluções anteriores simplesmente tratavam da perda da bomba hidráulica primária e incorporavam bombas manuais ou bombas hidráulicas acionadas eletricamente para fornecer uma fonte alternativa de pressão hidráulica. Estas soluções não resolviam as falhas devidas à perda de fluido e eram consideradas inadequadas. Para superar isso, alguns fabricantes como a Convair incorporaram um sistema de ar comprimido em seus projetos para frenagem de emergência. Embora tenha atingido a exigência de fornecer um meio independente de activação dos travões, foi limitado na medida em que não permitia a travagem diferencial e em que o reservatório continha uma quantidade finita de ar comprimido. A redundância de frenagem na maioria das grandes aeronaves de passageiros de hoje em dia é alcançada por múltiplos sistemas hidráulicos independentes apoiados por acumuladores. Estes sistemas permitem várias camadas de falha sem resultar na perda total da capacidade de travagem.

737NG Conjunto do freio do trem de aterragem principal

Conjunto do freio num trem de aterragem principal 737NG

Freios de fibra de carbono

Os próprios freios também evoluíram ao longo dos anos. Os freios estilo tambor ainda predominavam em muitos aviões projetados e construídos na década de 1940. Os travões de tambor ineficientes deram lugar aos travões de disco, inicialmente com um único disco e agora mais comumente com múltiplos rotores. Os rotores são mais comumente feitos de ferro ou aço, mas nos últimos 20 anos, mais e mais aeronaves têm sido equipadas com freios de fibra de carbono. Existem múltiplas razões para esta evolução, mas as duas mais convincentes são a redução de peso e a eficiência. A eficiência é particularmente crítica, pois à medida que as aeronaves aumentam e o seu peso aumenta, os freios devem ser capazes de dissipar mais energia. A energia cinética de uma descolagem abortada ou de uma aterragem é em grande parte convertida em calor pelos travões das rodas. Os freios de carbono ainda são totalmente funcionais e retêm a capacidade de absorver energia e retardar a aeronave a temperaturas muito superiores às temperaturas em que os freios de aço perderam sua eficiência e começaram a “desbotar”.

Certificação

É um requisito de certificação que o sistema de frenagem de uma aeronave tem a capacidade de parar uma aeronave no peso máximo certificado de decolagem com a rejeição iniciada na velocidade de decisão. O processo de certificação deve ser feito com todos os freios gastos até próximo do seu limite de serviço (nominalmente 10% de vida útil restante) e o freio e o dissipador de calor da roda devem ser suficientemente robustos para que nenhuma intervenção em termos de combate a incêndios ou resfriamento artificial seja necessária por 5 minutos após a aeronave ter sido parada. A utilização de spoilers no solo e a travagem anti-derrapante máxima é utilizada durante o teste de certificação; no entanto, não é permitida a inversão de impulso nos motores ou hélices.

Aprimoramentos do sistema de travagem

Anti-derrapagem, auto-travagem, indicadores de temperatura dos travões e ventiladores dos travões são todos sistemas que melhoram o desempenho dos travões da aeronave.

Sistema Anti-Derrapante

O sistema antiderrapante, através de vários mecanismos, compara a velocidade da aeronave com a velocidade de rotação de cada roda principal. Se a velocidade de qualquer roda for demasiado lenta para a velocidade da aeronave existente, o travão dessa roda (ou rodas) é libertado momentaneamente para permitir que a velocidade da roda aumente e evitar que a roda derrape. O sistema é totalmente automático e está activo desde imediatamente após a rotação inicial da roda na aterragem (durante a qual a activação do travão pode (ou não) ser inibida) até uma velocidade mínima de projecto limitada; normalmente cerca de 15 nós. Os sistemas antiderrapantes são projetados para minimizar a aquaplanagem e os danos potenciais aos pneus que podem ocorrer quando uma roda é bloqueada ou gira a uma velocidade que não corresponde à velocidade da aeronave. O sistema antiderrapante elimina a possibilidade de derrapagens de borracha revertidas causadas por rodas bloqueadas. Um sistema antiderrapante também melhora muito a distância de travagem em superfícies de baixo nível, como cascalho ou relva, e é particularmente eficaz em superfícies contaminadas com contaminantes congelados, tais como gelo ou lama, assegurando uma travagem máxima efectiva.

Sistemas de travagem automática

Sistemas de travagem automática podem ser utilizados na descolagem onde proporcionarão uma travagem máxima no caso de uma descolagem rejeitada e na aterragem onde proporcionarão uma taxa de desaceleração programada (dependendo do nível de travagem automática seleccionado) utilizando apenas uma única aplicação de travagem. Estas características combinam-se para otimizar o uso do freio com respeito à exigência e para minimizar o desgaste do freio.

Indicadores de temperatura do freio

Indicadores de temperatura do freio são destinados a dar aos pilotos uma indicação da temperatura em cada montagem de roda. Enquanto cada tipo de aeronave terá suas próprias limitações específicas para itens como temperatura máxima indicada para iniciar a decolagem, a comparação das indicações de temperatura de frenagem pode dar uma indicação geral da “saúde” do sistema de frenagem. Por exemplo, temperaturas inadequadamente altas ou baixas em uma determinada roda podem indicar o potencial de um arrastamento ou um freio inoperante, respectivamente. Da mesma forma, o aumento da temperatura dos travões após a descolagem pode ser indicativo de uma falha nos pneus, o que resultou num incêndio na roda.

Ventoinhas de travão

Ventoinhas de travão reduzem os tempos de arrefecimento dos travões, utilizando ventoinhas eléctricas montadas na roda para soprar ar ambiente através dos conjuntos de travões e rodas. Note que a temperatura máxima recomendada para a descolagem, conforme indicado no painel de instrumentos, pode ter um valor diferente dependendo se os ventiladores do travão foram utilizados ou não.

Travão de estacionamento

O travão de estacionamento é normalmente aplicado através da selecção da alavanca manual. Os acumuladores hidráulicos são geralmente necessários para que a pressão hidráulica permaneça suficiente para manter as regulagens do freio de estacionamento por longos períodos, uma vez que os motores tenham sido desligados e a fonte primária de pressão hidráulica não esteja mais disponível. Em alguns tipos, a pressão do freio de estacionamento vai sangrar com o tempo e os freios vão eventualmente se soltar.

Todas as aeronaves devem ser bloqueadas uma vez estacionadas para evitar movimento não planejado.

Efeitos

  • Freios superaquecidos
    • Perda de desempenho de frenagem
    • Fogo
    • Desflacionamento dos pneus
  • Falha de travagem
    • Runway excursões (embora esta seja uma causa muito pouco frequente)
    • Unwanted movimento no solo da aeronave

Factores de contribuição

  • Patinelas e carenagem das pernas do trem de aterragem (por vezes instaladas em aviões ligeiros de trem fixo) podem atrasar o arrefecimento dos travões e actuar como armadilhas para o material que pode então fornecer uma fonte de ignição para incêndios.
  • Relatos de Piloto de Travagem Acton de aeronaves anteriormente aterradas devem ser tratados com cautela, especialmente se não estiverem cronometrados. Todos esses relatórios são subjetivos e podem muitas vezes não ser confiáveis, especialmente se dados para aterrissagens com freio automático ajustado e impulso invertido usado. Isto é particularmente verdadeiro se a aeronave precedente for de um tipo diferente daquele que você está voando.

Defesas

  • Durante o pré-voo da aeronave, certifique-se de que os pneus estão devidamente inflados, não há evidência de vazamentos hidráulicos em nenhuma das linhas ou acessórios dos freios e que os indicadores de desgaste dos freios mostram que os freios são reparáveis.
  • No táxi inicial, verifique os freios para assegurar o funcionamento adequado.
  • Minimize os requisitos para aplicações de freio durante operações no solo, ajustando as configurações de potência quando possível, incluindo o uso de impulso inverso / passo inverso, se permitido pelo Manual de Vôo da Aeronave. Durante as operações de solo, use a técnica de frenagem apropriada para o tipo de freios instalados, pois as técnicas recomendadas para freios de aço e de carbono não são as mesmas. Para a decolagem, use a configuração recomendada pelo fabricante de freios automáticos, se os freios automáticos estiverem instalados. Para aterrissagem, use o freio automático em um ajuste apropriado quando disponível.
  • Se for necessária uma frenagem pesada, monitore as temperaturas de frenagem subseqüentes, se possível, e assegure um período de resfriamento adequado a seguir. Use ventiladores de freio se eles estiverem disponíveis. Se os indicadores de temperatura de travagem não estiverem disponíveis, utilize as tabelas de arrefecimento de travagem do fabricante para determinar o tempo mínimo de ligação à terra. Caso contrário, o desempenho da frenagem subseqüente pode ser degradado e pode ocorrer superaquecimento ou deflação dos pneus.
  • Deixar a engrenagem para baixo por mais tempo do que o habitual se houver suspeita de superaquecimento após a decolagem, desde que o desempenho de subida não seja afetado a um grau que comprometa a folga segura do terreno ou o cumprimento das folgas do ATC.
  • Entender como o sistema de frenagem funciona. Compreender as implicações de falhas de qualquer um dos sistemas associados, incluindo hidráulicos, antiderrapantes e auto-travões e conhecer os procedimentos apropriados para operar numa configuração degradada.
  • Ficar alerta para movimentos inesperados da aeronave enquanto está no solo, especialmente logo após ajustar o freio de estacionamento ou logo após libertá-lo, uma vez que os calços tenham sido colocados no lugar. Não fique muito absorvido dentro da cabine de pilotagem até ter a certeza de que a aeronave não se vai mover.

Soluções

  • Se se considerar ou suspeitar que os travões (e portanto os pneus adjacentes) podem estar excessivamente quentes após a descolagem, então as seguintes precauções podem ser prudentes de modo a dar tempo aos componentes para arrefecerem:
    • Deixar o trem de aterragem por um período prolongado após a descolagem tendo em conta qualquer efeito que isso tenha no desempenho de subida.
    • Se possível, evite fazer uma aterragem muito pouco tempo após a descolagem.
    • Seguir as limitações do AFM para períodos mínimos de arrefecimento no solo após travagens fortes. Isto aplica-se especialmente após uma descolagem de alta velocidade Rejeitada.
  • Ponderem sempre se os incidentes de Travagem a Quente devem ser assistidos por equipas de bombeiros.
  • Confina todas as travagens significativas aos momentos em que a aeronave viaja em linha recta para evitar stress nos pneus e desgaste indevido
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  • Certifique-se de que os travões nunca são aplicados contra o impulso ou potência enquanto a aeronave está em movimento. Evite configurações de alta potência contra os freios enquanto a aeronave estiver parada, a menos que seja necessário realizar verificações ou procedimentos como a aceleração do motor.
  • Não ‘montar’ inadvertidamente os freios do dedo do pé, enquanto taxiando

Acidentes e Incidentes

  • SW4, Mirabel Montreal Canada, 1998: incêndio no poço da roda, causado pelo superaquecimento dos freios, que se desenvolveu até que a a asa esquerda falhou tornando a aeronave incontrolável.
  • Extracto do Boletim AAIB No. 1/2007: incidente envolvendo o A320 que sofreu uma falha hidráulica e posteriormente colidiu com uma ponte aérea porque a tripulação não apreciou as implicações da falha no sistema de frenagem.
  • Extrato do Boletim AAIB No. 2/2005: incidente relativo a falha do sistema de frenagem da aeronave no pouso.
  • Extracto do Boletim AAIB No. 1/2007: incidente de frenagem envolvendo um Robin R1180T.
  • Problemas de frenagem: Orientação para Controladores
  • Fluido Hidráulico como Fonte de Incêndio
  • Pneus

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Outra Leitura

Flight Safety Foundation

  • ALAR BN 8.4: Dispositivos de Freio
  • ALAR BN 8.5: Pistas molhadas ou contaminadas
  • Sistema de segurança de pista Nota breve: Relatórios de ação de frenagem do piloto
  • Sistema de segurança de pista Nota breve: Relatórios de condição de pista

Outros

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  • Investigação da influência do desgaste de pneus em frenagem de pista molhada, T. Leland e G. Taylor, NASA, 1965

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