EFIS - ELECTRONIC FLIGHT INSTRUMENT SYSTEM

EFIS – ELECTRONIC FLIGHT INSTRUMENT SYSTEM

PFD – PRIMARY FLIGHT DISPLAY

MFD – MULTI FUNCTION DISPLAY

EICAS – ENGINE INDICATING AND CREW ALERTING SYSTEM

FMC – FLIGHT MANAGEMENT COMPUTER

FADEC – FULL AUTHORITY DIGITAL ENGINE CONTROL

INTRODUÇÃO

O moderno EFIS – Electronic Flight Instrument System é um sistema digital de instrumentos de voo instalado em aeronaves, cuja interface está baseada em tecnologias eletrônicas, em substituição aos clássicos conjuntos de aviônicos analógicos disponíveis como padrão em modelos de aeronaves fabricados até algumas décadas atrás.

Ele é formado por um conjunto de aviônicos que desempenham diversas funcionalidades, entre elas a de navegação, de controle de voo, de meteorologia e de comunicação, com a exibição de dados digitais ou informações em telas coloridas. Ele é uma plataforma de aviônicos que exibe eletronicamente os dados ou informações à tripulação da aeronave, ao contrário das exibições convencionais dos aparelhos analógicos clássicos de bordo, cuja base tecnológica é eletromecânica, com aspecto de interface que lembra vagamente o formato de relógios analógicos.

De modo geral, as versões mais modernas e sofisticadas do EFIS – Electronic Flight Instrument System são formadas pelo PFD – Primary Flight Display, que é uma interface de exibição de dados primários de voo, entre eles o chamado horizonte artificial, pelo MFD – Multi Function Display, que é uma interface complementar de dados de navegação e de meteorologia, e um EICAS – Engine Indicating and Crew Alerting System, que é um sistema para alertar a tripulação sobre os parâmetros de funcionamento dos motores e outros sistemas.

Há, no meio aeronáutico, quem considere o FMC – Flight Management Computer, o computador de gerenciamento de voo, ou, ainda, o FMS – Flight Management System, o sistema de gerenciamento de voo, como integrantes do EFIS – Electronic Flight Instrument System. Outros consideram o FADEC – Full Authority Digital Engine Control também um integrante do EFIS – Electronic Flight Instrument System. Mas é apenas uma questão conceitual. O fato é que todos esses aparelhos, juntos, formam uma suíte de aviônicos que traz mais eficiência, precisão e segurança para as operações de aeronaves em geral. Todos eles, sem exceção, tem sua importância própria.

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS

O moderno EFIS – Electronic Flight Instrument System é um sistema integrado de aviônicos. Ele é um conjunto de aparelhos eletrônicos de bordo, instalado em aeronaves, cuja interface para exibição dos dados e informações de voo, de navegação, de comunicação e de meteorologia à tripulação de cockpit ou cabine de comando tem o formato eletrônico, ao contrário do formato analógico dos clássicos instrumentos de voo instalados em aeronaves de concepção mais antiga ou não tão moderna.

Essa moderna suíte digital de aviônicos pode ser considerada o cérebro da aeronave, pois nela está integrado um conjunto de instrumentos fundamentais para a sua operação diária, principalmente para sua navegação, controle de voo, meteorologia e comunicação com estações terrestres para controle de tráfego aéreo. O EFIS – Electronic Flight Instrument System pode ser considerado o mais radical avanço tecnológico recente em equipamentos de bordo, responsável por agrupar as funcionalidades de uma variedade de instrumentos que antes precisavam ser visualizados e interpretados separadamente pela tripulação que, a partir desse ponto, fazia o trabalho cognitivo de juntar os dados e interpretá-los de forma integrada.

Nas versões mais modernas do EFIS – Electronic Flight Instrument System, conhecidas também como cockpit de vidro, os dados de navegação, de controle de voo e de meteorologia, que antes, há décadas atrás, eram apresentados separadamente à tripulação, agora são processados, combinados e sobrepostos nas telas de cristal líquido PFD – Primary Flight Display e MFD – Multi Function Display, de forma que a tripulação consiga de forma ágil visualizá-los e tomar as decisões corretas para cada situação de voo, para cada momento ou condição meteorológica. Assim, no PFD, que é a tela primária, os dados de altitude, horizonte, velocidade, rumo magnético e comunicação com estações em terra e controle de tráfego, entre outros, são apresentados de forma combinada. Já no MFD, que é a tela multifuncional, os dados de navegação em moving map, meteorologia, parâmetros do motor e sistemas, alerta de proximidade com o solo e alerta de tráfego na mesma área, entre outros, também são apresentados sobrepostos.

São várias versões de EFIS – Electronic Flight Instrument System disponíveis atualmente no mercado aeronáutico mundial. Uma aeronave a pistão de pequeno porte, por exemplo, pode estar equipada com um instrumento EFIS básico para exibir dados de voo e de navegação. Entre os exemplos mais simples e baratos de instrumentos de voo para serem instalados em pequenos aviões monomotores está o EFIS Garmin GNS 430, que exibe as funcionalidades do GPS – Global Positioning System e do NAV / VOR com ILS, combinadas com informações de cartas aeronáuticas (moving map), altímetro, rotas de plano de voo, procedimentos de aproximação e comunicação (VHF) com estações de controle de tráfego aéreo. Já um jato de grande porte usado na aviação comercial doméstica e / ou internacional e um sofisticado jato executivo de médio porte, por exemplo, podem ter até seis telas de exibição de dados e informações, duas telas PFD, uma do lado esquerdo, para o piloto, e outra do lado direito do painel de controle, para o co-piloto, duas telas MFD, uma também do lado esquerdo e outra do lado direito do cockpit, a tela do EICAS no centro do painel e, finalmente, mas não menos importante, a tela do FMS fixada no console central do cockpit.

Essa sofisticada configuração de instrumentos digitais de voo EFIS, disponível em grandes jatos comerciais e jatos executivos de médio porte, é o sonho de muitos pilotos. Elas tornam as viagens mais eficientes, mais econômicas, mais seguras, mais precisas e mais confortáveis. Elas diminuem radicalmente a carga de trabalho da tripulação de cockpit pela metade, em relação aos antigos painéis analógicos de voo disponíveis em clássicas aeronaves do passado. Pilotar uma aeronave analógica pode ser duas vezes mais cansativo que dirigir um automóvel, o EFIS ou cockpit de vidro pode ser então a solução definitiva para reduzir acentuadamente ou eliminar a fadiga mental da tripulação de cockpit após longas viagens internacionais e/ou intercontinentais.

O sistema EFIS – Electronic Flight Instrument System é formado basicamente pelos displays para exibição de caracteres e imagens, esses displays conhecidos também como interfaces; pelos controles, incluindo os botões e teclas para inserção de dados no sistema, como coordenadas geográficas do destino, por exemplo; pelos processadores de dados, que são o cérebro ou núcleo do sistema, de forma análoga a uma CPU – Central Processing Unit de um notebook, por exemplo; e pelas baterias do sistema, de forma análoga aos nobreaks; Mas vale ressaltar que a tecnologia touch-screen já está chegando no EFIS – Electronic Flight Instrument System, vários deles já tiveram o número de teclas e botões reduzidos para o mínimo necessário, de forma análoga aos modernos projetos de smartphones.

No cockpit da aeronave, as telas de cristal líquido são as partes mais óbvias de um sistema EFIS – Electronic Flight Instrument System e são essas características que deram origem à expressão cockpit de vidro. O formato mais comum de um EFIS – Electronic Flight Instrument System, a maioria disponível em aeronaves a pistão de pequeno porte, possui duas telas de exibição de dados e imagens, conhecidas também como unidades de exibição. A primeira delas é o PFD – Primary Flight Display, cuja principal tarefa é exibir ao piloto as funcionalidades dos instrumentos que dão piloto da aeronave o que se chama dentro do meio aeronáutico de consciência situacional, entre eles o horizonte artificial, o medidor de velocidade aerodinâmica, o medidor de altitude da aeronave, e o medidor de velocidade vertical, conhecido também como variômetro, este relacionado com o aumento ou diminuição de altitude para cada minuto.

O PFD – Primary Flight Display é projetado para dar ou melhorar a consciência situacional de um piloto, integrando as informações dos instrumentos citados no parágrafo acima em uma única tela, em vez de quatro instrumentos analógicos diferentes, reduzindo o tempo necessário para o piloto visualizar essas informações, já que estão todas sobrepostas em apenas uma tela, e tomar a decisão mais adequada para cada situação ou condição de voo. O PFD – Primary Flight Display aumenta, dá ou viabiliza instantaneamente a percepção da tripulação sobre as situações ou condições incomuns ou potencialmente perigosas em voo, como, por exemplo, velocidade baixa demais (que pode provocar estol) ou descida rápida demais (que pode provocar colisão contra o solo), mudando a cor ou a forma da tela ou fornecendo alertas de áudio.

De modo geral, o MFD – Multi Function Display exibe informações de navegação, meteorologia e dados de funcionamento dos motores. Eles são projetados para que a tripulação possa ter a sua disposição uma imagem com informações sobrepostas de mapas e formações de clima em torno da aeronave, com alcance variável, de acordo com as necessidades dos pilotos. Entre os exemplos de informações sobrepostas estão o plano de rota da aeronave, isto é, a rota pretendida pela aeronave, e as informações meteorológicas do radar meteorológico colorido ou do stormscope, instalados (s) na aeronave, o que a tripulação entender melhor.

Há ainda, no mercado aeronáutico, as opções de modelos de MFD – Multi Function Display que fornecem aos pilotos alertas de proximidade com solo ou montanhas, conhecidos no meio aeronáutico como alertas de TAWS – Terrain Awareness and Warning System ou EGPWS – Enhanced Ground Proximity and Warning System; informações meteorológicas processadas a partir de imagens captadas por satélites, enviadas também via satélite por empresas de meteorologia, como a XM Weather, por exemplo; e alertas de proximidade com outras aeronaves no mesmo tráfego, conhecidas no meio aeronáutico como alertas de TCAS – Traffic Collision and Avoidance System;

O MFD – Multi Function Display também aumenta a percepção da tripulação sobre as situações ou condições incomuns ou potencialmente perigosas em voo, como, por exemplo, emitindo alertas de proximidade excessiva com o solo, o que pode provocar colisão CFIT – Controlled Flight Into Terrain.

De modo geral, o EICAS – Engine Indicating and Crew Alerting System é um instrumento de monitoramento eletrônico dos sistemas da aeronave, principalmente dos motores. Ele exibe informações sobre os sistemas da aeronave, incluindo seus sistemas de armazenamento e alimentação de combustível, geração e distribuição de eletricidade, e sistema mecânico, principalmente os motores. Na memória do EICAS – Engine Indicating and Crew Alerting System estão armazenados os parâmetros normais de funcionamento dos sistemas da aeronave, estabelecidos previamente pelo fabricante dela. Assim ele compara continuamente esses parâmetros normais com o funcionamento atual dos sistemas da aeronave e se há discrepâncias ou diferenças, isto é, se os sistemas da aeronave estão funcionando fora dos padrões normais ou não estão funcionando as telas desse instrumento fornecem dados e informações digitais para a tripulação, acompanhadas de alertas visuais e sonoros, dependendo de cada caso.

O EICAS – Engine Indicating and Crew Alerting System melhora a percepção da tripulação sobre a situação atual, permitindo que os pilotos vejam instantaneamente, segundo a segundo, informações sobre os sistemas em formatos gráficos de compreensão relativamente fácil, pra quem já está acostumado com eles, é claro, e também alerta a tripulação para situações incomuns ou perigosas. Por exemplo, se um motor começar a perder pressão de óleo, o EICAS – Engine Indicating and Crew Alerting System pode soar um alerta, mudar o modo de exibição de informações para a página com as informações sobre o sistema de lubrificação e descrever os dados de pressão de óleo com uma caixa vermelha.

A maioria dos modelos de instrumentos EICAS – Engine Indicating and Crew Alerting System foi projetada para fornecer às tripulações das aeronaves o monitoramento sobre uma grande variedade de parâmetros de funcionamento de sistemas, entre elas o número de rotações por minuto do motor, a temperatura do ar exterior, temperatura dos gases de escape dos motores, fluxo de combustível, combustível nos tanques, pressão do óleo de lubrificação dos motores, pressão do óleo hidráulico de sistemas, volume de óleo e vibração do motor.

CRIAÇÃO E DESENVOLVIMENTO

De modo geral, existem atualmente no meio aeronáutico mundial dois conjuntos de regras bem definidos para a operação de aeronaves, o primeiro conjunto, mais simples, chamado VFR – Visual Flight Rules, e o segundo conjunto, mais completo ou sofisticado, chamado IFR – Instrument Flight Rules. A grande maioria das aeronaves fabricadas atualmente, grandes e pequenas, baratas e caras, já sai de fábrica com condições de fazer viagens sob as regras de voo por instrumentos.

Uma das principais diferenças entre voos visuais e voos por instrumentos está no aspecto geral de meteorologia, em que nos voos visuais praticamente não há fenômenos meteorológicos (nevoeiros, por exemplo) que dificultem a visão natural do piloto da aeronave sobre o que se passa no ambiente. Por outro lado, qualquer viagem realizada acima de 5.000 metros de altitude, independente da condição meteorológica, deve, obrigatoriamente, ser realizada sob as regras de voos por instrumentos.

Na década de 1960 o padrão tecnológico predominante nas cabines de comando de aeronaves comerciais de grande porte consideradas modernas e sofisticadas para aquela época era composto por assentos dedicados ao comandante da aeronave, o co-piloto, o navegador e o engenheiro de voo. Com o passar do tempo, com os avanços tecnológicos conquistados pelo desenvolvimento do programa espacial Apollo, por exemplo, entre outros, a indústria aeronáutica passou a ter acesso a uma variedade de tecnologias aeroespaciais adaptadas para o uso aeronáutico, cedidas pelo Governo Americano e por governos de outros países desenvolvidos.

Assim, a partir da década de 1970, o navegador de voo humano foi substituído pelos sistemas automatizados, entre eles o navegador eletrônico inercial, cujas versões mais modernas são conhecidas atualmente como IRS – Inertial Reference System. Na década de 1970, outras tecnologias também foram desenvolvidas para uso aeronáutico, entre elas o AHRS – Attitude and Heading Reference System e o ADC – Air Data Computer, ressaltando que nessa década os mostradores analógicos começaram a ser substituídos por tubos de raios catódicos em vários instrumentos.

Na década de 1970, parte do trabalho mental da tripulação de cabine passou a ser realizado por computadores, o que se intensificou na década de 1980, com a criação e o desenvolvimento do ônibus espacial americano e a respectiva transferência de sua tecnologia aeroespacial para a indústria aeronáutica. O conceito EFIS – Electronic Flight Instrument System chegou de fato e pra valer na década de 1980, com o seu uso inicial no ônibus espacial americano, seguido do seu uso em aviões militares americanos e europeus e, finalmente, sua chegada aos então modernos e sofisticados aviões civis do mundo ocidental, entre eles o Bombardier CL601 Challenger.

O engenheiro de voo perdeu seu emprego a partir da década de 1980, com a introdução do FMC – Flight Management Computer, inicialmente no Airbus A300, seguido por outros modelos de aeronaves, como o Boeing 767, por exemplo. A carga de trabalho diminuiu pela metade, por isso não havia mais necessidade de uma terceira pessoa no cockpit dos grandes jatos comerciais intercontinentais. Até hoje duas pessoas no cockpit de grandes jatos comerciais são obrigatórias e necessárias por uma questão de redundância, de segurança e de carga de trabalho. Em jatinhos executivos com certificação single-pilot, o co-piloto pode ser dispensado, embora na prática a maioria dos proprietários desses aviões prefira manter uma segunda pessoa na cabine de comando, também por uma questão de redundância.

Todas as tecnologias consideradas EFIS – Electronic Flight Instrument System, criadas e desenvolvidas a partir da década de 1970, permitiram simplificar processos operacionais, principalmente os rotineiros, mas necessários, dentro da cabine de comando das aeronaves, que passaram a executados por computadores.

As primeiras versões do EFIS – Electronic Flight Instrument System eram compostas por interfaces de apresentação de dados em CRT – Cathode Ray Tube, os tubos de raios catódicos, não muito diferentes dos populares e antigos aparelhos de TV de tubo ou monitores de tubo para computadores. Posteriormente, entraram em produção seriada e em larga escala as telas LCD – Liquid Crystal Display, as telas de cristal líquido, mais leves, ocupando menos volume no painel de instrumentos, e emitindo menos calor dentro das cabines de comando. O ADI – Attitude Diretor Indicator, o indicador digital de atitude (não confundir com altitude), e o HSI – Horizontal Situation Indicator, o indicador de situação horizontal, são considerados os precursores das versões mais modernas do EFIS – Electronic Flight Instrument System. Na verdade, eles já eram considerados EFIS quando foram substituídos pelas versões mais modernas do EFIS – Electronic Flight Instrument System.

Na década de 1990, as principais inovações tecnológicas deixaram de vir principalmente da indústria aeroespacial e passaram a vir da indústria eletrônica, principalmente da indústria de processadores, televisores, telecomunicações e de hardwares e softwares para computadores, todas sendo adaptadas para o uso da indústria aeronáutica.

MERCADO

Atualmente, as principais fabricantes de aviônicos, que são aparelhos de navegação, controle de voo e meteorologia embarcados em aeronaves, são a gigante americana Honeywell International, que é dona das marcas Allied Signal e Bendix King, as também americanas Rockwell Collins, Garmin Ltd, Avidyne Corporation e Universal Avionics, e a francesa Thales Group, esta uma grande empresa do setor aeroespacial. Parece que a Boeing Company pretende entrar (ou já está entrando) nesse mercado, como criadora, desenvolvedora e fabricante de aviônicos.

Entre os produtos dessas empresas, atuais ou precursores de sistemas mais modernos, que se destacam e/ou se destacaram no mercado aeronáutico mundial, dependendo de cada caso, estão os seguintes:

• Collins ProLine 21 – Disponível no Premier I, no Learjet 60XR, no Citation CJ2 e no Citation CJ3, no King Air B200, no Gulfstream G150, no King Air 350, no Hawker 750, no Avanti II e no Challenger 605;
• Garmin G1000 – Disponível no Cessna 206 Station Air, no Socata TBM 900, no Cessna 182 Skylane, no Piper Meridian, no Cessna 172 Skyhawk, no Seneca V, no Cessna 208B Grand Caravan, no Columbia 400, no Bonanza G36, no Citation Mustang, no Diamond DA40, no Socata TBM 850 e no Baron G58; 
• Honeywell Primus Epic – Disponível no Gulfstream G550, no Embraer E-190, no Embraer E-175, no Embraer E-195 e no Embraer E-170;
• Garmin Prodigy - Disponível no Phenom 300 e no Phenom 100;
• Collins ProLine 4 – Disponível no Falcon 50EX, no Gulfstream G100  / Astra SPX, no Learjet 60, no Falcon 2000, no Beechjet 400, no Bombardier CRJ200, no Israel Galaxy, no Sikorsky S-92 e no Challenger 604; 
• Garmin GNS 430 – Disponível no Seneca V,
• Universal EFI 890 - Disponível no Learjet 25 (upgrade), no Citation II (upgrade),  
• Honeywell Primus Apex - Disponível no Pilatus PC-12 NG, 
• Avidyne Entegra – Disponível no Cirrus SR22 e no Cirrus SR20;
• Arnav - Cirrus SR20 e Cirrus SR22;
• Rockwell Collins 700 - Disponível no Fokker 100 e no Fokker 70; 
• Honeywell Primus 2000 – Disponível no Citation X, no Global Express, no Falcon 900C e no Global 5000;
• Thales IMA - Disponível no ATR-72-600 e no ATR-42-600;
• Thales Top Deck: Disponível no Sukhoi SuperJet 100;
• Collins ProLine Fusion – Disponível no Embraer KC-390, no Bombardier CSeries, no Legacy 500 e no Global 6000;
• Honeywell / Dassault EASY – Disponível no Falcon 2000EX e no Falcon 900;
• Universal UNS - Disponível no Learjet 45XR, 
• Honeywell Primus 1000 – Disponível no Citation Excel, no Embraer ERJ-135, no Citation Bravo, no Embraer Legacy 600, no Citation Ultra, no Embraer ERJ-145, no Learjet 45, no Citation Encore, no Embraer ERJ-140 e no Learjet 45XR;
• Honeywell Primus Epic 2 - Disponível no Pilatus PC-24
• Honeywell Primus Elite - Embraer Legacy 600 e Embraer Legacy 650;
• Garmin Perspective - Disponível no Cirrus SR22 e no Cirrus SR20,
• Collins ProLine 2 - Disponível no Embraer Brasilia e Learjet 35; 
• Garmin GNS 530 - Disponível no Socata TBM 850;
• Bendix / Allied EFIS-50 - Disponível no Learjet 31A; 

VEJA TAMBÉM

• Aileron (Indústria Aeronáutica)
• Abdução (Ufologia)
• Turbofan (Indústria Aeronáutica)
• Trimotor (Indústria Aeronáutica)
• Saab JAS 39 Gripen NG
• AVGAS (Gasolina de Aviação)
• Extraterrestre (Ufologia)
• Quadrimotor (Indústria Aeronáutica)
• Beechcraft (Indústria Aeronáutica)
• Programa FX2 (Força Aérea Brasileira)
• Bimotor (Indústria Aeronáutica)
• Agricultura e Pecuária
• Pesos e Medidas
• Ônibus Espacial
• UFO/ OVNI (Ufologia)
• Galvanização (Química)
• Monomotor (Indústria Aeronáutica)
• Cessna Citation
• Longarina (Engenharia Aeronáutica)
• Bombardier Learjet
• Iridium (Telefonia por Satélite)
• Neiva (Indústria Aeronáutica)
• Caso ET de Varginha
• Cirrus Aircraft (Indústria Aeronáutica)
• Satélites (Telecomunicações)
• Indústria Automobilística
• Decolagem (Aviação)
• Etops (Aviação)
• Disco Voador
• Agronegócios / Agribusiness (Economia)
• Embraer KC-390 (Força Aérea Brasileira)
• Bombardier (Indústrias de Veículos)
• Embraer
• Injeção Eletrônica (Mecânica)
• Transportes no Brasil (Logística)
• Globalstar (Telefonia por Satélite)
• Energia Solar Fotovoltaica
• Operação Prato (Ufologia)
• Energia Elétrica
• Área 51 (Ufologia)
• Stormscope (Meteorologia)
• Aeroporto Campo de Marte
• Material Composto
• Segurança Privada
• Drones
• Piper Aircraft (Indústria Aeronáutica)
• James Bond (Cinema)
• Embarcações (Indústria Naval)
• Aeroporto de Congonhas
• Aeroporto Santos Dumont
• Aeroporto de São José do Rio Preto
• Embraer EMB-314 Super Tucano
• Aeroporto de Presidente Prudente
• Embraer AMX (Força Aérea Brasileira)
• Aeroporto de Ribeirão Preto
• Inércia (Física)
• FAB - Força Aérea Brasileira
• Turbojato (Indústria Aeronáutica)
• Sistema Métrico Decimal
• Spoileron (Engenharia Aeronáutica)
• Casa C-295 (Força Aérea Brasileira)
• Computador (Informática)
• Elbit Hermes 900 (Força Aérea Brasileira)
• Profundor (Engenharia Aeronáutica)
• Aço (Siderurgia)
• Música Eletrônica (Indústria Fonográfica)
• Unidade Embraer Botucatu
• Bateria (Química e Física)
• Aeronaves (Indústria Aeronáutica)
• Circuito Eletrônico (Eletrônica)
• Aviação Agrícola (Agricultura)
• Aeroporto Regional de Maringá
• Alumínio (Metalúrgica)
• Injeção Direta (Mecânica)

REFERÊNCIAS E SUGESTÃO DE LEITURA

• Site Hangar 33: http://blog.hangar33.com.br/conheca-como-funciona-o-variometro-ou-climb-de-uma-aeronave/

• Wikipedia (em inglês): https://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_flight_instrument_system

• Universal Avionics (em inglês): https://uasc.com/home/shop/flightdecks/cessna_citation_ii-550

• Revista Aero Magazine: http://aeromagazine.uol.com.br

• Beechcraft Corporation (divulgação): Imagem

• Piper Aircraft (divulgação): Imagem

• Cessna Aircraft (divulgação): Imagem

• Wikimedia: Imagem