Flight Deck Fogged - Windshield and Windows Free of Glare

Nanoglass technology

Human Translation

by George Rocha

Through a process involving thin layers of material deposited on a surface and then selectively etched away, the MIT team produced a surface covered with tiny cones, each five times taller than their width. This pattern prevents reflections, while at the same time repelling water from the surface.

 Através de um processo envolvendo camadas finas de material depositado numa superfície e depois seletivamente corroído, a equipe do MIT produziu uma superfície coberta com pequeníssimos cones, cada cinco vezes mais altos do que suas larguras. Este padrão impede reflexões, enquanto ao mesmo tempo repelem água da superfície.

One of the most instantly recognizable features of glass is the way it reflects light. But a new way of creating surface textures on glass, developed by researchers at MIT, virtually eliminates reflections, producing glass that is almost unrecognizable because of its absence of glare — and whose surface causes water droplets to bounce right off, like tiny rubber balls.

Uma das mais instantaneamente reconhecíveis características do vidro é o modo como ele reflete luz. Mas uma nova maneira de criar texturas de superficies em vidro, desenvolvida por pesquisadores no MIT , virtualmente elimina reflexões, produzindo vidros que é quase irreconhecível por causa da ausência de brilho ofuscante dele – e  cuja superfície causa gotas d’água que quicam imediatamente, como pequeníssimas bolas de borracha.

The new “multifunctional” glass, based on surface nanotextures that produce an array of conical features, is self-cleaning and resists fogging and glare, the researchers say. Ultimately, they hope it can be made using an inexpensive manufacturing process that could be applied to optical devices, the screens of smartphones and televisions, solar panels, car windshields and even windows in buildings.

O novo vidro “multifunctional”, baseado em nanotexturas de superfície que produzem um arranjo de características cônicas, é auto limpante e resiste ao embaciamento e neblina, dizem os pesquisadores.  Finalmente, eles tTem a esperança que ele [vidro] pode ser feito usando uma processo de fabricação barato que poderia ser aplicado a dispositivos ópticos, as telas de smartphones e televisores, painéis solares, parabrisas de carros e mesmo janelas de edifícios.

The technology is described in a paper published in the journal ACS Nano, co-authored by mechanical engineering graduate students Kyoo-Chul Park and Hyungryul Choi, former postdoc Chih-Hao Chang SM ’04, PhD ’08 (now at North Carolina State University), chemical engineering professor Robert Cohen, and mechanical engineering professors Gareth McKinley and George Barbastathis.

A tecnologia está descrita num documento publicado no jornal ACS Nano,  co-escrito pelos estudantes graduados de engenharia mecânica Kyoo-Chul Park e Hyungryul Choi, o pós-graduado anterior Chih-Hao Chamg SM’04, PhD’08 (agora na Universidade de Carolina do Norte), o professor de engenharia química Robert Cohen e professores de engenharia mecânica Gareth McKinley e George Barbastathis.

Large planes, commercial aircraft, jet aircraft and military helicopters are all equipped with very extensive heating, defogging and air conditioning systems for the cabin, whether in flight or on the ground. Multi-engine, piston powered aeroplanes have auxiliary gas powered heaters which are usually ignited immediately after the engines are started. The system includes a combustion chamber, a heat exchange system and a battery-powered blower. Soon after being ignited, the auxiliary heater soon begins delivering heat to the cabin including the windshield's defrost system without the need for aircraft motion or ram effect.

Aviões grandes, aeronave commercial, aeronave à jato e helicópteros militares são todos equipados com sistemas de ar condicionado e desembaçamento e aquecimento muito extensos para cabine, se em voo ou no solo. Aviões multimotores à pistão têm aquecedores auxiliares à gas, os quais são usualmente ligados imediatamente após os motores serem dados partida. O sisteme inclui uma câmara de combustão, um sistema intercambiador de calor e um ventilador alimentado por bateria. Logo após ser ligado, o aquecedor auxiliar logo começa despachar calor para a cabine incluindo o sistema de degelo do para-brisas sem a necessidade de movimento da aeronave ou efeito de ingestão de ar ambiente.

Small single engine piston powered aircraft, however, are normally equipped with simple systems which, when in flight, take in ambient air and the ram speed of the aircraft pushes the ambient air past a portion of the aircraft's exhaust system and through ducts into the cabin. Unfortunately, when an aircraft is not in flight, there is no ram air pushing through the heating system. Also, some single piston engine driven aircraft have no defrost provisions. This can create serious problems in cold, wintry conditions, particularly in northern climates such as found in Canada or the northern United States. During engine start up, warm up, taxi, takeoff prior to flight, the cabin is not heated or heated insignificantly by the existing heating system. Although the comfort of the passengers and pilot is adversely affected by the cold, a more serious problem, however, is that the pilot's visibility can be poor because of fogging windows. During taxi and takeoff, this can lead to serious accidents. Therefore, it appears that an auxiliary system, for operating in cool, damp conditions that can occur in any season but occur most acutely in the winter designed for use during start up, taxi and takeoff would provide major safety benefits plus enhance pilot and passenger comfort.

Aeronaves pequenas monomotoras à pistão, embora, sejam normalmente equipadas com sistemas simples os quais, quando em voo, ingerem ar ambienteexterno e a velocidade do ar de ingestão da aeronave empurra o ar ambiente passado através do sistema de exaustão da aeronave e através de dutos para a cabine. Infelizmente, quando uma aeronave nào está em voo, não há empurrão de ar ambiente externo através do sistema de aquecimento. Também, algumas aeronaves propulsadas por motor à pistão não têm provisos de degelo. Isto pode criar problemas sérios em condições frias e invernosas, particularmente em climas do norte tal como encontrado no Canadá ou no norte dos Estados Unidos. Durante a partida do motor, aquecimento, taxi, decolagem antes do voo, a cabine não está aquecida ou aquecida insignificantemente pelo sistema de aquecimento existente. Embora o conforto dos passageiros e piloto seja adversamente afetado pelo frio, uma problema mais sério, de qualquer modo, é aquele que a visibilidade do piloto pode ser pobre por causa de janelas embaçadas. Durante taxi e decolagem, isto pode conduzir a acidentes sérios. Por essa razão, parece que um sistema auxiliar, para operar em condições frias, diminua as condições que podem ocorrer em qualquer estação do ano, mas ocorre muito intensamente no inverno, planejado para uso durante a partida, táxi e decolagem forneceria benefícios maiores de segurança mais melhoria de conforto de passageiro e piloto.

Aircraft Fogged Windows News

Case in point 1:

1. The plane took off from Slidell, La., and was en route to Sarasota, Fla., according to a flight plan. Somewhere between the two points, it began flying in circles.

 Exemplo característico 1:

1. O avião decolou de Slidell, Lousiana, e estava em rota para Sarasota, Flórida, de acordo com um plano de voo. Em algum lugar entre os dois pontos, ele começou a voar em circulos.

The FAA lost radio contact with the Cessna 421 before 9 a.m. ET. It was circling at approximately 28,000 feet. If it took off fully loaded, it will run out of fuel at 12:30 p.m. ET.

O FAA perdeu contato com o Cessna 421 antes das 09 A. M. Hora do Leste. Ele estava circulando a aproximadamente 28.000 pés. Se ele decolou totalmente abastecido, ele ficaria sem combustível às 12:30 P. M. Hora do Leste.

Officials at NORAD confirmed that the air defense agency has launched two F-15 fighter aircraft to intercept the general aircraft over the Gulf of Mexico.

Oficiais em NORAD confirmaram que a agência de defesa aérea lançou dois aviões caças F-15 para interceptarem a aeronave sobre o Golfo do México.

NORAD spokesman John Cornelio said the fighter jets made contact visual with the aircraft over the Gulf around 8:45am.

O porta-voz do NORAD, John Cornelio, disse que os jatos caças fizeram contato visual com a aeronave sobre o Golfo por volta das 08:45 A. M. Hora do Leste.

The Coast Guard has confirmed that Dr. Peter Hertzak, a physician from suburban New Orleans, was the pilot of a Cessna plane that crashed into the Gulf of Mexico on Thursday after flying in circles for hours.

A Guarda Costeira confirmou que o Dr. Peter Mertzak, um médico do subúrbio de New Orleans, era o piloto de um Cessna que caiu no Golfo do México na Quinta-feira após voar em circulos por horas.

9:30 a.m. ET Two F-15 fighters under the direction of North American Aerospace Defense Command (NORAD) out of 159th Fighter Wing in New Orleans, La., intercepted and monitored the circling aircraft over the Gulf of Mexico. Upon intercepting the aircraft, the F-15 pilots reported the pilot was not responding to communications. They make visual contact with the plane and report that the craft's windows were fogged over.

Às 09:30 A. M. Hora do Leste, dois caças F-15 sob a direção do Comando de Defesa do Espaço Aéreo Norte-Americano (NORAD) saíram da 159° Ala de Caças em New Orleans, Lousiana, interceptaram e monitoraram a aeronave circulando sobre o Golfo do México. Ao interceptar a aeronave, os pilotos dos F-15 relataram que o piloto não estava respondendo as comunicações.  Eles fazem contato visual com o avião e relatam que as janelas do avião estavam completamente embaçadas .

Case in point 2:

2. February 21, 2012 (by Air Combat Command) - Extreme fogging in the aircraft cockpit caused an F-16C Fighting Falcon to depart the runway July 28, 2011, at the Wittman Regional Airport in Oshkosh, Wisc., according to an Air Combat Command Accident Investigation Board report released today.

Exemplo característico 2:

2. FEV 2012 (pelo Comando de Combate Aéreo) – Embaçamento extremo na cockpit da  aeronave causou a um F-16C Caça Falcon ao decolar da pista no aeroporto regional Wittman, em 28 JUL 2011, em Oshkosh, Wisconsin, de acordo com o relatório do Coselho de Investigação de Acidente do Comando de Combate Aéreo liberado hoje [21 FEV 2012].

F-16C, S/N 87-0296 departed the prepared runway surface of Wittman Regional Airport (KOSH) during landing at the AirVenture 2011 air show. As the aircraft entered the soft soil, the nose wheel broke off and the intake contacted the ground breaking off the nose section as the aircraft came to a stop. The pilot egressed unharmed. The aircraft sustained severe damage, estimated at $5.4 million. There was only minor damage to Wittman Regional Airport infield. Media interest was generally low; however, hundreds of spectators witnessed the mishap.

O F-16, Número de Série 87-0296 partiu da superfície da pista de pouso preparada do aeroporto regional Wittman (KOSH) durante o pouso no show aéreo AirVenture 2011. Quando a aeronave entrou no terreno fofo, a roda do nariz quebrou e a tomada contatou o solo quebrando a seção do nariz quando a aeronave parou. O piloto evacuou sem danos. A aeronave sofreu avaria severa, estimada em US$ 5.4 milhões de dólares. Houve apenas uma avaria menor no campo do aeroporto regional Wittman.  O interesse da midia foi geralmente baixo, todavia, centenas de espectadores testemunharam o infortúnio.

Cockpit fog started developing in the MA as it approached the flare. As the throttle was retarded to idle, fog began to envelope the entire cockpit.

Embaçamento do cockpit iniciou a se desenvolver na aeronave infortunada quando ela aproximou-se do flare. Quando a manete de potência foi retardada para marcha-lenta, o embaçamento começou a envolver o cockpit inteiro.

 Another Fogged Windows Narrative

Case in point 3:

3. After landing on runway 9R; I exited the runway at the end to the north on taxiway S1 and was told to taxi on taxiway south eastbound. I didn't see any signs indicating taxiway south; so I stopped and asked controller; after looking at taxi chart; if I should make a hard right turn or make the 45 degree angle taxiway ahead and to the right. The controller told me to continue on taxiway M and hold short of runway 9L. I continued taxiing; looking for the hold line; looking for the red sign with white numbers; and looking for amber lights at side of the taxiway or in taxiway at hold short line; and saw none of them. When I saw the runway side line; I stopped about 15 ft short of runway. The controller asked me if I was holding short of runway 9L. I replied yes. The control then told a departing aircraft to cancel takeoff clearance. I then replied that I was clear of runway 9L. After air carrier exited runway; the controller then cleared me to cross runway 9L right on taxiway K. I have since learned that construction has been ongoing in the taxi area and feel that if some signs were missing or inoperative; the taxiways should be blocked off; and not used. The windshield was wet; as was the taxiway. This added to reduced visibility. Supplemental information from acn 675457: the visibility through the windshield is great when it is dry. However; it is almost always wet after any flight. It gets cold soaked easily. I believe foggy windshields are a serious problem in 20 series Lear jets.

Uma outra Narrativa de Janelas Embaçadas


Exemplo característico 3:

3. Após pousar na pista 9R, eu sai da pista de pouso no final para o norte na pista de táxi S1 e foi dito para taxiar na pista de táxi sul com destino o lado este. Eu não vi qualquer sinal indicando a pista de táxi Sul. Então eu parei e perguntei ao controlador de tráfego aéreo. Após olhar na  carta de táxi, se eu devia  fazer uma curva difícil à direita  ou fizer os 45° da pista de táxi adiante e à direita, o controlador de tráfego aéreo disse-me para continuar na pista de táxi M e manter a posição pernto da pista 9L. Eu continuei taxiando, procurando a linha de manter a posição [perto da pista], procurando o sinal vermelho com números brancos, e procurando pelas luzes na cor âmbar na lateral da pista de táxi ou na pista de táxi na linha do ponto de espera, e não vi nenhuma delas. Quando eu vi a linha lateral da pista de pouso, eu parei cerca de 4,5 metros perto da pista de pouso. O controlador perguntou-me se eu estava mantendo o ponto de espera perto da pista de pouso 9L. Eu respondi, sim. O controlador então falou para uma aeronave decolando para cancelar a autorização de decolagem. Eu então respondi que eu estava livre para pista de pouso 9L direto na pista de táxi K. Eu já sabia que construção estavam em andamento na área de táxi e vi que algumas placas de sinais foram retirados ou estavam inoperativos. As pistas de táxi deviam estar bloqueadas, e não usadas. O para-brisas estava molhado, assim como estava a pista de táxi. Isto acrescentava visibilidade reduzida. Informação suplementar da aeronave 675457: a visibilidade através do para-brisas é grande quando ele está seco. Todavia, ele está quase sempre molhado após qualquer voo. Ele fica frio encharcado facilmente. Eu acredito que para-brisas embaçado são problemas sérios nos Lear jets da série 20.

Case in point 4:

4.          Loss of Visual References - Collision with Water

             Eurocopter EC 120B (Helicopter) C-GHNI  
             Lac à l'Épaule, Quebec 
             19 June 2008

At approximately 0907 eastern daylight time, the Eurocopter EC 120B helicopter (registration C-GHNI, serial number 1131) departed Lac des Neiges, Quebec, on a private visual flight rules flight to Québec/Jean Lesage International Airport, located 42 nautical miles (nm) to the south. Approximately 15 minutes after takeoff, the weather deteriorated and the pilot chose to land at Lac à l'Épaule, 28 nm north of his destination. While overflying the lake at low altitude to verify the chosen landing spot, the pilot turned on the demist hot air to clear the front windshield of condensation. The windshield immediately misted-up; the helicopter lost altitude and struck the surface of the water. The pilot and passenger sustained minor injuries and evacuated the aircraft successfully. The pilot helped the passenger towards the shore. They were assisted by two fishermen in a small boat and were then transported to hospital by ambulance. The passenger subsequently died. The helicopter, which sank approximately 500 feet from shore in 25 feet of water, was substantially damaged.

Exemplo característico 4:

4. Perda de Referências Visuais - Colisão com Água
   

Eurocopter EC 120B (Helicopter) C-GHNI 

Lac à l'Épaule, Quebec
19 Junnho 2008

Aproximadamene às 09:07 Hora diurna do Leste, o helicópetro Eurocopter EC 120B (registro C-GHNI, número de série 1131) partiu de Lac des Neiges, Quebec, num voo particular sob regras de voo visual para Québec/aeroporto internacional Lesage, localizado a 77 Km ao sul. Aproximadamente 15 minutos após a decolagem, as condições meteorológicas deterioraram, e o piloto escolheu pousar no Lac à l’Épaule, 58 Km ao norte do destino dele. Enquanto sobrevoando o lago em baixa altitude para verificar o local escolhido para pouso, o piloto ligou o ar quente do desembaçador para livrar o para-brisas frontal de condensação.  O para-brisas imediatamente embaçou; o helicóptero perdeu altitude e atingiu a supeerfície da água. O piloto e passageiro sofreram ferimentos leves e evacuaram bem sucedidamente a aeronave. O piloto ajudou o passageiro em direção à orla. Eles foram assistidos por dois pescadores num barco pequeno e foram depois transportados para hospital numa ambulância. O passageiro subsequentemente morreu. O helicóptero, o qual afundou a distância de aproximadamente 150 metros da orla em  7 metros de profundidade de água, foi substancialmente danificado.

Photovoltaic panels, Park explains, can lose as much as 40 percent of their efficiency within six months as dust and dirt accumulate on their surfaces. But a solar panel protected by the new self-cleaning glass, he says, would have much less of a problem. In addition, the panel would be more efficient because more light would be transmitted through its surface, instead of being reflected away — especially when the sun’s rays are inclined at a sharp angle to the panel. At such times, such as early mornings and late afternoons, conventional glass might reflect away more than 50 percent of the light, whereas an anti-reflection surface would reduce the reflection to a negligible level.

Painéis de células fotovoltáicas, explica Park, podem perder tanto quanto 40 por cento de suas eficiências dentro de seis meses quando poeira e sujeira acumulam nas superficies. Mas um painel solar protegido pelo novo vidro auto limpante, ele diz, teria muito menos problema. Em adição, o painel seria mais eficiente porque mais luz seria transmitida através de sua superfície, em vez de ser refletida para longe – especialmente quando os raios do Sol estiverem inclinados num ângulo agudo em relação ao painel. Em tais vezes, tal como em manhãs bem cedo e findar de tardes, vidros convencionais podem refletir para longe mais de 50 por cento da luz, enquanto uma superfície anti-reflexão reduziria a reflexão para um nível insignificante.

While some earlier work has treated solar panels with hydrophobic coatings, the new multifunctional surfaces created by the MIT team are even more effective at repelling water, keeping the panels clean longer, the researchers say. In addition, existing hydrophobic coatings do not prevent reflective losses, giving the new system yet another advantage.

Enquanto alguns trabalhos anteriores trataram painéis solares com revestimentos hidrofóbicos, as novas superfícies multifuncionais criadas pela equipe do MIT são mesmo mais eficientes em repelirem água, mantendo os painéis limpos mais tempo, dizem os pesquisadores. Em adição, revestimentos hidrofóbicos existentes não impedem perdas refletivas, dando ao novo sistema já uma outra vantagem.

Watch video at MIT Video  http://video.mit.edu/watch/fog-free-glass-11150/


Other applications could include optical devices such as microscopes and cameras to be used in humid environments, where both the antireflective and anti-fogging capabilities could be useful. In touch-screen devices, the glass would not only eliminate reflections, but would also resist contamination by sweat.

Veja o video do MIT video in HD 720p http://www.youtube.com/v/8he2oKAR8IE?version=3&feature=player_detailpage

Footage courtesy: Kyoo-Chul Park, Bavand Keshavarz, & Hyungryul Choi
Music by: Torture Super Sonic (http://freemusicarchive.org/music/Tortue_Super_Sonic)

Outras aplicações poderiam incluir dispositivos ópticos tais como microscópios e câmeras para serem usadas em ambientes úmidos, onde ambas capacidades antirefletivas e anti-neblina poderiam ser úteis. Em dispositivos com tela de toque [digital] o vidro não somente eliminaria reflexos, mas também resistiria a contaminação pelo suor.

Ultimately, if the cost of such glass can be lowered sufficiently, even car windows could benefit, Choi says, cleaning themselves of dirt and grit on the exterior surface of the windows, eliminating glare and reflections that can impair visibility, and preventing fogging on the interior surface.

Finalmente, se o custo de tal vidro puder ser baixado suficientemente, mesmo janelas de carro poderiam se beneficiar, diz Choi, limpando-se de sujeira e areia na superfície exterior das janelas, eliminando embaçamento e reflexos que podem prejudicar a visibilidade, e impeder embaçamento na superfície interior.

The surface pattern — consisting of an array of nanoscale cones that are five times as tall as their base width of 200 nanometers — is based on a new fabrication approach the MIT team developed using coating and etching techniques adapted from the semiconductor industry. Fabrication begins by coating a glass surface with several thin layers, including a photoresist layer, which is then illuminated with a grid pattern and etched away; successive etchings produce the conical shapes. The team has already applied for a patent on the process.

O padrão de superfície – consistindo de uma série de cones em nanoescala que são cinco vezes tão altas quanto suas larguras de base com 200 nanometros – é baseado numa nova abordagem de invenção do time do MIT desenvolvido usando técnicas de revestimento e corrosão adaptada da indústria de semicondutores. A fabricação começa pelo revestimento de uma superfície de vidro com várias camadas finas, incluindo uma camada fotoressistente, a qual é depois iluminada com um padrão de grade e corroida; sucessivas corrosões produzem as formas cônicas. A equipe já requereu uma patente do processo.
***1 nanometer = 1 x 10^-9 metros

Since it is the shape of the nanotextured surface — rather than any particular method of achieving that shape — that provides the unique characteristics, Park and Choi say that in the future glass or transparent polymer films might be manufactured with such surface features simply by passing them through a pair of textured rollers while still partially molten; such a process would add minimally to the cost of manufacture.

Desde que isso é a forma de superfície com nanotextura – preferível a qualquer método particular de conseguir aquela forma – que fornece as características únicas, Park e Choi dizem que no vidro do future ou filmes de polimeros transparentes podem ser fabricados com tais características de superfície simplesmente ao passá-los através de uma par de rolos de texturas, enquanto ainda parcialmente derretidos; tal processo acrescentaria minimamente ao custo de fabricação.

The researchers say they drew their inspiration from nature, where textured surfaces ranging from lotus leaves to desert-beetle carapaces and moth eyes have developed in ways that often fulfill multiple purposes at once. Although the arrays of pointed nanocones on the surface appear fragile when viewed microscopically, the researchers say their calculations show they should be resistant to a wide range of forces, ranging from impact by raindrops in a strong downpour or wind-driven pollen and grit to direct poking with a finger. Further testing will be needed to demonstrate how well the nanotextured surfaces hold up over time in practical applications.

Os pesquisadores dizem que eles extraíram a inspiração deles da natureza, onde superficies texturizadas numa faixa de folhas de lotus, carapaças de besouro do deserto e olhos de traça, têm desenvolvido em maneiras que frequentemente satisfazem propósitos múltiplos imediatamente.  Embora os aranjos de nanocones pontudos na superfície pareça frágil quando visto microscopicamente, os pesquisadores dizem que os cálculos deles mostram que eles devem ser resistentes a uma faixa larga de forças, alcançando do impacto por gotas de chuva numa forte chuvarada ou pólen e areia grossa impulsionados pelo vento, até enfiar direto com um dedo.  Testes adicionais serão necessaries para demonstrar quão bem as superficies nanotexturizadas detêm-se durante o tempo em aplicações práticas.

Andrew Parker, a senior visiting research fellow at Oxford University’s Green Templeton College in the U.K. who was not involved in this work, says, “Multifunctional surfaces in animals and plants are common. For the first time, as far as I am aware, this paper learns a lesson in manufacturing efficiency from nature by making an optimized antireflective and anti-fogging device. … This is the way that nature works, and may well be the future of a greener engineering where two structures, and two manufacturing processes, are replaced by one.”

Andrew Parker, um membro visitante senior do conselho de pesquisa no Green Templeton College da  Universidade Oxford no Reino Unido que não estava envolvido neste trabalho, diz, "Superfícies multifuncionais em plantas e animais são comuns. Pela primeira vez, pelo que me toca, este documento ensina uma lição de eficiência de fabricação da natureza ao fazer um dispositivo antirefletivo e antiembaciamento otimizado. ... Este é o caminho que a natureza trabalha, e pode bem ser o futuro de uma engenharia mais verde onde duas estruturas , e dois processos de fabricação, são substituídos por um”.

The research was funded by the Army Research Office through MIT’s Institute for Soldier Nanotechnology; the Air Force Office of Scientific Research; Singapore’s National Research Foundation through the Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART) Centre, and the Xerox Foundation. Park and Choi are recipients of fellowships from Samsung and the Kwanjeong Educational Foundation/STX Scholarship Foundation, respectively.

A pesquisa foi financiada pelo Escritório de Pesquisa do Exército através do Instituto para o Soldado de Nanotechnology do MIT; o Escritório da Força Aérea de Pesquisa Científica; Fundação Nacional de Pesquisa de Singapura atravbés do Centro de Tecnologia e Pesquisa da Aliança Singapura-MIT (SMART), e a Fundação Xerox. Park e Choi são anfitriões da congregação de universidade da Fundação Educacional Kuanjeong e Samsung/Fundação Escolar STX, respectivamente.

Head Worn Display - Paper Charts, e-Flight Bag and Mission Rehearsal Tool Evolution

Uma Tela Usada na Cabeça com Visão Sintética realçada com um rastreador tem ilimitado campo de observação atenta

Synthetic Vision System for Aeronautical Applications
Sistema de Visão Sintética para Aplicações Aeronáuticas

Human Translation
by George Rocha

Via flight management visualization display providing preview, rehearsal, and real-time visual acquisition of flight mission progress NASA Langley has developed a synthetic 3D visualization flight display, which presents flight data information in an intuitive way using 3D computer graphic capabilities. The flight crew can preview and rehearse flight maneuvers in a realistic environment. The display also provides an unimpeded visualization of the surrounding environment in the case of inclement weather, enabling safer flying conditions. Flight crews can rewind/fast forward/pause to certain areas of an approach or go-around and discuss abort strategies or point out dangerous terrain. New pilots can safely train on upcoming flights because of the intuitive and easy-to-follow technology.

Via tela de visualização de gerenciamento de voo fornecendo  previsão, ensaio e ganho visual em tempo real de progresso da missão de voo, a NASA desenvolveu uma tela sintética de visualização 3D do voo, a qual apresenta informação de dados de voo em uma maneira intuitiva usando capacidade gráfica 3D de computador. A tripulação de voo pode prever e ensaiar manobras de voo num ambiente realístico. A tela também fornece uma visualização desimpedida do ambiente em volta no caso de condições meteorológicas severas, possibilitando condições de voo mais seguras. Tripulações de voo podem rebobinar/ avançar rápido/pausar para áreas exatas de uma aproximação ou aproximação perdida [“arremetida”] e e discutir estratégias de abortar ou mostrar terreno perigoso. Novos pilotos podem seguramente treinar em voos futuros por causa da tecnologia intuitiva e fácil de seguir.

Seasoned pilots will notice the current paper chart arrangement but with information presented in a quickly interpretable manner. Flight crews can use the technology as a refresher for destinations less frequently traveled. The technology is widely applicable for civilian, military, and even unmanned flights.

Pilotos com muita experiência notarão o arranjo da carta atual de papel, mas com informação apresentada numa maneira rapidamente interpretável. Tripulações de voo podem usar a tecnologia como um atualizador para destinos menos frquentemente viajados. A tecnologia é amplamente aplicável para voos civis, militares e mesmo não tripulados.

Benefits

• Safety – Increased safety through better training and realistic terrain visualization

• Training – Preflight training as well as practice landing during flight. Modeled after standard FAA approach and departure aeronautical charts, thus providing potential savings in airline training costs

• Multiple platforms – Applicable for manned and unmanned flights with significant potential in the area of Moon and Mars missions National Aeronautics and Space Administration

Benefícios

• Segurança – Segurança aumentada através de melhor treinamento e visualização realística
• Treinamento – Treinamento pre-voo assim como prática de pouso durante o voo. Moldados de acordo com cartas aeronáuticas padrões da FAA de aproximação e partida, assim fornecendo economia nos custos de treinamentos de empresa áereas
• Plataformas múltiplas – Aplicáveis a voos tripulados e não tripulados com potencial significante na área de missões da Lua e Marte  da NASA

Applications rendering

The technology enables improved products for a variety of commercial and military applications:

• Manned aerospace – flight plan display

• Unmanned aerospace – real-time 3D environment

• Oceanographic – synthetic 3D environment for rehearsing complex underwater exploration routes

Retribuição de aplicações

A tecnologia possibilita produtos melhorados para uma variedade de aplicações comerciais e militares:

• Espaço aéreo tripulado – Exibição de plano de voo
• Espaço aéreo não tripulado – Ambiente 3D em tempo real
• Oceanografico – ambiente 3d sintético para ensaio de rotas de exploração complexa subaquático

The Technology

The increased drive for flight safety as well as the adoption of unmanned flights have
created a field of development around increasing the information available to the pilot.
One such application currently in development at NASA Langley utilizes flight data in
conjunction with flight plans and historical data to build a 3D synthetic flight plan. The
synthetic flight plan allows the pilots to rehearse maneuvers such as landing by simulating the environment they will see in as realistic a manner as possible.
Current flights use a system known as an electronic flight bag. The flight bag provides
important flight information to the crew. The synthetic visualization system was
developed from a pilot-centric design rather than digitizing aeronautical charts. The
system provides layered information in addition to the environmental image, such as a
visualized flight path and terrain highlights, both in a rehearsal mode as well as real-time rendering.

A Tecnologia

O impulso aumentado para segurança de voo assim como a adoção de voos não tripulados tem criado um campo de desenvolvimento por todos lados aumentando a informação disponível para o piloto.  Uma tal aplicação atualmente em desenvolvimento na NASA Langley utiliza dados de voo em conjunção com planos de voo e dados históricos para construir uma plano de voo sintético 3d. O plano de voo sintético permite aos pilotos ensaiarem manobras tais como pouso por simulação do ambiente que eles verão em maneira tão realística quanto possíel. Atualmente voos usam um sistema conhecido como uma ‘maleta’ de voo eletrônica. A maleta de voo fornece importante informação de voo para a tripulação. O sistema sintértico de visualização foi desenvolvido a partir de um projeto centrado no piloto em vez digitalização de cartas aeronáuticas. O sistema fornece informação disposta em adição à imagem ambiental, tal como uma trajetória de voo viauslizada e pontos culminantes do terreno, ambos num modo de ensaio tanto como interpretação em tempo real.

Although an experienced pilot is quite familiar the paper format, an electronic version that merely replicates paper information is unlikely to significantly increase safety; conversely, studies suggest that electronic charts may be harder to read and use^13,14. Furthermore, while some vendors are pursuing the safety benefits of EFBs (e.g., enhancing surface awareness) the tremendous potential of EFBs beyond the more obvious applications (e.g., video surveillance, performance calculations, electronic charts and manuals) have yet to be researched particularly with recent advances in 3-D graphical displays and Synthetic Vision technology. Research at NASA LaRC is focusing on development of EFBs to enhancing aviation safety. Figure 2 shows the progression of paper charts to “e-paper” and the NASA-developed Mission Rehearsal Tool (MRT).

Embora um piloto experiente esteja muito familiar ao format de papel, um sitema eletrônico que meramente reproduz informação de papel é improvavel aumentar  significantemente a segurança; inversamente, estudos sugerem que cartas eletrônicas podem ser mais difíceis para ler e usar^13,14 . Além disso, enquanto alguns fornecedores estão perseguindo os benefícios da segurança de EFBs [Electronic Flight Bag]  (por exemplo, vigilância, cálculos de performance, realçando a atenção na superfície) o potencial tremendo das EFBs além das aplicações mais óbvias (por exemplo, video decartas eletrônicas e manuais) já tem que  pesuisado particularmente com avanços recentes em exposição gráfica 3-d e tecnologia de Visão Sintética, Pesquisa na NASA LaRC está focando no desenvolvimento de EFBs para aumentar a segurança na aviação. A figura abaixo mostra o progressão de cartas de papel para “papel-eletrônico” e o MRT – Ferramenta de Ensaio de Missão da NASA.

VISTAS III is a single pilot fixed-base simulator consisting of a 144 degree by 30 degree out the window visual, a large field HDD, and pilot input controls. The simulated aircraft in VISTAS III was a Boeing 757.

Eight pilots participated in the experiment. The pilots consisted of 6 commercial pilots and 2 test pilots. Of the six commercial pilots, 2 were captains and 4 were first officers. The 6 commercial pilots had an average of over 13,000 flight hours. The subjects were given a 30-minute briefing to explain the display concepts and the evaluation tasks.

After the briefing, a 1 hour training session was conducted to familiarize the subjects with the VISTAS III simulator, the HWD devices, and the piloting task. Following training, 2.5 hours of data collection was conducted. The total time for a subject was approximately 4 hours.

VISTAS III é um simulador monoplace com base fixa consistindo de um visual com 144 graus por 30 graus fora da janela, um grande campo HDD e controles de entrada de dados do piloto. A aeronave simulada [nos testes] no VISTAS III foi um Boeing 757.

Oito pilotos participaram no experimento. Os pilotos consistiram de 6 pilotos comerciais e 2 pilotos de teste. Dos seis pilotos comerciais, 2 eram comandantes e 4 eram co-pilotos. Os 6 pilotos comerciais tinham uma média acima de 13.000 horas de voo.  Os assuntos foram dados num briefing de 30 minutos para explicar os conceitos da exposição e as tarefas de avaliação. Após o briefing, uma sessão de treinamento de 1 hora foi conduzida para familiarizar os assuntos com o simulador VISTAS III, os dispositivos HDD e a tarefa a pilotar. Seguindo o treinamento, 2.5 horas de coleta de dados foi conduzida. O total de hora para um assunto foi de aproximadamente 4 horas.

REFERENCES

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4. Kramer, L.J., Arthur, J.J. III, Bailey, R.E., & Prinzel, L.J. III (2005). Flight Testing an Integrated Synthetic Vision System. SPIE. In Proceedings of SPIE, Enhanced and Synthetic Vision 2005, Editor: Jacques G. Verly, Volume 5802-01.

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Eyes Hovering Above Our Houses Will Pry Thru Windows - Aerial Surveillance

High-Altitude Surveillance Drones - Coming to a Sky Near You

Zangões de Vigilância em Alta Altitude – Vindo para um céu perto de você

By John Villasenor | Scientific American |February 24, 2012|

lllustration of Boeing’s SolarEagle courtesy of Boeing

Ilustração do Solar Eagle da Boeing cortesia da Boeing

About the Author: John Villasenor is a nonresident senior fellow at the Brookings Institution and a professor of electrical engineering at UCLA.

Sobre o autor: John Villasenor é um membro senior não-residente na Instituição Brookings e um professor de engenharia elétrica na UCLA. [Universidade da Califórnia]

Human Translation

by George Rocha

Last week President Obama signed a sweeping aviation bill that, among other things, will open the skies to “unmanned aircraft systems,” more commonly known as drones. Much of the discussion regarding the coming era of domestic drones has been focused on the many important questions regarding their use at low altitudes. To what extent will it be legal, for example, for drones to hover 300 feet above residential neighborhoods snapping pictures into backyards and windows? What level of human-in-the-loop control is needed to ensure safety in a crowded airspace? And how can we stop terrorists from piloting drones at treetop level towards a target?

Take a look:

http://oregonianextra.com/gigapan/timbers-opener/index.html

Na última semana [antes de 24 FEV] o Presidente Obama assinou uma lei abrangente de aviação que, entre outras coisas, abrirá os céus para “sistemas de aeronave não tripulada”, mais comumente conhecidas como ‘zangões’.  Muito da discussão a respeito da era vindoura de zangões domésticos tem sido focada nas muitas questões importantes  a respeito de seus usos em baixa altitude. Para qual certo ponto isso será legal, por exemplo, para zangões pairarem a 90 metros acima de vizinhanças residenciais fazendo fotos instantâneas em quintais e janelas? A que nível  de controle humano no ciclo é necessário para assegurar segurança num espaço aéreo abarrotado? E como nós podemos parar terroristas de pilotar zangões ao nível do topo das árvores em direção ao alvo?

But there is another portion of the airspace—the stratosphere—that while mostly empty today, will in the coming years will become increasingly populated by gossamer-like, solar-powered drones turning silent, lazy circles in the sky. These drones will stay aloft for years at a time, running on energy collected during the day using solar panels mounted on paper-thin wings. As their slowly turning propellers push them along at bicycle speeds, arrays of high-resolution cameras on their undersides will record the daily comings and goings of the population of entire cities.

Mas há uma outra porção do espaço aéreo – a estratosfera – que enquanto principalmente vazio hoje, o desejo nos anos vindouros tornará ampliadamente populoso por zangões alimentados por energia solar, semelhante a teias de aranha girando em silêncio, em círculos indolentes no céu.  Estes zangões ficarão no ar por anos de uma vez, funcionando com energia coletada durante o dia usando painéis de energia solar montados em asas finas como papel. Enquanto suas hélices lentamente giram os empurrando em frente em velocidades de bicicleta, séries de câmeras de alta resolução abaixo de suas alturas médias registrarão as vindas e idas diariamente da população de cidades inteiras.

The stratosphere lies roughly between 40,000 and 150,000 feet in altitude. Commercial airliners often ply its lower reaches, but above about 55,000 feet the traffic is limited to a few military reconnaissance planes, unmanned weather and scientific balloons, and at rare intervals, a rocket arcing upward on its way to orbit. The stratosphere is mostly empty, cold, and quiet, closer to the blackness of outer space than to the din of human commerce.

A estratosfera encontra-se entre 40.000 (12 Km) e 150.000 pés (45 Km)  de altitude. Aeronaves comerciais frequentemente manejam em mais baixos alcances, mas acima de 55.000 pés (16 Km) o tráfego é limitado a uns poucos aviões de reconhecimento militar, balões científicos e meteorológicos não tripulados, e em raros intervalos, um foguete arqueando [subindo em arco] no seu caminho para órbita. A estratosfera é principalmente vazia, fria e silenciosa, perto da escuridão do espaço exterior do que no barulho do comércio humano.

Like so much in aviation, that is about to change. The technology to turn the stratosphere into the domain of the drones is already well under development. The Zephyr, a high-altitude, solar-powered drone designed by British company QinetiQ and weighing under 120 pounds despite having a 74-foot wingspan, stayed aloft for two continuous weeks in a summer 2010 test in Arizona. In September 2010, Boeing announced that it had been awarded a contract by the Defense Advanced Research Projects Agency to develop the Solar Eagle, a craft that will eventually be able to fly above 60,000 feet for five continuous years. And many of the information technologies needed perform detailed surveillance from these platforms are already found in common consumer electronics devices.

Semelhante a tantos na aviação, isso está para mudar. A tecnologia de virar a estratosfera em domínio dos zangões já está satisfatóriamente sob desenvolvimento. O Zephyr, um zangão alimentado por energia solar em alta altitude planejado pela companhia britânica QinetiQ  e pesando abaixo de 54 Kg apesar de ter uma envergadura de asa de 22 metros, ficou no ar por duas semanas contínuas num teste no verão de 2010 no Arizona.  Em Setembro de 2010, a Boeing anunciou que ela tinha concedido um contrato com a Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa para desenvolver o Solar Eagle, uma nave que eventualmente será capaz de voar acima de 18 Km por cinco anos contínuos. E muitas das tecnologias de informação necessitadas que efetuam vigilância detalhada destas plataformas, já são encontradas em dispositivos eletrônicos de consumidor comum.

Of course, permanent eyes in the sky aren’t new. Satellites, after all, have been a constant presence for decades, and the best military reconnaissance satellites can likely deliver stunningly precise pictures of a target of interest. However, spy satellites can’t linger over a single point on the ground. By contrast, stratospheric drones will operate at altitudes that are simultaneously high enough to enable coverage of an entire city and low enough to easily collect and convey detailed images of everything in view.

Certamente,  olhos permanentes no céu não são recentes. Satélites, afinal, têm sido uma presença constante por décadas, e os melhores satélites de reconhecimento militar podem provavelmente despachar fotos precisas  impressionantes de um alvo de interesse. Todavia, satélites espiões não podem demorar-se sobre um ponto único no solo. Por comparação, zangões estratosféricos operarão em altitudes que são simultaneamente, altas o bastante para capacitar cobertura de um uma cidade inteira e baixas o suficiente para facilmente coletar e transmitir imagens detalhadas de tudo em vista.

What, exactly, will these drones be able to see? A lot, as it turns out. They will record the route and speed of every vehicle on the streets. They will observe the movements of individual pedestrians. At night, they will capture the precise moments when the lights in living rooms and bedrooms are turned on and off. The data they acquire, which can be correlated with information from mobile devices and smart meters, will become an important component of the growing digital record of nearly everything we do.

O que, exatamente, estes zangões serão capazes de ver? Uma porção, quando isso vir à luz. Eles resgistrarão a rota e velocidade de cada veículo nas ruas. Eles observarão os movimentos individuais de pedestres. À noite, eles captarão os momentos precisos quando as luzes nas salas de estar e quartos de dormir estiverem ligadas e desligadas. Os dados que eles adquirirem, os quais podem ser correlacionados  com informação de dispositivos móveis e medidores inteligentes, tornar-se-ão um importante componente do crescente  registro digital de quase tudo que nós fazemos.

And what of the legal framework for the privacy of the information collected using high-altitude drones? In 1986, the Supreme Court ruled that the police use of a private plane to view otherwise hidden marijuana plants growing in a California back yard did not constitute a violation of the Fourth Amendment because the observations were made from “public navigable airspace.” This precedent suggests that the owners of drones operated in public airspace may initially enjoy broad latitude to use them for surveillance.

E o que da estrutura legal para privacidade da informação coletada usando zangões em alta altitude? Em 1986, a Suprema Corte decidiu que o uso policial de um avião privado para visão diferente de plantações de maconha escondidas, crescendo num quintal na California, não constitue uma violação da Quarta Emenda porque as observações foram feitas de “espaço aéreo público navegável”. Este precedente sugere que os proprietários de zangões operados em espaço aéreo público podem inicialmente desfrutar ampla latitude ao usá-los para vigilância.

Ryan Calo of the Stanford Center for Internet & Society projects that drones will lead to a tightening of privacy protections precisely because they can expose so much formerly private information. For low-altitude operation, this tightening may well occur. It is hard to imagine, for example, that paparazzi and stalkers will enjoy legal protection for the long-term operation of small, camera-equipped helicopter drones above private residences.

Ryan Calo do Centro Stanford  da Internet  &  Sociedade planeja que zangões encabeçarão para um aperto de proteções de privacidade precisamente porque eles podem expor informação particular muito mais que anteriormente. Para operação em baixa altitude, este aperto pode de certo ocorrer. É dificil imaginar, por exemplo, que paparazzi e pessoas em tocaias desfrutarão de proteção legal para uma operação de período longo com pequenos  helicópteros zangões equipados com câmera acima de residências particulares.

Veja o que já existe nos estádios esportivos (ao abrir o site, basta clicar nos números para obter uma ampliação com tele objetiva e arraste a imagem para o ponto desejado e dê um clique no ícone desejado para maior ampliação). 

http://oregonianextra.com/gigapan/timbers-opener/index.html

But high-altitude drone surveillance that indiscriminately captures the detailed life of an entire city is unlikely to be viewed by the courts as a violation of the Fourth Amendment. Privacy rights, both in the formal legal sense and in terms of the accompanying societal expectations and tolerances, are often tied to the extent of individual targeting involved. For example, most of us do not object to the presence of video surveillance cameras in transit systems, office buildings, and retail stores. We recognize the necessity of this surveillance, and, importantly, we know that the video recording is not preferentially directed towards specific people. In practice, privacy is both an absolute and a relative concept, and we tend to be more accepting of privacy reductions that apply equally to everyone.

Mas vigilância por zangão em alta altitude que indiscriminadamente captura a vida detalhada de uma cidade inteira é improvavelmente de ser visualizada pelos tribunais como uma violação da Quarta Emenda. Direitos de privacidade, em ambos sentidos e termos da forma legal das tolerâncias e expectativas da sociedade, são frequentemente conectadas ao âmbito de alvo individual envolvido. Por exemplo, muitos de nós não objetamos à presença de câmeras de video de vigilância em sistemas de trânsito, prédios de escritórios e lojas de varejo.  Nós reconhecemos a necessidade desta vigilância, e, mais importante, nós sabemos que o registro em video não é preferencialmente direcionado a pessoas específicas. Na prática, privacidade é ambas, um conceito obsoleto e relativo, e nós tendemos a ser mais concordantes de reduções  de privacidade que se dirige a todos.

Today, no government body is actively and publicly promoting a plan to establish a permanent high-altitude surveillance drone presence above American cities. But because it will soon be inexpensive and easy to do so, and because the information gathered will be considered useful and valuable, it will inevitably happen—not this year, and likely not next year, but almost certainly by the end of the decade.

Hoje, nenhum corpo de governo está ativa e publicamente promovendo um plano para estabelecer  uma presença permanente  de zangão de vigilância em alta altitude acima de cidades americanas. Mas porque isso em breve será barato e fácil de fazer assim, e porque a informação colhida será cosiderada útil e valiosa, isso inevitavelmente acontecerá – não neste ano, e provavelmente não no próximo ano, mas quase certamente pelo final da década.