AF 447 - Flight Director with V-Bar Would Have Been Helpful

Some CONCLUSIONS from Final Report

• “ crossbars disappeared and then re-appeared on several occasions, changing mode several times”.
• “Flight Director indications that may led the crew to believe that their actions were appropriate, even though they were not, “
• “The difficulty in recognizing and understanding the implications of a reconfiguration in Alternate Law with no angle of attack protection”.
       

Algumas conclusões do Relatório Final [do Air France 447]

• “as crossbars desapareceram e depois reapareceram em várias ocasiões, mudando o modo várias vezes”.
• “As indicações do Diretor de Voo que pode ter conduzido a tripulação a acreditar que suas ações estavam apropriadas, mesmo se elas não estivessem,”
• “A dificuldade em reconhecer e entender as implicações de uma reconfiguração em Alternate Law com nenhuma proteção de ângulo de ataque”.

Flight Director

Flight Director with V-Bar would have been of great helpful instead of crosshairs bar.

As the name implies, the flight director guides you along a selected path through the sky. By observing this single instrument you can maintain a precise path through space with a greatly reduced need to scan the other instruments.

The following graph represents the maximum and minimum positions of the FD crossbars displayed between the disconnection of the autopilot and 2 h 11 min 40, as well as the longitudinal inputs made by the copilot on his sidestick. 

O gráfico seguinte representa as posições máximas e mínimas das crossbars* do Diretor de Voo mostradas entre a [hora] da desconexão do Piloto Automático e 02:11:40 horas, tanto quanto os movimentos longitudinais feitos pelo copiloto no sidestick** dele.

* crossbars, are the very thinnest lines  in green crossed as seen in the four FD pictures below.

* crossbars, são as linhas muito finas cruzadas na cor verde  como vistas nas quatro imagens dos Diretores de Voo abaixo.S ão também conhecidas como 'crosshairs', em alusão aos fios de cabelo.

** sidestick, bastão lateral de entrada de movimentos convertidos em sinais eletrônicos, como vistos na segunda imagem abaixo.

Diretor de Voo

Diretor de Voo com V-bar teria sido de grande ajuda em vez de crosshairs bar.

Como o nome implica, o diretor de voo guia você ao longo de uma trajetória selecionada através do céu. Ao observar este instrumento individual você pode manter uma trajetória precisa através do espaó com uma necessidade grandemente reduzida de escanear os outros instrumentos.

With the flight director commands superimposed over the attitude indicator, a pilot can look at a single instrument and see present attitude plus commands of how to maneuver to fly the desired flight path.

Com os comandos do diretor de voo super impostos sobre o indicador de altitude, um piloto pode olhar num instrumento só e ver a atitude presente mais comandos de como manobrar para voar a trajétória de voo desejada.

Early flight directors had split command bars with a horizontal indicator moving up and down to command pitch, and a vertical needle moving left and right to command turns.

Diretores de voo antigos tinham barras de comando separadas com uma, indicador horizontal movendo para cima e para baixo para comandar o pitch, e um ponteiro vertical movendo para esquerda e direira para comandar curvas.

Crosshair bars are the two very thinnest magenta crossed lines, see in the image below.

Crosshair bars, são as duas linhas magenta muito finas cruzadas, veja  na imagem acima.

With this split-cue flight director you pitched the nose up or down until the horizontal needle centered, and you banked left or right until the vertical needle centered.

Com este diretor de voo de barras separadas você move o nariz para cima ou para baixo até o ponteiro (barra) horizontal ficar centrado, e você inclina para esquerda ou direita até o ponteiro (barra) vertical ficar centrada.

It is easy to fly a split-cue flight director once established on an ILS approach when attitude changes are small, but it is not entirely intuitive when making large heading changes, for example, to intercept the course.

É fácil voar um diretor de voo com barras separadas uma vez estabilizado numa aproximação ILS, quando mudanças de atitude são pequenas, mas isso não é inteiramente intuitivo quando fazendo grandes mudanças de proa, por exemplo, para interceptar o curso.

Collins Radio recognized this shortcoming in the split-cue flight director and, in a stroke of brilliance and excellent electrical and mechanical engineering, created the single-cue, or V-bar, flight director. On the Collins flight director, V-shaped command bars moved up and down and banked right and left to command maneuvers in a totally natural and intuitive way. To follow the commands you simply maneuver the airplane so that the little delta-shaped airplane symbol on the attitude indicator snuggles into its place in the command bars. Any teenage gamer could do it perfectly the first time.

A Collins Radio reconheceu esta fraqueza  no diretor de voo com barras separadas e, numa tacada brilhante e excelente de engenharia mecânica e elétrica, criou o [diretor de voo] com barra única, ou diretor de voo com V-bar. No diretor de voo da Collins, as barras de comando no formato de V moviam para cima e para baixo e inclinavam para direita e esquerda para comandar manobras numa maneira totalmente natural e intuitiva. Para seguir os comandos você simplesmente manobra o avião tal que o pequeno símbolo do avião no formato de delta no indicador de atitude [ADI] agasalha-se  no seu lugar nas barras de comando [dentro do V]. Qualquer adolescente jogador de video game poderia fazer isso perfeitamente na primeira vez.

The V-bar presentation is so favored by pilots that you almost never see a split-cue flight director anymore. Some PFDs have the ability to allow pilots to switch between the two formats, and a few pilots, particularly those with military backgrounds from the 1960s and '70s, still prefer the split-cue. But the discussion is really over and the V-bar has won.

A apresentação da V-bar  é tão favorável aos pilotos que você quase nunca mais vê um diretor de voo com barras separadas. [com barras separadas é mais barato]. Alguns PDFs [Primary Flight Display = Tela Principal de Voo] têm a habilidade de permitir os pilotos de mudar entre os dois formatos, e uns poucos pilotos, particularmente queles com recursos militares dos anos 1960 e 70, ainda preferem as barras separadas. Mas a discussão está realmente encerrada e a V-bar venceu.

The reliability and precision of the flight director allowed the FAA to approve Category II ILS approach minimums. The flight director computer had the precision to follow the ILS perfectly, and pilots quickly had the ability to follow the command bars with great reliability, so that decision height on the ILS could be brought down to as low as 100 feet above the runway. The industry and FAA had more confidence in the reliability of a human pilot following flight director commands than it did in the dependability of autopilots, so early Cat II approaches were approved for hand flying following flight director commands.

A confiabilidade e precisão do diretor de voo permitiu à FAA a aprovar mínimus de aproximação ILS Categoria II. O computador do diretor de voo  tinha a precisão para seguir perfeitamente o ILS, e os pilotos rapidamente tiveram a habilidade de seguir as barras de comando com grande confiabilidade, tal que a altura de decisão no ILS podia ser baixada para 100 pés [30 metros] acima da pista. A indústria e a FAA tiveram mais confiança na confiabilidade de um piloto humano seguir os comandos do diretor de voo do que isso fazia na dependência de pilotos automáticos, assim as aproximações recentes Categoria II foram aprovadas para manusear voos seguindo comando do diretor de voo.

As electronic technology improved the flight director and autopilot were integrated into a single system, so approaches could be hand flown following the flight director or the autopilot could manipulate the controls.

Como melhoria de tecnologia eletrônica o diretor de voo e o piloto automático foram integrado num sistema único, assim aproximações poderiam ser manuseadas voadas seguindo o diretor de voo ou o piloto automático poderia manipular os controles.

By flying like jet pilots do.

Ao voar como pilotos de jatos fazem.

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A study done by General Electric has found that replacing the vectored area type of procedures with specific routes using required navigation performance (RNP) could save almost 13 million gallons of jet fuel a year. And that would result from establishing the RNP procedures at just 46 midsized airports.

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Um estudo feito pela General Electric descobriu que substituindo os tipos de procedimentos de área vetorada com rotas específicas usando performance exigida para navegação (RNP) poderia poupar quase 49.270.000 litros de combustível por ano. E que resultaria de estabelecer os procedimentos RNP em exatamente 46 aeroportos de tamanho médio.

MLS allowed pilots to fly very precise curved terminal area procedures in the days before GPS. Now with GPS and FMS computers, nearly all of us fly with the necessary navigation precision to be guided over any terminal routing the FAA can create.

the V-bar flight director first introduced on the FD-108. The beauty of the V-bar is that it naturally combines the lateral and vertical guidance in exactly the way you need to maneuver the airplane to stay on course.

MLS [Microwave Landing System] permitiu pilotos  voarem procedimentos em curvas de área terminal nos dias antes do GPS. Agora com os computadores de GPS e FMS, aproximadamente todos nós voamos com a precisão de navegação necessária para ser direcionado através de qualquer rota de terminal que a FAA possa criar.

The pitch bar makes sense, but airplanes need to bank to turn, but on the cross-pointer the needle stays vertical with no indication of necessary bank angle.

A inclinação do nariz faz sentido, mas aviões necessitam de inclinar para curvar, mas com os ponteiros cruzados, o pontgeiro fica na vertical com nenhuma indicação do ângulo de inclinação necessário.

The V-bar banks and pitches so it is instantly natural to fly all planes into the apex of the command bars. Flying a curved procedure that is necessary for precise terminal guidance following a V-bar is as natural as flying the straight in ILS. No new techniques or training are necessary.

As inclinações laterais e de nariz da V-bar assim é instantanemanete natural para voar todos aviões no vértice das barras de comando. Voando um procedimento em curva que seja necessário para a orientação final precisa seguindo uma V-bar é tão natural quanto voar a aproximação direta no ILS. Nenhuma técnica nova ou treinamento são necessários.

When the FAA was at the height of its promotion of MLS in the 1970s it configured a Boeing 737 with a cockpit located in the center of the cabin. When the V-bar was used to command the procedure, all pilots did great, staying within a few feet of the desired course both laterally and vertically. No other command display system worked nearly as well.

Quando a FAA estava na altura de sua promoção de MLS nos anos 1970, ela configurou um Boeing 737 com um cockpit localizado no centro da cabine. Quando a V-bar esra usada para comandar o procedimento, todos pilotos fizeram formidável, ficando dentro de uns poucos metros do curso desejado, ambos lateral e verticalmente. Nenhuma outro sistema de tela de comando funcionou aproximadamente tão bem.

The V-bar flight director was a miracle of electro-mechanical precision and performance when Collins engineers figured out how to make it nearly 50 years ago. Now the V-bar is just one more symbol on the flat glass PFD, but it is still the best, most natural, and precise way to guide a pilot along a highway in the sky.

O diretor de voo com V-bar foi um milagre de performance e precisão eletro-mecânica quando os engenheiros da Collins calcularam como fazer isso aproximadamente 50 anos atrás. Agora a V-bar é quase mais um símbolo nos PFD de vidro, mas ela é ainda a melhor, mais natural, e maneira precisa de direcionar um piloto ao longo de uma autoestrada no céu.

Na imagem abaixo a aeronave está curvando à esquerda com o nariz ligeiramente acima da linha do horizonte. O que mais favorece a V-bar, é que ela fornece o exato ângulo de inclinação das asas para fazer as curvas.

 Caso o piloto deseje, ele poderá desativar a V-bar

Operational use of the flight director

In general, the majority of the flight is undertaken with “FD ON”, with or without the AP, according to the phase of flight. Thus the operator’s manual and the manufacturer’s procedures indicate that the FD’s must be set to “ON” from cockpit preparation onwards. If the pilot chooses not to follow the FDs orders, the crew is asked to disconnect them.

O uso operacional do director de voo

Em geral, a maioria dos voos é empreendido com “FD ON”, com ou sem o AP [Auto Pilot], de acordo com a fase do voo. Assim o manual do operador e procedimentos do fabricante indicam que o FD’s deve estar ajustados para “ON” desde a preparação da cockpit em diante. Se o piloto escolhe não seguir as ordens dos FDs, a tripulação é solicitada desconectá-los.

It is also stated that:

… “The FMA check is essential to ensure correct operation of the automated systems, but monitoring of the primary parameters such as speed, altitude, VSI, heading, N1, localizer, glide, etc. is the only guarantee for the airplane’s flight path”;

É também declarado que:

... “O check do FMA [Flight Mode Annunciator] é essencial para assegurar operação correta dos sistemas automatizados, mas monitoração dos parâmetros primáriso tais como velocidade, altitude, VSI, proa, N1, localizador, rampa de planeio, etc. É a única garantia para trajetória de voo do avião”;

...“Any deviation must result in rapid action by the pilots, if necessary even before having analyzed the reasons for a malfunction of an automated system”;

… “Qualquer desvio deve resultar numa ação rápida pelos pilotos, se necessário mesmo antes de ter analizado as razões para um mau funcionamento de um sistema automatizado”;

.. “An automatic system is, and must remain, an aid”;

… “Um sistema automatic é, e deve permanecer, um auxílio”;

… “When the FD’s are used, given the degree to which the A/THR modes depend on the vertical modes, the FD orders must be followed”;

… Quando os FD’s são usados, dado o grau para o qua los modos do Auto Thrust dependem dos modos verticais, as ordens do Diretor de Voo devem ser seguidas”;

… “When the operation of the automatic systems does not correspond to the pilots’ expectations and if the cause is not immediately analyzed without any ambiguity, the system(s) in question must be disconnected”.

… “Quando a operação dos sistemas automático não correspondem às expectativas dos pilotos e se a causa não for imediatatamente analizada sem qualquer ambiguidade, o sistema(s) em questão deve ser disconectado”.

See this Sidestick Operation video
http://www.youtube.com/watch?v=Y4uHmvFbe7A (crosswind operation)

Veja este video de Operação com Bastão Lateral de Contole de Voo (operação com vento cruzado)

O piloto deve deesligar o Piloto Automático para efetuar o pouso manual.

Control Laws - Air France 447

Diretrizes de Controle - Air France 447

The Airbus A330 has fly-by-wire flight controls. The aeroplane is controlled by means of two side-sticks whose movements are transmitted in the form of electrical signals to flight control computers. This aeroplane has three flight control primary computers, called FCPC or PRIM, and two flight control secondary computers, called FCSC or SEC. Their role is to calculate the position of the various control surfaces as a function of the pilot’s orders.

O Airbus A330 tem controles de voo 'voar-por-fiação elétrica'. O avião é controlado por meio de dois bastões laterais, cujos movimentos são transmitidos na forma de sinais elétricos para computadores de controle de voo. Este avião tem três comutadores principais de controle de voo, chamados FCPC ou PRIM, e dois computadores secundários de controle de voo, chamados FCSC ou SEC. O papel deles é calcular a posição de várias superfícies de controle como uma função de ordens do piloto.

The laws governing this transformation are called control laws. On the A330 in nominal operation, the control law is called the Normal Law. In the case where monitoring is triggered in the flight control system, it may be replaced by reconfiguration laws, known as the Alternate (Alternate 1 or 2) Law or Direct Law.

As diretrizes governando esta transformação são chamadas diretrizes de controle. No A330 em operação nominal, a diretriz de controle é chamada de Diretriz Normal. No caso onde monitoração é disparada no sistema de controle de voo, ela pode ser substituida por  diretrizes de reconfiguração, conhecidas como a Diretriz Alternativa (Alternativa 1 ou 2) ou Diretriz Direta.

Normal Law offers complete protection of the flight envelope: in terms of attitude (the pitch and bank angles values are limited), load factor, at high speed and at a high angle of attack. When the protections are not triggered, the longitudinal orders from the sidesticks command a load factor according to the aircraft’s normal axis and the lateral orders command a rate of roll.

Diretriz Normal oferece proteção do envelope de voo: em termos de atitude (os valores de inclinação do nariz e ângulos das asas são limitados), fator de carga, em velocidade alta e num ângulo ângulo de ataque alto. Quando as proteções não são disparadas, as ordens longitudinais dos bastões laterais comandam um fator de carga de acordo com o eixo normal da aeronave e uma razão de rolagem do comando de ordens laterias.

In Alternate Law, the longitudinal orders from the side-sticks command a load factor according to the aircraft’s normal axis, like with Normal Law but with fewer protections. Furthermore:

Em Diretriz Alternativa, as ordens longitudinais dos bastões laterais comandam um fator de carga de acordo com o eixo normal da aeronave, semelhante Diretriz Normal, mas com menos proteções.
Adicionalmente:

... In Alternate 1, the lateral orders from the sidesticks still command a rate of roll;

... Em Alternativa 1, as ordens laterais dos bastões laterais ainda comandam uma razão de rolagem;

... In Alternate 2, they command the ailerons and lift dumpers directly.

... Em Alternativa 2, eles comandam os ailerons e destruidores de sustentação diretamente.

In Direct Law, the protections are lost and orders from the sidesticks control the position of the various control surfaces directly.

Em Diretriz Alternativa, as proteções são perdidas e ordens dos bastões laterais controlam a posição de várias superficies de controle diretamente. 

Another law, called the Abnormal Attitudes Law, is triggered in certain cases where the aircraft’s attitude is outside certain ranges, for example when the bank angle exceeds 125 degrees. This is an Alternate 2 Law with maximum lateral authority and without automatic trimming.

Uma outra diretriz, chamada Diretriz de Atitudes Anormais, é disparada em certos casos onde a atitude da aeronave está fora de certos alcances, por exemplo quando o ângulo de inclinação das asas excede 125 graus. Esta é uma Diretriz Alternativa 2 com máxima autoridade lateral e sem compensação automática.

Air France 447, Flight Director Parameters (click on image to open it full in another window)

Air France 447, Parâmetros do Diretor de Voo
(clique na imagem para abri-la inteira numa outra janela)

Revised stall procedures centre on angle-of-attack not power

Procedimentos revisados de estol centra no ângulo de ataque, não na potência

Angle of attack protection and stall warning

The Normal Law of the fly-by-wire flight control system on the A330 offers high Angle of Attack protection that limits it to a value that is below the stall angle of attack. When this protection works, the aeroplane can not stall even if the crew maintains a nose-up control input to the stop.

Proteção do ângulo de ataque e alarma de stall [perda de sustentação]

A Diretriz Normal do sistema de controle de voo ‘fly-by-wire’  [voar-por-fiação elétrica] no A330 oferece proteção de ângulo de ataque alto que o limita para um valor que está abaixo do ângulo de ataque de stall. Quando esta proteção funciona, o avião pode não estolar mesmo se a tripulação mantiver um movimento de controle de nariz para cima até o final.

Note: At the maximum angle of attack authorized by the normal law, if a nose-up input is maintained and the thrust is not sufficient to maintain level flight, the angle of attack remains lower than the stall angle of attack and the aeroplane will descend.

Lembrete: No máximo ângulo de ataque autorizado pela Diretriz Normal, se um movimento de nariz para cima for mantido e a potência não for suficiente para manter o nível de voo, o ângulo de ataque permanece mais baixo do que o ângulo de ataque de stall e o avião descerá.

In alternate or direct law, the normal law high angle of attack protection is lost but the stall warning is available. It consists of a “STALL, STALL” aural warning, followed by a characteristic cricket sound and the illumination of the Master Warning light. It is triggered by the FWC when the highest of the valid angle of attack values exceeds the threshold set for the flight conditions at that time.

Em Diretriz Alternada ou Diretriz Direta, a Diretriz Normal de proteção de alto ângulo de ataque é perdida, mas o alarma de stall está disponível. Ele consiste de um alarma sonoro “STALL, STALL”, seguido por um som característico de grilo [crak, crak,crak,crak,crak] e a iluminação da luz aster Warning. Ela é disparada pelo FWC [Flight Warning Computer] quando o mais alto dos valores válidos de ângulo de ataque excedeu a configuração do limiar para as condições do voo naquela hora.

On some types of aeroplanes (Airbus A320, for example), because of the aerodynamic characteristics in the approach to stall, the warning threshold is often independent of Mach and determined for low altitudes. On the A330 as on other aeroplanes of the same generation, the threshold of the stall warning varies with the Mach, in such a way that it is triggered - in alternate or direct law – before the appearance of buffet.

Em alguns tipos de aviões (por exemplo, Airbus 320), por causa das características aerodinâmicas na aproximação do stall, o limiar do alarma é frequentemente independente do [numero] Mach e determinado para baixas altitudes. No A330 como noutros aviões da mesma geração, o começo do alarma de stall varia com o número Mach, de tal modo que é disparado – em Diretriz Alternada ou Direta – antes do aparecimento do estrondo.

Note: The highest of the valid Mach values is used to determine the stall warning threshold. If no Mach is valid, the warning threshold for values below Mach 0.3 is used.

Lembrete: O mais alto dos valores válidos de Mach é usado para determinar o limiar do alarma de stall. Se nenhum Mach for válido, o limiar do alarma para valores abaixo de 0.3 Mach é usado.

In a schematic manner, the threshold is stable below a Mach of the order of 0.3, then reduces in a quasi-linear manner to a Mach of the order 0.75, after which it falls more rapidly when the Mach increases up to Mach 0.82:

Numa maneira esquemática, o limiar está estável abaixo de um mach da ordem de 0.3, depois reduz numa maneira quase linear para um mach da ordem de 0.75, após o qual ele cai mais rapidamente quando o mach aumenta até mach 0.82:

Evolução do limiar do alarma de stall em relação ao número mach

A decrease in speed results in an increase in the angle of attack, if the load factor is constant and in a calm atmosphere. In this case, the decrease in speed corresponding to an increase in a given angle of attack depends on the flight conditions:

Flight condition	Cruise	Takeoff / Approach
Level of decrease in indicated speed for an increase of 1° in the angle of attack	25 kt	5 kt

Nível de diminuição em 25 Knots de velocidade indicada para um aumento de 1° no ângulo de ataque

Uma diminuição na velocidade resulta num aumento do ângulo de ataque, se o fator de carga for constante e ema atmosfera calma. Neste caso, a diminuição na velocidade corresponde a um aumento num dado ângulo de ataque nas condições do voo:

The angle of attack is the parameter that allows the stall warning to be triggered. Its value is not directly displayed to the pilots.

O ângulo de ataque é o parâmetro que permite o alarma de stall ser disparado. Seu valor não é diretamente apresentado para os pilotos.

Parameters linked to the flight directors

The recorded parameters do not reflect the state of the FD 1 and 2 selection pushbuttons located on the Flight Control Unit (FCU), but the state of the respective FD crossbars display on the PFD. The evolution of these parameters in relation to time shows several changes of state that are so simultaneous that they indicate that the FD’s were never disengaged by the use of the pushbuttons. Thus it is to be noted that the FD crossbars disappeared and reappeared several times during the flight.

Parâmetros relacionados aos diretores de voo

Os parâmetros gravados não refletem o estado das seleções dos botões dos  FD 1 e 2 localizados na Unidade de Controle de Voo (FCU), mas o estado da apresentação das crossbars do Diretor de Voo no PFD. A evolução destes parâmetros em relação ao tempo mostra várias mudanças de estado que são tão simultâneas que elas indicam que os FD’s nunca estiveram desengajados pelo uso dos botões. Assim ele é para ser observado que as crossbars do Diretor de Voo desapareceram e reapareceram várias vezes durante o voo.

Response to aural warnings

Numerous studies have been conducted on insensitivity to aural warnings and they showed that the aggressive nature, rarity and unreliability of these warnings may lead operators to ignore these signals [1, 2]. In particular, in the event of a heavy workload, insensitivity to aural warnings may be caused by a conflict between these warnings and the cognitive tasks in progress. The ability to turn one’s attention to this information is very wasteful as this requires the use of cognitive resources already engaged on the current task. The performance of one of these tasks (solving the problem or taking the warning into account) or of both would be affected [3].

[1] Parasuraman, R., & Riley, V. (1997). Humans and automation: Use, misuse, disuse,
abuse. Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society, 39(2),
230-253.
[2] Doll, T. J., Folds, D., & Leiker, L. A. (1984). Auditory information systems in military
aircraft: Current configurations versus the state of the art. Final Report, 1 May-30 Sep.
1983 Georgia Inst. of Tech., Atlanta. Systems Engineering Lab., 1.
[3] Wickens, C. D. (1980). The structure of attentional resources. Attention and
performance VIII, 8.
[4] Colavita, F. B. (1974). Human sensory dominance. Attention, Perception, &
Psychophysics, 16(2), 409-412.
[5] Sinnett, S., Spence, C., & Soto-Faraco, S. (2007). Visual dominance and attention: the
Colavita effect revisited. Percept Psychophys, 69(5), 673-686.
[6] Yuval-Greenberg, S., & Deouell, L. (2009). The dog’s meow: asymmetrical interaction
in cross-modal object recognition. Experimental brain research. Experimentelle
Hirnforschung. Expérimentation cérébrale, 193(4), 603.
[7] Scannella, S. (2011), Bases cérébrales du conflit visuo-auditif spatial et sémantique
: études en IRM fonctionnelle et EEG. Chapitre “Etude du conflit visuo-auditif sémantique
dans l’activité de pilotage”.

Resposta ao alarmas sonoros

Numerosos estudos têm sido conduzidos sobre a insensibilidade aos alarmas sonoros e eles apresentaram que a natureza agressiva , raridade e inconfiabilidade destes alarmas pode conduzir o operador [pilotos] a ignorar estes sinais [1,2]. Em particular, no evento de um carga de trabalho pesada, a insensibilidade aos alarmas sonoros pode ser causado po um conflito entre estes alarmas e as tarefas cognitivas em progresso. A habilidade para virar a atenção de alguém para esta informação é muito imprevidente quando isto exige o uso de recursos cognitivos já engajados na tarefa atual. A performance de uma destas tarefas ( solucionar o problema ou levar em conta o alarma) ou de ambos seria afetado [3].

Wickens, C. D. (190). The structure of attentional resources. Attention and performance VIII, 8.

The pitch attitude oscillations, in the seconds following the activation of the stall warning, reveal that the handling of the aeroplane was clearly very difficult and probably demanded the PF’s full attention. During this phase, the aeroplane symbol on the PFD was close to, but on average slightly above, the flight director horizontal bar.

The PF likely attempted to track this crossbar as it changed without having integrated the change of longitudinal engaged mode.

As oscilações de pitch [movimentos do nariz para cima ou para baixo], nos segundos seguintes à ativação do alarma de stall, revelam que o manuseio do avião foi claramente muito dificil e provavelmente demandou total atenção do Pilot-Flying [Piloto que estava pilotando]. Durante esta fase, o símbolo do avião no PFD estava próximo, mas em média ligeiramente acima, da barra horizontal do diretor de voo.

PNF’s actions

When STALL 2 warning triggered and buffet appeared, the PNF was faced with an increasing incomprehension of the situation.

The two co-pilots informed him that they had lost control. The PNF stated that he did not understand the situation and that they had “tried everything”. The general incomprehension made it difficult to give a more precise description of the recent events. When the Captain returned to the cockpit, the aeroplane was in a rapid descent, though at an altitude close to the cruise level it was at when he had left.

Ações do Pilot-Not-Flying [Ações do outro Piloto-que- não-estava-pilotoando]

Quando o alarma STALL 2 disparou e apareceu a perturbação sonora, o Pilot-Not-Flying estava encarado com um incompreensão elevada da situação.

Os dois co-pilotos informaram a ele [comandante] que eles tinham perdido o controle. O Pilot-Not-Flying declarou que ele não entendia a situação e que eles tinham “tentado tudo”. A incompreensão geral fez isso dificil para dar uma descrição precisa do eventos recentes. Quando o comandante retornou para o cockpit, o avião estava numa descida rápida, aida que numa altitude perto do nível de cruzeiro, isso era como ele [comandante] tinha deixado [quando saiu da cockpit para o repouso].

A sequência de aparecimento/desaparecimento de crossbars no PDF esquerdo e direito foi como segue:

Air France 447 - Update Recommendations

BEA New Safety Recommendations

Published: June 5, 2012

Publicado em 05 JUN 2012

BEA Novas Recomendações de Segurança

Analysis of the flight based on the readout of the flight recorders has led to the issuing of the new safety recommendations.

• Three safety recommendations relating to operations.

Análise do voo baseado na leitura dos gravadores de voo conduziu à emissão de novas recomendações de segurança.

• Três recomendações relativas às operações.

Training for manual airplane handling

The first recommendations that the regulatory authorities re-examine the content of training and check programs and in particular make mandatory the creation of regular specific exercises aimed at manual airplane handling.

Approach to and recovery from stall, including at high altitude.

Treinamento para manuseio MANUAL [sem Piloto automático] da aeronave.

As primeiras recomendações que as autoridades reguladoras reexaminem o conteúdo de treinamento e programas de chck e em particular faça mandatório a criação de exercícios específicos regulares mirado no manuseio manual do avião.

Aproximação e recuperação de perda de sustentação (STALL), incluisive em alta altitude.

 

Relief Captain

The following two recommend that the regulatory authorities define additional criteria of access to the role of relief Captain in order to ensure better task-sharing in case of relief crews.

• One recommendation relate to airplane certification

Revezamento de Comandante

As duas seguintes recomendam que as autoridades reguladoras definam adicionalmente critérios de acesso ao papel de revezamento do Comandante para assegurar melhor compartilhamento de tarefa no caso de revezamento de tripulantes.

Angle of Attack measurement

This recommends that the regulatory authorities evaluate the relevance of requireing the presence of an angle of attack indicator directly accessible to pilots on board airplanes.

Medição do Ângulo de Ataque [AoA]

Esta recomenda que as autoridades reguladoras avaliem a relevância de requererem a presença de um indicador de ângulo de ataque diretamente acessível aos pilotos a bordo dos aviões.

 

Cruise. Range is a function of both the aerodynamics of the airplane and the fuel-flow characteristics of the engines. Aerodynamically, the minimum drag point occurs at the point where the L/D is a maximum. But this value depends on both AOA and Mach number, so the optimal AOA will vary as Mach number is changed.

Cruzeiro. Alcance é uma função de ambas características, aerodinâmica do avião e fluxo de combustível dos motores.  Aerodinamicamente, o ponto de arrasto mínimo ocorre no ponto onde o L/D [Sustentação/Arrasto] é um mínimo. Mas este valor depende de ambos, AoA e número Mach,  assim o AoA ideal variará quando o número Mach for mudado.

The fuel-flow characteristics of the engines are not affected by AOA, but they do depend on the thrust required (drag), Mach number, and temperature.

Combining the wing and engine characteristics yields the fuel mileage of the airplane, so fuel mileage is a strong function of Mach number. Figure below shows the fuel mileage of a 757-200 at an altitude of 35,000 ft as a function of gross weight and Mach number.

As características de fluxo de combustível dos motores não são afetadas pelo AoA, mas elas dependen da potência exigida (arrasto), número Mach e temperatura.

Combinando as características da asa e motor produz a milhagem de combustível do avião, assim a milhagem de combustível é uma função efetiva do número mach.  A Figura abaixo mostra a milagem de combustível de um 757-200 numa altitude de 35.000 pés como uma de função de peso bruto e número Mach.

It can be seen that the optimal long-range cruise Mach number does not vary significantly as gross weight (hence, lift and AOA) changes. Superimposed on this chart are two lines of constant AOA. It is apparent that flying a constant AOA will not yield optimal performance. If a flight crew tried to fly a target AOA and there was an error of as little as 0.5 deg, the penalty in fuel mileage could be 3 percent or more.

Pode ser visto que o número Mach ideal de cruzeriro de longo alcance não varia significantemente quando o peso bruto (portanto, sustentação e AoA) muda.  Sobrepostas neste gráfico estão duas linhas de AoA Constante.  É óbvio que voando uma AoA constante não renderá uma performance mais favorável. Se uma tripulação de voo tentasse voas umAoA alvo e houvesse um erro tão pequeno quanto 0.5 graus, a penalidade na milhagem de combustível poderia ser 3 por cento ou mais.

Wind is a more fundamental consideration. For best fuel mileage in a headwind, the airplane should be flown faster than the speed for best range in still air; in a tailwind, it should be flown more slowly. Most modern Boeing airplanes have a flight management computer (FMC) that accounts for airplane, engine, and wind characteristics and can compute the optimal speed to be flown.

Vento é uma consideração fundamental.  Para a melhor milhagem de combustível com vento de proa, o avião deve ser voado mais rápido do que a velocidade para o melhor alcance em ar calmo; com vento de cauda, ele deve ser voado mais lentamente. Muitos aviões Boeings modernos têm um computador de gerenciamento de voo ( FMC) que calcula características para o avião, motor e vento e, pode calcular a velocidade mais favorável para ser voada.

Four recommendations on flight recorders

Images recorders

One recommends that the regulatory authorities riquere that aircraft undertaking public transport flights with passengers be equipped with an image recorder that makes it possible to observe the whole of the instrument panel. Another recommends defining strict rules raleting to the use of such recordings.

Quatro recomendações de gravadores de voo

Gravadores de imagens

Uma recomenda que as autoridades reguladoras requeiram que aeronave empreendendo voos de transporte púclico  com passageiros sejam equipadas com um gravador de imagem que faça isso possivel para observar o painel inteiro de instrumento. Uma outra recomenda definir regras austeras [estritamente confidenciais] relativas ao uso de tais gravações.

Flight parameters recordings

There are two recommendations on the recording additional parameters

• There are two recommendations on the transmission of flight data.

Registros de parâmetros de Voo

• Há duas recomendações na transmissão de dados de voo.

One recommends that the regulatory authorities make mandatory the triggering of data transmission to facilitate localization when an emergency situation is detected on board. The other recommends studying the possibility of making mandatory the activation of the Emergency Locator Transmitter (ELT) when an emergency situation is detected on board.

Uma recomenda que as autoridades reguladoras torne mandatória o desencadeamento [disparo automático] da transmissão de dados para facilitar a localização quando uma situação de emergência for detectada a bordo. A outra recomenda estudar a possibiidade de tornar mandatória a ativação do ELT - Transmissor Localizador de Emergência, quando uma situação de emergência for detectado a bordo.

Source BEA

Why are passengers ignoring the rules?

Dados cumulativos de faixa celular em voo

"Ladies and gentlemen, we will begin our safety briefing video momentarily. We would appreciate your attention to this important information. Use of portable electronic devices is not permitted during taxi, takeoff, and landing. Your crew will let you know when we reach an altitude where you can begin using an approved electronic device."

“Senhoras e senhores, nós começaremos nosso video de  instruções de segurança momentaneamente. Nós apreciariamos suas atenções para esta informação importante. O uso de dispositivos eletrônicos portáteis não é permitido durante o TÁXI, DECOLAGEM e POUSO. Sua tripulação informará você quando nós atingirmos uma altitude onde você possa começar usar um dispositivo eletrônico aprovado”.

Except you. You're sitting by a window, across the aisle from the teenager plugged into his Gameboy with earphones, shoots down another space alien; the business travellers on the airplane continue to tap on their laptop computers, oblivious to the loudspeaker;  a couple sharing a portable CD player daydream to their favourite opera.  Eventually, prompted by flight attendants making a final check down the aisles, they all grudgingly turn off what are being called portable electronic devices (PEDs), and  somehow the flight attendant fails to notice that your computer is still running. "Good," you think, "I am right in the middle of drafting this presentation. At least I can finish one more slide. It's a silly rule, anyway. My computer is shielded, I'm sure any avionics are shielded, and the aluminium skin of the aircraft is a shield as well. My computer won't do any harm."

Exceto você. Você está sentado ao lado de uma janela, ao lado do corredor do adolescente conectado no jogo eletrônico usando fones de ouvido, que abate um outro alienígena espacial;  os viajantes executivos no avião continuam  digitando nos computadores deles, não prestando atenção ao autofalante do avião; um casal compartilhando um tocador portátil de CD, sonhando acordados com a ópera favorita deles. Eventualmente, persuadido pela comissária de voo fazendo uma verificação final nos corredores, eles todos de má vontade para desligarem o que estão sendo chamados dispositivos eletrônicos portáteis (PEDs), e por qualquer razão a comissária de voo falha em notar que seu computador está ainda ligado. “Bom”, você pensa, “eu estou exatamente no meio do rascunho desta apresentação. Pelo menos eu posso terminar mais um slide. É uma regra idiota, de qualquer modo. Meu computador é blindado, eu estou seguro que quaisquer avionicos [instrumentos e rádios de comunicação e navegação a bordo] são blindados, e o revestimento de alúminio da fuselagem da aeronave é um escudo também. Meu computador não causará qualquer dano”.

Maybe not. Maybe not your computer, in this seat, on this particular airliner, on this flight. But can a computer or other PED, in the right place, on the right airplane, seriously affect the airplane's instrumentation or communications? You bet.

Talvez não.  Talvez não o seu computador, neste assento, nesta aeronave em particular, neste voo. Mas pode um computador ou outro PED, no lugar certo, no avião certo, seriamente afetar as comunicações e instrumentação do avião? Você aposta.

Smartphones, tablet computers and other mobile devices communicate through a variety of wireless technologies, including Wi-Fi, Bluetooth, GPS and cellular phone links. These radio signals can potentially interfere with a commercial aircraft's electronic systems during flight. To address this concern, mobile device manufacturers developed an airplane mode that turns off the wireless signals but allows the mobile device to be used for approved activities during air travel.

Smartphones, computadores tablets e outros dispositivos móveis comunicam através de uma variedade de tecnologia sem fio, incluindo Wi-Fi, Bluetooth, GPS e links de telefone celular. Estes sinais de rádio podem potencialmente interferir com os sistemas eletrônicos de aeronave comercial durante o voo.  Para tratar desta preocupação, fabricantes de dipositivo móvel desenvolveram um método de [operação] no avião que desliga os sinais sem fio, mas permite o dispositivo móvel ser usado para atividades aprovadas durante a viagem aérea.

Airline passengers have carried portable electronic devices (PED) aboard commercial aircraft  for use during flight since the 1950s. In May 1961, the U.S. Government formally recognized, with Civilian Aviation Regulation (CAR) 91.19,¹ the potential safety hazard posed to commercial flights from radio frequency (RF) interference. The regulation prohibited the operation of portable frequency-modulated (FM) radio receivers when the very high-frequency omni-directional range (VOR) receiver was being used for navigation purposes because of concerns about possible emissions from the FM radio’s internal oscillators.

Empresa de linha aérea de passageiros têm carregado dispositivos eletrônicos p0rtáteis (PED) a bordo de aeronave comercial para uso durante o voo desde os anos 1950. Em maio de 1961, o Governo dos Estados Unidos formalmente reconheceram, com a Regulamentação da Aviação Civil  (CAR 91.19, ¹ o risco potenial de segurança posto aos voos comerciais pela interferência de Rádio Frequência (RF). A regulamentação proibiu a operação de receptores de rádio portátil em frequência modulada (FM) quando o receptor de alcance omnidirecional de frequência muito alta (VOR) estivesse sendo usado para propósitos de navegação, por causa de preocupações acerca de possíveis emissões dos osciladores internos de rádio FM.

Guilt by radiation

What is going on here? The culprit is electromagnetic emissions from the PEDs, which interfere with avionics systems, most commonly radio navigation and communications. Co-conspirators are the aluminium air-frame, which can act as a shield, a resonant cavity, or a phased array, and the sensitivities of the avionics. The radiation from the devices can couple to the avionics through the antennas, the wiring, or directly into the receiver. According to some experts, avionics should bear some of the responsibility for eliminating the interference problem. Systems should be designed to better withstand interference from PEDs.

Culpado pela Radiação

O que está acontecendo aqui? A culpa é das emissões eletromagnéticas dos PEDs, os quais interferem com sistemas AVIONICOS, mais comumente rádios de comunicações e navagação. Os co-conspiradores são a estrutura aérea de alúminio, a qual pode agir como um escudo, uma cavidade ressonante, ou um arranjo sincronizado, e a sensibilidade dos avionicos. A radiação dos dispositivos podem acoplar os avionicos através das antenas, a fiação, ou diretamente no receptor. De acordo com alguns especialistas, avionicos devem suportar algumas das responsabilidades para eliminarem o problema de interferência. Os sistemas devem ser planejados para melhorar com resistência a interferência de PEDs.

Airplane Mode Limitations

• You cannot receive or place calls on your mobile device when airplane mode is activated. You cannot receive or send text messages or access the Internet. You can use the mobile device to watch videos stored on the device, play downloaded games, listen to music and view and create documents.

Some aircraft operators are repurposing the dedicated air-to-ground frequencies formerly used by seat-back, in-flight phone service to bring the Internet to travelers. These restricted frequencies do not interfere with aircraft avionics. Ask a crew member about the availability of this service.

Limitações do Método Avião

• Você não pode receber ou fazer chamadas no seu dispositivo móvel quando o método avião estiver ativado. Você não pode receber ou enviar mensagens de texto ou acessar a INTERNET. Você pode usar o dispositivo móvel para ver filmes armazenados no dispositivo,  jogar jogos baixados [para o aparelho], ouvir música e visualizar documentos criados.

Alguns operadores de aeronaves estão repropondo as frequências dedicadas ar-terra anteriormente usadas no encosto do assento, o serviço de telefonia em voo para trazer a INTERNET aos viajantes. Estas frequências restritas não interferem com avionicos da aeronave. Pergunte a um membro da tripulação acerca da disponibilidade deste serviço.

Frequency bands used by cellphones and navigation systems

Faixas de Frequência usadas por telefones celulares e sistemas de navegação

Cellular Stands Out: The wideband signal on the right side of the graph is a CDMA signal (CDMA channel 466). The narrowband signal on the left is likely either an analog or a TDMA signal. The wideband signal's weaker appearance is due in part to the settings of the measuring equipment.

Distinções de Celulares: O sinal de faixa larga no lado direito do gráfico é um sinal CDMA (canal 466 CDMA). O sinal de faixa estreita no lado esquerdo é provavelmente ou um sinal analógico ou um CDMA. A aparência mais fraca do sinal de faixa larga é devida em parte às configurações de medição do equipamento.

[CDMA —Code— dá a cada chamada um código único que se espalha por todas as frequências disponíveis no sistema. TDMA —Time— separa para cada chamada, uma porção de tempo em uma determinada freqüência.]

Several different mobile phone technologies are used in the United States. The two principal frequency bands are the cellular band, 824 to 849 megahertz, which uses a combination of analog and digital technologies, and the PCS (Personal Communications Services) band, 1850 to 1910 MHz, which is all digital. The more dominant cellular technologies are code-division multiple access (CDMA), used by carriers like Verizon and Sprint; Global System for Mobile Communication (GSM), used by Cingular and T-Mobile; and time-division multiple access (TDMA), used by older Cingular base stations and several other carriers.

Várias tecnologias diferentes de telefone móvel são usadas nos Estados Unidos [bem como no Brasil]. As duas faixas principais de frequência são,  a faixa de celular, 824 até 849 Megahertz, a qual usa uma combinação de tecnologias analógicas e digitais, e a faixa PCS (Personal Communications Services = Serviços de Comunicação Pessoal), de 1850 até 1910 MHz, a qual é toda digital. As tecnologias celulares mais dominantes  são CDMA (Acesso Múltiplo com Divisão de Código), usada por operadoras como a VERIZON e SPRINT;  GSM (Sistema Global para Comunicação Móvel), usada pela CINGULAR e T-MOBILE e TDMA (Acesso Múltiplo com Divisão de Tempo), usada pelas estações base mais antigas da CINGULAR e várias outras operadoras.

Other frequency ranges are increasingly being used for cellular service, such as Integrated Digital Enhanced Network (iDEN), in the 806 to 821 MHz frequency range, a technology made popular by the push-to-talk service of Nextel, formerly an independent network but now part of Sprint. Sprint is also the best-known PCS operator. The technologies that transmit in the cellular and PCS bands accounted for more than 75 percent of the mobile phone service in the United States at the time of the study, so this in-flight monitoring concentrated on these frequency bands.

Outros alcances de frequências estão sendo ampliadamente usados para o serviço celular,  tal como iDEN (Rede Integrada  Realçada Digital), no alcance de frequência de 806 até 821 MHz, uma tecnologia tornada popular pelo serviço ‘aperte-para-falar’ da NEXTEL, anteriormente uma rede independente, mas agora parte da SPRINT. A SPRINT é também bem conhecida operadora PCS. As tecnologias que transmitem nas faixas de celular e PCS têm em conta mais de 75 por cento do serviço de telefone móvel nos Estados Unidos na época do estudo[2006], assim este monitoramento concentrou-se nestas faixas de frequência.

For the cellular and PCS frequency bands, given the monitoring parameters were selected, we couldn't conclusively identify the technologies underlying the signals we detected. However, the FCC [Federal Communications Commission]permits only cellular telephones to operate in these frequency bands and restricts emissions from unintentional radiators. The recorded power levels are also evidence that the signals are due to cellphone use: an unintentional PED radiator operating at the maximum allowable emission level would show up as being at least 70 decibels below that of an onboard cellular signal.

Para as faixas de frequência de celular e PCS, dados dos parâmetros de monitoração que foram selecionados, nós não pudemos conclusimavemente identificar as tecnologias ocultando os sinais que nós dectamos. Todavia, a FCC [Comissão Federal de Comunicações] permite somente telefones celulares operarem nestas faixas de frequências e restringe emissões de radiadores não intencionais. Os níveis registrados de potência são também evidências de que os sinais são devidos ao uso de telefone celular: um não intencional radiador PED [Dispositivo Eletrônico Portátil] operando no nível máximo permissível  mostraria como estando pelo menos 70 decibéis abaixo daquele sinal de celular embarcado.

Our research shows clearly that, in violation of FCC and FAA rules, calls are regularly made from commercial aircraft. Results from our analysis imply that calls from on board scheduled commercial aircraft in the eastern United States occur at a rate of one to four per flight. In addition, we saw other signals that suggest that at least one passenger neglects to turn off his or her cellphone on most flights.

Nossa pesquisa mostra claramente que, em violação às regras da FCC e FAA, chamadas são regularmente feitas de aeronave comercial. Resultados de nossa análise implicam que chamadas a bordo de aeronave comercial com horários de voo no leste dos Estados Unidos ocorrem na razão de 1 a 4 por voo. Adicionalmente, nós vimos outros sinais que sugerem que pelo menos um passageiro negligencia desligar o telefone celular dele ou dela em muitos voos.

In 2001, with the assistance of a travel agent, we conducted a small survey of frequent flyers. As it turns out, passengers are unaware of the reasons for current PED policies, and they doubt that there are any serious safety risks. As a result, they admit to using prohibited devices and also to using permitted PEDs at prohibited flight phases, that is, during takeoff and landing.

Em 2001, com a assistência de um agente de viagem, nós conduzimos uma pequena pesquisa de opinião pública de passageiros frequentes.  Como ela confirma, passageiros estão inconscientes das razões das diretrizes atuais para PED, e eles duvidam que existam quaisquer riscos sérios de segurança. Como um resultado, eles admitem usar dispositivos proibidos e também usam PEDs permitidos, [porém] proibidos em fases de voo, que são, durante a decolagem e pouso.

Of the cockpit instruments that can be interfered with by RF emissions from portable devices, the most problematic might be those used for navigation. To understand what's at stake, we need to first note the variety of different technologies used today for aircraft navigation. The most common are the VHF omnidirectional range system and the instrument landing system, both of which operate near 100 MHz, and GPS, which operates between 1200 and 1600 MHz. PEDs have the potential to interfere with each of them, but the most serious concern has to be for GPS receivers, which are becoming key navigational aids these days--particularly when clouds or other weather problems make it impossible for pilots to see runways.

Dos instrumentos da cockpit, o que pode ser interferido por emissões de Radio Frequência de dispositivos portáteis, os mais problemáticos podem ser aqueles usados para navegação. Para entender o que está neste risco, nós precisamos primeiro observar a variedade de tecnologias diferentes usadas hoje para navegação de aeronave. As mais comuns são, o sistema de alcance omnidirecional VHF [Frequência Muito Baixa] e o sistema de pouso por instrumento [ILS], ambos operam perto de 100 MHz, e o GPS [Sistema Global de Posicionamento] , o qual opera entre 1200 e 1600 MHz.  PEDs [Dispositivo Eletrônico Portátil] têm o potencial de interferir com casd um deles, mas a preocupação mais séria tem que ser com receptores de GPS, os quais estão se tornando a chave de auxílio à navegação destes dias – particularmente quando nuvens ou outros problemas climáticos fazem isso impossível para pilotos verem pistas de pouso.

GPS-certified landing approaches are now widely used in general aviation. Though most airliners presently use instrument landing systems, use of GPS technology will increase significantly over the next few years. There are three times as many GPS-certified approaches as instrument landing system approaches in the United States.

Aproximações de pouso homologadas para GPS são agora usadas na aviação geral. [aviões de tamanho menor].  Apesar de muitos aviões de linhas aéreas atualmente usarem sistemas de pouso por instrumentos, o uso da tecnologia GPS aumentará significantemente durante os próximos poucos anos. Há nos Estados Unidos três vezes mais aproximações por GPS do que aproximações por ILS [Sistema de Pouso por Instrumentos].

Investigation of specific instances of suspected PED interference

 Some sample cases are included here to illustrate the variety of potential PED events.

• In March 2004, acting on a number of reports from general aviation pilots that Samsung SPH-N300 cellphones had caused their GPS receivers to lose satellite lock, NASA issued a technical memorandum that described emissions from this popular phone. It reported that there were emissions in the GPS band capable of causing interference. Disturbingly, though, they were low enough to comply with FCC emissions standards.
• A passenger laptop computer was reported to cause autopilot disconnects during cruise. Boeing purchased the computer from the passenger and performed a laboratory emission scan from 150 kHz to 1 GHz. The emissions exceeded the Boeing emission standard limits for airplane equipment at various frequency ranges up to 300 MHz. Boeing participated with the operator on two flight tests with the actual PED, using the same airplane and flight conditions, in an attempt to duplicate the problem.
• Over a period of eight months, Boeing received five reports on interference with various navigation equipment (uncommanded rolls, displays blanking, flight management computer [FMC]/ autopilot/standby altimeter inoperative, and autopilot disconnects) caused by passenger operation of a popular handheld electronic game device. In one of these cases, the flight crew confirmed the interference by turning the unit on and off to observe the correlation. The same unit was used on another flight and on a different airplane, but the event could not be duplicated. Boeing purchased two of the actual suspect units through the airline and tested them in the laboratory, along with three off-the-shelf units. It was determined that these suspect units had emission profiles similar to the off-the-shelf units and that the levels from these devices were below airplane equipment emission limits.
• A passenger’s palmtop computer was reported to cause the airplane to initiate a shallow bank turn. One minute after turning the PED off, the airplane returned to "on course." When the unit was brought to the flight deck, the flight crew noticed a strong correlation by turning the unit back on and watching the anomaly return, then turning the unit off and watching the anomaly stop. Boeing was not able to purchase the actual PED, but contacted the PED manufacturer and purchased the same model. Boeing laboratory emission testing revealed that the unit exceeded Boeing airplane equipment emission levels by up to 37 dB by demonstrating energy levels in the frequency range of 150 to 700 kHz. In the Boeing navigation laboratory the unit was placed next to the FMCs, control display unit, and integrated display unit, but the reported anomaly could not be duplicated.
• Cell phone tests and analysis
  Boeing conducted a laboratory and airplane test with 16 cell phones typical of those carried by passengers, to determine the emission characteristics of these intentionally transmitting PEDs. The laboratory results indicated that the phones not only produce emissions at the operating frequency, but also produce other emissions that fall within airplane communication/navigation frequency bands (automatic direction finder, high frequency, very high frequency [VHF] omni range/locator, and VHF communications and instrument landing system [ILS]). Emissions at the operating frequency were as high as 60 dB over the airplane equipment emission limits, but the other emissions were generally within airplane equipment emission limits. One concern about these other emissions from cell phones is that they may interfere with the operation of an airplane communication or navigation system if the levels are high enough.

Investigação de casos específicos suspeitos de interferência de PED

Alguns caso estão incluídos aqui para ilustrar a variedade potencial de eventos PED:

• Em Março de 2004, atuando num número de relatórios de pilotos da aviação geral que o telefone celular APH-N300 tinha causado aos receptores GPS das [aeronaves] deles perderem conexões com satélites, a NASA emitiu um memorando técnico que descreveu emissões deste telefone popular. Ela relatou que existiram emissões na faixa GPS capazes de causar interferência.  Incomodamente,  apesar disso, elas foram baixas o suficiente para sujeitarem-se às emissões padrões reguladas pela FCC.
• Um computador laptop de um passageiro foi relatado causar desconexão do Piloto Automático durante o [voo] de cruzeiro.  A Boeing comprou o computador do passageiro e efetuou um escanemento  de emissão [eletromagnética] em laboratório nas [frequências] de 150 kHz até 1 GHz. As emissões excederam os limites de padrão de emissões [eletromagnéticas] da Boeing para o equipamento do avião em vários alcances de frequência até 300 MHz.  A Boeing participou com o operador em dois voos testes com o PED verdadeiro,  usando a mesma aeronave e condições de voo, numa tentativa de reproduzir  o problema.
• Durante o periodo de oito meses, a Boeing recebeu cinco relatórios sobre interferência com vários equipamentos de navegação (rolagens não comandadas, telas de monitores piscando, computador de gerenciamento de voo [FMC]/Piloto automático/altímetro auxiliar inoperativo, e desengajamentos do piloto automático) causados por operação de passaeiro com um dispositivo eletrônico de mão com jogo popular. Num destes casos, o tripulante do voo confirmou a interferência ao ligar a unidade e desligar para observar a correlação. A mesma unidade foi usada num outro voo e num avião diferente, mas o evento não pode ser reproduzido. A Boeing comprou duas unidades verdadeiras suspeitas através da empresa e as testou no laboratório, acompanhado de três unidades fora de venda. Foi determinado que estas unidades supeitas tinham perfis de emissões similares às unidades fora de mercado e que os níveis destes dispositivos estavam abaixo dos limites de emissões de equipamentos do avião.
• Um computador palmtop de passageiro foi relatado causar ao avião, iniciar uma curva de pequena inclinação. Um minuto após o desligamento do PED, o avião retornou “à rota”. Quando a unidade foi trazida para a cabine dos pilotos, a tripulação de voo notou uma correlação forte ao ligar de volta a unidade e observar o retorno da anomalia, depois desligar a unidade e observar a parada da anomalia. A Boeing não foi capaz de comprar o PED verdadeiro, mas contactou o fabricante do PED e comprou o mesmo modelo.  O teste de emissão no laboratório da Boeing revelou que a unidade excedeu os níveis de emissões de equipamento de avião da Boeing até 37 dB [decibéis] ao demonstrar níveis de energia no alcance de frequência de 150 a 700 kHz. No laboratório de navegação da Boeing a unidade foi colocada proxímo dos FMCs, unidade de controle de tela (CDU), e unidade integrada de tela (IDU), mas a anomalia relatada não pode ser reproduzida.

Testes e analyses de telephone celular

A Boeing conduziu um teste de laboratório e no avião com 16 telefones celulares típicos daqueles carregados por passageiros, para determinar as características de emissão desta transmissão intencional de PEDs. Os resultados de laboratório indicaram que os telefones não somente produzem emissões na frequência de operação, mas também produzem outras emissões que caem dentro das faixas de frequência de comunicação/navegação do avião (ADF, HF, VHF, VOR/LOC, e sistema ILS e VHF de comunicações). As emissões na frequência de operação foram tão altas como 60 dB [decibéis] acima dos limites de emissão do equipamento do avião, mas as outras emissões estavam geralmente dentro dos limites de emissões do equipamento do avião. Uma preocupação acerca destas outras emissões de telefones celulares é que elas podem interferir com a operação de um sistema de comunicação ou navegação se os níveis estiverem suficientemente altos .

Five critical navigation frequency bands were selected to be monitored:

Very High-Frequency Omni-Directional Range (VOR) and Instrument Landing System (ILS) Localizer (LOC), 108-118 MHz;

1. ILS Glide Slope (GS), 329-335 MHz;
2. Distance Measuring Equipment (DME) and
3. Traffic Alert and Collision Avoidance System (TCAS), 960-1215 MHz; and
4. Global Positioning System (GPS), 1227.5 and 1575.42 MHz.

There were four frequency ranges identified as likely to experience emissions from passenger electronics use:

1. cellular uplink, 824-849 MHz;
2. Personal Communications System (PCS) uplink, 1.85-1.91 GHz; and
3. industrial, scientific, and medical (ISM), 902-928 MHz and 2.4-2.485 MHz.
4. Limited monitoring was conducted in the ILS GS, GPS L2 (1227.5 MHz), and DME and TCAS bands.

Cinco faixas críticas de frequência de navegação foram selecionadas para serem monitoradas:

1. VOR e ILS ( LOC),  108 a 118 MHz
2. ILS Glide Slope (GS), 329 a 335 MHz
3. DME (Equipamento Medidor de Distância)
4. TCAS (Sistema de Evitação de Colisão e Alerta de Tráfego), 960 a 1215 MHz
5. GPS (Sistema Global de Posicionamento), 1227.5 e 1575.42 MHz

Houve quatro alcances de frequências identificados como provavelmente a sofrer emissões de uso eletrônicos por passageiro:

1. Uplink de celular, 824 a 829 MHz;
2. Uplink de Sistema Pessoal de Cominucações (PCS), 1.85 a 1.91 GHz; e
3. IMS (Industrial, científico e médico), 902 a 928 MHz e 2.4 a 2.485 MHz
4. Monitoração limitada foi conduzida no ILS, GS, GPS (1227.5 MHz), e faixas DME e TCAS.

Measurements were made on 38 flights over the period September 23 through November 19, 2003. All flights were revenue flights except for one maintenance flight with no passengers onboard. All flights were on Boeing 737 model aircraft except for one flight on an Airbus 320. Two airlines participated in the flight study with 29 flights on one airline and 9 flights on the other. A third airline assisted in validating instrumentation operation and measurement methodology. All flights occurred along the east coast, and flight durations were between 40 minutes and 2 hours. The passenger load factors were between 25% and 100%.

As medições foram feitas em 38 voos durante o período de 23 de  Setembro até 19 de Novembro de 2003. Todos voos eram voos de rendimento exceto por um voo de manutenção sem passageiros a bordo. Todos voos foram em aeronave modelo Boeing 737, exceto por um voo num Airbus 320. Duas empresas de linhas aéreas participaram no estudo de voo com 29 voos numa empresa e 9 na outra. Uma terceira empresa auxiliou na metodologia de validação de medição e operação da instrumentação. Todos voos ocorreram ao longo da costa Leste, e as durações dos voos foram entre 40 minutos e 2 horas. Os fatores de carga de passaeiro estiveram entre 25% e 100%.

The research effort collected a total of 7534 spectrum traces representing over 51 hours of data. There were 1493 traces collected at the gate, 1596 traces collected during taxi, and 4445 traces collected in flight. The traces collected in flight represent over 32 hours of data.

Exemplo do Ambiente da Faixa de Celular a Bordo no Portão de embarque (A) e Durante o Táxi (B)

O esforço de pesquisa coletou um total de 7534 traços de espectro representando mais de 51 horas de dados. Existiram 1493 traços coletados no portão de embarque, 1596 traços coletados durante o táxi e 4445 traços coletados em voo. Os traços coletados em voo representam acima de 32 horas de dados.

This study provided the first reported characterization of the RF environment in the cabins of commercial airline flights. Key conclusions are as follows:

a. Cellular telephone calls were observed in all phases of flight at a rate conservatively estimated to be approximately one call per flight, and onboard cellular telephone activity is appreciable.

b. Considerable onboard RF activity was observed in the GPS L1 (1575.42 MHz) band, some of which appeared to have field strengths that, under appropriate circumstances, could result in interference with aircraft GPS equipment.

c. Elevated broadband noise was observed on many occasions in the VOR/ILS band, and at least some of these observations appear to be unique to specific aircraft.

d. While spectral measurements gave no indication of passengers using wireless devices other than cellular phones during takeoff, such use was observed during approach well after the portable electronic devices-prohibited cabin announcement.

Sinais de Faixa Estreita na Potência da Faixa Celular Recebida Versus Altitude

Sinais de Faixa Estreita na Potência da Faixa PCS Recebida Versus Altitude

O estudo forneceu a primeira caracterização reportada do ambiente de RF [Rádio Frequência] nas cabines de voos de linha aérea. Conclusões-chaves são como seguem:

1. Chamadas de telefone celular foram observadas em todas fases de voo numa razão conservativamente estimada de ser aproximadamente uma chamada por voo, e atividade a bordo de telefone celular é apreciável.
2. Atividade de RF [ Rádio Frequência] considerável a bordo foi observada na faixa do GPS L1 (1575.42 MHz), algumas das quais pareceram ter comprimento de campo que, sob circunstâncias apropriadas, poderiam resultar em interferência com o equipamento GPS da aeronave.
3. Ruído elevado de faixa ampla [distúrbio da frequência] foi observado em muitas ocasiões na faixa de VOR/ILS, e pelo menos algumas destas observações pareceu ser única para aeronave específica.
4. Enquanto medições do espectro não deram indicação diferente de passageiros usando dispositivos ‘wireless’ [sem fios]  e telefones celulares durante a decolagem, tal uso foi observado durante a aproximação bem depois do anúncio de cabine para [desligarem]  dispositivos  eletrônicos portáteis proibidos .

Global Positioning System Operation and Vulnerability

The GPS is made up of 24 satellites in approximately 11.5-hour orbits. The satellites transmit signals on two L-band frequencies, 1227.5 and 1575.42 MHz, designated L2 and L1, respectively. The primary role of signals in the L2 frequency is to allow corrections for errors introduced by variations in ionospheric propagation. Simply put, the L1 transmits information to provide navigation and the L2 transmits information that improves accuracy.

Vulnerabilidade e Operação do Sistema Global de Posicionamento

O GPS é feito elaborado por 24 satélites em órbitas de aproximadamente 11.5 horas. Os satélites transmitem sinais nas frequências de duas faixas-L, 1227,5 e 1575.42 MHz, designadas L2 e L1, respectivamente. O papel principal de sinais na frequência L2 é permitir correções de erros introduzidos pela variação na propagação ionosférica. Simplesmente coloca, a L1 transmite informação para fornecer navegação e a L2 transmite informação que melhora a acuracia.

Continuous Wave Interference Sources

A CW interference signal can prevent or disrupt a GPS receiver’s ability to generate a valid navigation solution. Early assessments found that narrow- and wide-band CW interference affected GPS performance [29]. As expected, signals closer to the GPS center frequency caused greater interruption. There was a 16 dB variation in susceptibility between the receivers tested. The initial assessments were performed on C/A code receivers.

Fontes de Interferência de Onda Contínua

Um sinal de interferência de Onda Contínua – CW pode impedir ou romper a capacidade do receptor GPS para gerar uma solução valida de navegação. Avaliações anteriores descobriram que interferência CW de faixa estreita - e larga – afetaram a performance do GPS [29]. Como esperado, sinais muito próximos da frequência central do GPS causaram interrupção maior. Houve uma variação de 16 dB em suscetibilidade entre os receptores testados. As avaliações inicias foram efetuadas em receptores com código C/A.

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