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Controle de tráfego aéreo

História

A era do ar chegou em 17 de dezembro de 1903, quando o irmãos Wright teve sucesso em um vôo de 36 metros em uma nave mais pesada que o ar em Kitty Hawk, N.C., EUA. É difícil imaginar os rápidos avanços tecnológicos que agora permitem viagens interplanetárias por satélites e sondas não tripuladas, mas diretamente controladas. Os primeiros usos comuns da aviação foram os militares e os serviços postais civis. Com voos infrequentes e praticamente sem transporte de passageiros, a principal preocupação era com o integridade da aeronave e o gerenciamento de pousos e decolagens seguras. Uma das principais características distintivas da aviação, em comparação com outras transporte modos, é a alta velocidade e natureza vertical das operações. Por causa dessas características únicas, a aviação sempre representou o maior risco de lesões graves e fatalidades, devido a um acidente, em quase todos os meios de transporte. Quando os passageiros começaram a ser transportados em volumes significativos na década de 1920, ficou claro que um conjunto sistemático de princípios de controle de tráfego aéreo era necessário para lidar com os volumes crescentes em vários aeroportos críticos.

Os aviões viajam ao longo de rotas estabelecidas chamadas de vias aéreas, que são análogo às guias, embora não sejam construções físicas. Eles são definidos por uma largura particular ( por exemplo. 32 milhas) e também possuem altitudes definidas, que separam o tráfego aéreo que se desloca em direções opostas ao longo da mesma via aérea. Devido à capacidade de separar aeronaves verticalmente, é possível que o tráfego sobrevoe os aeroportos enquanto as operações continuam embaixo deles. A economia das viagens aéreas exige viagens de longa distância da origem ao destino, a fim de manter a viabilidade econômica. Para o operador do veículo ( ou seja, piloto), isso significa curtos períodos de alta concentração e estresse (decolagens e pousos) com períodos relativamente longos de baixa atividade e excitação. Durante essa parte de longo curso de um vôo, o piloto está muito mais preocupado em monitorar o status da aeronave do que em procurar aviões próximos. Isso é muito diferente das rodovias, nas quais a ameaça de colisão é quase sempre aparente. Embora as colisões no ar tenham ocorrido fora dos aeroportos, o cenário mais temido pelos analistas de segurança é uma colisão no ar perto ou em um aeroporto por causa de um mal-entendido de controle de tráfego. Essas preocupações levaram à evolução do atual sistema de controle de tráfego aéreo.

A primeira tentativa de desenvolver regras de controle de tráfego aéreo ocorreu em 1922 sob o augúrios da Comissão Internacional de Navegação Aérea (ICAN) sob a direção do Liga das Nações . O primeiro controlador de tráfego aéreo, Archie League de St. Louis, Missouri, EUA, começou a trabalhar em 1929. As longas distâncias percorridas por aeronaves mostram por que a aviação rapidamente se tornou uma preocupação internacional. A capacidade das aeronaves de voar centenas ou milhares de milhas a várias centenas de milhas por hora criou um mercado para transporte de longa distância e alta velocidade. Duas preocupações imediatas estavam nas áreas de compatibilidade de idioma e equipamento. Pilotos de muitos países e com muitos idiomas nativos precisavam se comunicar uns com os outros e com os controladores em terra. Equipamentos eletrônicos, incluindo rádios e, mais recentemente, computadores necessário para trocar informações. O inglês foi estabelecido como a língua internacional de controle de tráfego aéreo, mas mesmo dentro desta contexto , havia uma necessidade do uso preciso de frases e sequências de palavras. Essas práticas comuns têm seus conceptual raízes nas mesmas questões de uniformidade que são aplicadas diretamente às rodovias. O operador precisa receber informações claras e simples que atendam a uma necessidade direta. No transporte rodoviário, isso é transmitido por meio de imagens visuais verbais ou simbólicas; na aviação, é por meio da palavra falada, complementada pela instrumentação da aeronave. A atividade internacional inicial na navegação também distingue o transporte aéreo: encontrar um caminho para um destino foi uma área de principal preocupação nos primeiros anos da aviação. Como as aeronaves não podiam operar sem referências terrestres fixas (principalmente em viagens de longa distância), tornou-se necessário o desenvolvimento de um elaborado sistema de auxílio à navegação (primeiro visual, usando balizas, agora eletrônicas, usando radar) para ajudar a indicar a posição atual da aeronave. A disponibilidade de unidades de navegação inercial para aeronaves comerciais reduziu a necessidade dessa comunicação no setor de passageiros; as informações no trajeto ainda são fornecidas por uma variedade de meios de comunicação em viagens de longa distância para alertar sobre atrasos iminentes ou outras condições.

Elementos de trânsito

Os elementos que compõem o sistema de controle de tráfego aéreo devem fornecer a capacidade de auxiliar a aeronave em viagens entre aeroportos bem como no pouso e na decolagem. Os centros de controle de tráfego de rotas aéreas são responsáveis ​​por controlar e monitorar o movimento entre os aeroportos de origem e destino. Cada centro é responsável por uma área geográfica definida; à medida que uma aeronave continua em voo, cruzando essas áreas, a responsabilidade pelo monitoramento do avião é transferida (transferida) para o próximo centro de rota aérea. O vôo continua a ser transferido até chegar à área de controle de seu destino. Neste ponto, normalmente dentro de cinco milhas do aeroporto de destino, a função de controle de tráfego aéreo é entregue a um controlador do aeroporto e o avião é guiado por uma sequência de locais para pousar.

Torre de controle do aeroporto com um jato decolando em segundo plano. James Steidl / Shutterstock.com

A torre de controle de tráfego do aeroporto tem responsabilidade direta pelo gerenciamento do manuseio, decolagens e todo o movimento dentro da área de controle do terminal do aeroporto. As estações de serviço de vôo estão localizadas em aeroportos e centros de rotas aéreas, fornecendo informações meteorológicas atualizadas e outras informações relevantes para os pilotos que chegam e partem.

Os controladores de tráfego aéreo e pilotos de aeronaves ocupam uma posição única no sistema de controle de tráfego aéreo. Não existe outro meio de transporte que dependa tanto da comunicação e coordenação desses dois grupos de indivíduos. Como parte de um objetivo geral de manter o fluxo de tráfego aéreo seguro e eficiente, o piloto é obrigado a cumprir as solicitações e instruções dirigidas a ele pelo controlador, sujeito à responsabilidade final do piloto pela segurança da aeronave. Particularmente na vizinhança de aeroportos, e particularmente ao organizar a aterrissagem ou decolagem, uma comunicação clara é essencial. Podem surgir conflitos entre as responsabilidades de controle do controlador de tráfego aéreo e a autoridade do piloto na aeronave. O controle de aproximação tradicional usando pilhas (veja abaixo) sobrecarregou os controladores de tráfego do aeroporto para monitorar muitos aviões no ar. Após a greve do controlador de tráfego aéreo de 1981 no Estados Unidos e a subseqüente demissão de aproximadamente 10.000 controladores, a Federal Aviation Administration instituiu uma política de controles de fluxo. Esses controles exigiam que uma aeronave permanecesse em seu aeroporto de origem, a menos que uma oportunidade de pouso fosse estimada como disponível no aeroporto de destino no horário estimado de chegada. Isso resulta em uma carga de trabalho significativamente reduzida para os controladores de tráfego aéreo do terminal no aeroporto de destino. É uma fonte compreensível de frustração para os viajantes, porque eles não são informados de um atraso no controle de fluxo até que o avião seja empurrado para longe do portão em sua origem e o piloto solicite um slot de pouso. Embora os níveis de pessoal do controlador de tráfego aéreo tenham aumentado gradualmente, o sistema de controle de fluxo é mantido porque reduz o estresse do controlador de tráfego aéreo e a carga de trabalho ao atrasar voos em terra, não no ar.

Os auxílios à navegação são um elemento crítico no sistema de controle de tráfego aéreo. A função de navegação precisa ser satisfeita por uma variedade de tecnologias para complementar a localização do destino quando as referências visuais são limitadas pelo tempo ou luz ambiente. Os primeiros auxílios à navegação eram faróis acesos ao longo do solo; estes sofreram problemas óbvios durante o tempo adverso e foram substituídos por equipamento de localização por rádio. As tecnologias de rádio são capazes de transmitir o rumo e a distância até um destino pretendido. Essas tecnologias montadas em aeronaves são complementadas por radar de vigilância de rota aérea, que monitora aeronaves em cada setor designado do sistema de controle de tráfego de rota aérea. Os sistemas baseados em radar formam a espinha dorsal dos auxílios à navegação para aeronaves privadas e pequenos aviões de transporte de passageiros. Os principais jatos comerciais agora são fornecidos com unidades de navegação inercial, que permitem que uma aeronave navegue de forma independente para um destino. Um computador e um giroscópio são usados ​​para detectar a direção e, com sensores de velocidade, rastrear a direção e a distância até o destino. As unidades de navegação podem voar de forma virtualmente automática até as proximidades de um aeroporto, momento em que o piloto e o controlador interagem para controlar o pouso com segurança.

Os auxiliares de pouso mais frequentemente empregados são ilustrados emfigura 1. Uma aeronave deixa a pilha de espera (uma série de padrões elípticos voados em altitudes atribuídas enquanto aguarda autorização para pousar), se houver, e se aproxima de uma pista através de um marcador externo e um interno.Radar de vigilância de aeroportoe luzes de aproximação são usadas para auxiliar o piloto. O pouso ocorre em uma pista projetada para suportar a carga de impacto da aeronave no pouso. Um papel importante é desempenhado pelas pistas de táxi de saída na liberação rápida da aeronave da pista para permitir outra operação (pouso ou decolagem). Os auxiliares de pouso eletrônicos, luzes de aproximação e pistas de táxi de saída devem funcionar como um sistema para pousar com segurança e liberar a pista para outra operação.

Figura 1: Sequência de pouso da aeronave. Encyclopædia Britannica, Inc.

O elemento final do sistema de controle de tráfego aéreo é a capacidade de controlar e direcionar aeronaves no solo. Os voos de chegada devem ser guiados com segurança até um terminal, partindo dos voos para a pista adequada. Para aeroportos menores, em condições climáticas satisfatórias, isso pode ser feito visualmente. Em aeroportos maiores, o radar de movimento no solo é necessário para rastrear os aviões no solo, assim como no ar. Parte das funções de um controlador de tráfego aéreo é conduzir esta orientação de aviões ao longo das pistas de taxiamento e perto dos terminais. Problemas de movimento do solo têm sido exacerbado nos Estados Unidos pela rede hub-and-spoke que evoluiu para a maioria das transportadoras desde a desregulamentação em 1978. As transportadoras agora operam dentro e fora de aeroportos centrais, que são os pontos focais de um grande número de voos. Ondas de aeronaves chegam espaçadas em uma janela de tempo estreita e partem agrupadas de forma semelhante. Os passageiros freqüentemente chegam a seus destinos mudando de avião no hub. Isso permite que as companhias aéreas minimizem os tempos de transferência e agendem com eficiência, mas pode resultar em atrasos extremos em solo quando muitas aeronaves trocam de posição de portão simultaneamente. As companhias aéreas geralmente resistem às tentativas de mudar os voos de forma significativa das partidas na hora ou meia hora por causa da percepção da inconveniência do passageiro. A expansão das operações hub-and-spoke continuará a pressão sobre as operações terrestres.

Técnicas de controle convencionais

O espaço aéreo é dividido por níveis de vôo em espaço aéreo superior, médio, inferior e controlado. O espaço aéreo controlado inclui os aeroportos e vias aéreas circundantes, que definem os corredores de movimento entre eles com altitudes mínimas e máximas. O grau de controle varia com a importância da via aérea e pode, para aeronaves leves particulares, ser representado apenas por marcações no solo. As vias aéreas são geralmente divididas em níveis de 1.000 pés, com aeronaves atribuídas a níveis operacionais específicos de acordo com a direção e desempenho. Normalmente, todos esses movimentos são controlados por centros de controle de tráfego aéreo. No espaço aéreo superior, acima de cerca de 25.000 pés (7.500 metros), os pilotos podem ter a escolha de rotas livres, desde que as rotas e os perfis de voo tenham sido acordados com antecedência. No espaço aéreo intermediário, todos os pilotos que entram ou cruzam o espaço aéreo controlado são obrigados a aceitar o controle e, portanto, a notificação deve ser enviada ao centro de controle com antecedência. Há uma tendência contínua de expansão de áreas que requerem controle positivo. Além dos espaçamentos verticais nas vias aéreas, as separações horizontais são importantes, geralmente assumindo a forma de um intervalo de tempo mínimo de 10 minutos entre aeronaves na mesma pista e elevação com espaçamento lateral, tipicamente, de 10 milhas.

A forma mais simples de controle de vôo é chamada de regra de vôo visual, em que os pilotos voam com referência visual de solo e uma regra de vôo 'veja e seja visto'. Em espaço aéreo congestionado, todos os pilotos devem obedecer à regra de voo por instrumentos; ou seja, devem depender principalmente das informações fornecidas pelos instrumentos do avião para sua segurança. Em más condições de visibilidade e à noite, as regras de voo por instrumentos invariavelmente se aplicam. Em aeroportos, em zonas de controle, todos os movimentos estão sujeitos à permissão e instrução do controle de tráfego aéreo quando a visibilidade é normalmente inferior a cinco milhas náuticas ou o teto da nuvem está abaixo de 1.500 pés.

O controle de procedimentos começa com o capitão da aeronave recebendo previsões meteorológicas, juntamente com as listagens de um oficial de instrução das mudanças de radiofrequência ao longo da rota de voo e avisos aos aviadores. Os planos de vôo são verificados e possíveis corredores de saída da trajetória de vôo, em caso de emergência, são determinados. Os planos de vôo são retransmitidos para torres de controle e centros de controle de abordagem. Enquanto a aeronave taxia para fora, sob instruções do controlador de solo, o piloto espera para ser encaixado no padrão geral de movimentos de entrada e saída. Controladores distribuir uma pista de saída, que permite que a separação da aeronave seja mantida; isso é determinado a partir de uma verificação das autorizações de partida padrão usadas mais recentemente. Conforme a aeronave sobe até sua altitude inicial, em um rumo instruído, o controlador de decolagem identifica a imagem produzida pela aeronave na tela do radar antes de permitir novas decolagens ou pousos. Outras instruções liberam a aeronave para sua subida final para a parte em rota do voo e o primeiro ponto de relatório dos pilotos marcado por dispositivos de rádio. Relatórios de progresso na parte em rota do vôo são necessários e normalmente são rastreados no radar.

Em um ponto de relatório durante a rota, o centro de controle de recebimento assume o vôo do centro de partida, e todos os relatórios e instruções adicionais são feitos para o novo centro de controle. As instruções de descida são retransmitidas para organizar a aeronave que chega em separações de talvez cinco milhas, na verdade, em uma linha inclinada. Conforme a aeronave se aproxima, ajustes de velocidade ou alongamento de trajetórias de vôo podem ser necessários para manter separações de três milhas náuticas sobre os limites do aeroporto. Os controladores determinam as sequências de pouso e as instruções de empilhamento e podem ajustar as decolagens para lidar com os picos nos voos de chegada. O estágio final é iniciado pela transferência do controle para um controlador de abordagem. Sob vigilância por radar, as direções finais são fornecidas para o pouso. Na sequência de pouso, o controle passa para a torre de controle, onde o radar de precisão é usado para monitorar o pouso e os controladores de movimento do solo emitem instruções de taxiamento.

Novos conceitos

Os interesses da aviação também estão aproveitando ao máximo as novas computador e capacidades de comunicação. Em alguns casos, como com unidades de navegação inercial a bordo, os sistemas de computador irão realmente dirigir a aeronave. Na maioria das outras circunstâncias, os sistemas de computador fornecerão uma variedade de funções de apoio à decisão e alerta para pilotos e controladores de tráfego aéreo. Radar e comunicações plano-solo são usados ​​por sistemas de controle de tráfego aéreo para prever conflitos no ar e sugerir ações para resolvê-los. Os sistemas de suporte à decisão com reconhecimento de voz podem ser usados ​​para alertar um controlador quando um comando arriscado ou inadequado é dado. As incursões na pista (uso simultâneo e conflitante de uma pista para embarque e desembarque) podem ser identificadas e evitadas, por exemplo. O aviso de altitude mínima segura também pode ser codificado no radar de controle de tráfego aéreo. Sabendo a localização, velocidade e direção de todas as aeronaves, o sistema pode soar um aviso sonoro e visual para o controlador de um evento iminente de baixa altitude. Os sistemas de baixa altitude são muito facilitado por uma capacidade de mapear digitalmente com precisão a localização de objetos com atributos específicos ( por exemplo. altura acima do nível do solo) para uso em sistemas de baixa altitude. Menos fantasioso, mas não menos importante, é a expansão contínua do uso de sistemas de pouso por micro-ondas (MLS), que estão substituindo o equipamento antigo do sistema de pouso por instrumento (ILS). O MLS é um contemporâneo mais preciso e confiável tecnologia .

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