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Drones e a Meteorologia

publicado 22/12/2017 16h32, última modificação 07/05/2019 15h29

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Voo de RPA em condições meteorológicas adversas


Foto: Freepik

 

O objetivo deste material de orientação é enfatizar a importância da preservação de um nível aceitável de segurança das pessoas e de bens de terceiros, durante as operações de aeronaves não tripuladas sob condições meteorológicas específicas que podem ser adversas ao voo.


Como se sabe, o grupo de fenômenos meteorológicos adversos para o voo mais relevantes apresentam variações de acordo com características técnicas e operacionais.

Embora existam drones que pesem mais que 1 tonelada e que possam voar acima de 60.000 pés, a maioria das operações envolve pequenas aeronaves voando próximas ao solo e que, assim, são mais vulneráveis às condições meteorológicas adversas que ocorrem a baixas alturas. 

DOC – 1009 – Manual on Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS) (ICAO) (em inglês)
RPA sensitive to hazardous meteorological conditions

14.4.7 Small RPA may be more sensitive to hazardous meteorological conditions due to their low MTOM and, more specifically, the wing/power loading of the aircraft. 

Este material de orientação é voltado especialmente para os pilotos remotos que operam equipamentos de até 25 kg até 400 pés acima do nível do solo.

 

Antes de iniciar um voo, além de conhecer o manual de operação do equipamento, o piloto remoto deve ter ciência de todas as informações necessárias ao planejamento do voo.

Uma das informações necessárias ao voo é a avaliação criteriosa das condições meteorológicas.

Existem condições meteorológicas ideais para uma operação segura de drones.  Dias ensolarados e com vento calmo ou fraco oferecem menor risco à segurança das operações deste tipo de equipamento.

No entanto, pode ser necessário operar um RPAS em condições meteorológicas que nem sempre se encaixam no perfil ideal de operação. Nessa situação, é preciso tomar alguns cuidados para não comprometer a segurança da operação e evitar a danificação do equipamento e, principalmente, o risco de colisão com objetos, pessoas e aeronaves.

 

DOC – 1009 – Manual on Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS) (ICAO) (em inglês)

8.4.41 The RPAS instructor should ensure that the applicant for a remote pilot licence has operational experience in the following areas to the level of performance required for the remote pilot, if applicable:

i) identification of hazardous meteorological conditions and avoidance procedures thereof;

 

RBAC-E nº 94 – Requisitos gerais para aeronaves não tripuladas de uso civil

E94.3 Definições

(8) Operação em Linha de Visada Visual (Visual Line of Sight – VLOS operation) significa a operação em condições meteorológicas visuais (VMC), na qual o piloto, sem o auxílio de observadores de RPA, mantém o contato visual direto (sem auxílio de lentes ou outros equipamentos) com a aeronave remotamente pilotada, de modo a conduzir o voo com as responsabilidades de manter as separações previstas com outras aeronaves, bem como de evitar colisões com aeronaves e obstáculos;

 

ICA 100-40/2016 – Sistemas de aeronaves remotamente pilotadas e o acesso ao espaço aéreo brasileiro

11.2.7.1 Por não transportar pessoas a bordo, uma RPA pode ser operada em áreas ou condições perigosas, como próximo a acidentes químicos ou nucleares, vulcões exalando ou em erupção e em condições meteorológicas severas.

11.2.7.2 Em se tratando de operações em áreas ou condições perigosas, ao DECEA caberá tão somente à análise de acesso ao espaço aéreo, devendo o Explorador/Operador realizar as devidas gestões junto às demais Agências Reguladoras.

No caso de operação em condições de baixa temperatura ou sob ventos fortes, pode ser verificada uma perda de carga da bateria do equipamento de forma mais rápida. Por outro lado, temperaturas elevadas podem ocasionar o desgaste da bateria e dos componentes eletrônicos do equipamento.

 

Para evitar o voo da RPA em condições meteorológicas adversas, é recomendável que o piloto remoto tenha conhecimento das informações meteorológicas na fase pré-voo e conheça os riscos que determinados fenômenos podem oferecer para esse tipo de operação. Esses cuidados vão contribuir para aumentar a sua consciência situacional.

Além disso, o piloto remoto deve conhecer os limites operacionais do equipamento, no que se refere às condições meteorológicas. Velocidade do vento acima 20 kt, neve, chuva e nevoeiro são condições meteorológicas adversas para a operação de alguns modelos, como Phantom 4 e o Mavic.

 

DOC – 1009 – Manual on Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS) (ICAO) (em inglês)

10.7.4 The remote pilot’s situational awareness of what is happening in the vicinity of the RPA helps him understand how other information, events and his own actions will impact the goal of avoiding each hazard. The remote pilot’s awareness may develop throughout the three phases of the conflict management approach:

a) during the strategic conflict management phase, the following elements help develop awareness:

1) flight planning;
2) NOTAMs;
3) meteorological information;
4) operating environment;
5) other relevant information;

b) during the separation provision or RWC phase, the following elements help maintain awareness:

1) on-board equipment (surveillance information, DAA RWC information, airborne collision avoidance system (ACAS), terrain awareness warning system (TAWS), etc.);
 2) ATC;
 3) meteorological information;
 4) general flight conditions; and

c) during the CA phase the situational awareness of the pilot may be affected by alerts from a DAA system or ATC.

 

Chuva

As chuvas são formadas por gotas de água com diâmetro superior a 0,5 mm visivelmente separadas que caem das nuvens. Geralmente são ocasionadas pelo encontro entre duas massas de ar (uma massa de ar frio e uma massa de ar quente), por conta de uma frente ou de uma elevação de uma nuvem por correntes ascendentes.

Voar durante a ocorrência de chuvas pode causar a inutilização do equipamento, pois a maioria dos drones não são impermeáveis ​​ou resistentes à água. A água da chuva, mesmo em condição de chuva leve, pode entrar em contato com as baterias quentes e os motores e ocasionar panes nos sistemas eletrônicos.

Além disso, essa condição meteorológica pode ocasionar maior dificuldade para operação de drones que utilizam câmeras para estabilidade e navegação, pois a chuva pode reduzir o contraste necessário para a câmera discernir o movimento.

A ação da água das chuvas pode degradar o desempenho do enlace de comando e controle, podendo resultar em uma significativa redução do alcance rádio. Além disso, o excesso de umidade pode ocasionar falhas temporárias no equipamento.

Outro perigo que pode ser enfrentado durante a operação de um RPAS sob condição de chuva é a dificuldade a visualização do drone seja por um observador/piloto remoto – algo crítico em operações VLOS – ou por outra aeronave. A água da chuva também pode reduzir bastante a visualização da câmera frontal – em aeronaves equipadas com este equipamento.

 

Se a chuva tiver início durante a operação, é altamente recomendável interromper o voo e secar as partes do equipamento que estão molhadas.

 

Uma maneira de evitar o risco ocasionado pelas chuvas para o voo de drones é consultar as informações meteorológicas disponíveis antes de iniciar a operação e analisar os últimos boletins meteorológicos e a previsão do tempo. Tal planejamento exige uma adequada antecipação ao horário de decolagem do equipamento.

 

Rajadas de vento e cortantes de vento

Os ventos tornam-se fortes sempre que ocorrer uma grande diferença de pressão entre dois pontos. Nessa situação, irá acontecer o deslocamento de ar do ponto de maior pressão para o ponto de menor pressão no sentido horizontal.

Em regiões em que ventos mais fortes são frequentes, o voo de drones pode se tornar potencialmente perigoso, pois em condições de rajadas de vento e de cortante de vento, a correção na pilotagem do RPA pode não ser suficiente para garantir a segurança da operação.

Cada RPA tem uma tolerância a ventos fortes, que é informada pelo fabricante. Voar fora dos limites de tolerância pode ocasionar problemas de navegação, pois o equipamento pode não ter força para vencer a resistência do vento ou pode adquirir velocidades extremas muito rapidamente.

 

Caso a velocidade do vento ultrapasse 15kt (aproximadamente 32 km/h), o piloto remoto poderá enfrentar dificuldades para controlar a navegação do equipamento, podendo ocasionar risco de colisão com pessoas, aeronaves ou obstáculos.

 

Acima dessa velocidade, o nível de resistência do equipamento aos efeitos do vento vai variar de acordo com o tamanho das hélices, giro do motor e peso do equipamento. Um drone como o Phantom 3 não deve voar com ventos acima de 36 km/h. Já um drone maior, como um 6SGEO da Mikrokopter pode voar em condições de vento de até 49 km/h.

É possível a utilização de sensores de medição de velocidade que podem ser instalados em drones de asa fixa. No caso de drones de multirotores, a instalação desses sensores torna-se um pouco mais difícil, pois o sensor deve ser fixado em um local que não sofra a influência do vento das próprias hélices do drone.

 

Realizar operação de drones em condição de ventos fortes requer muita prática, paciência e preocupação com a reposição das cargas de bateria.

 

É o que acontece, por exemplo, quando o piloto remoto decide voar em altura superior à permitida pelo manual do equipamento. Nesta situação, o RPA poderá enfrentar dificuldades para vencer a resistência do vento. É importante salientar que, em níveis mais altos, a velocidade do vento pode variar mais rapidamente, devido à diminuição da pressão atmosférica, o que requer maior cuidado com o parâmetro velocidade do vento, durante a operação.

Outra situação potencialmente perigosa é a operação sob o efeito de vento lateral - quando o vento está no sentido de direção para a lateral do RPA.

Caso o vento lateral esteja com grande velocidade, o piloto remoto pode ser surpreendido. Nesta situação, o equipamento poderá sair da sua linha de visada e perder o sinal do rádio, entrando em modo FailSafe. Se a altura configurada para o retorno não for suficiente, o equipamento poderá colidir com vegetação ou com obstáculos no solo.

 

Ventos laterais são comuns em sobrevoo de áreas montanhosas, principalmente na região da saída das montanhas.

 


Foto: Pixbay

 

Outro cuidado que o piloto remoto precisa ter em relação ao vento é conhecer a sua direção antes de iniciar a operação do RPA, para que o planejamento da operação esteja compatível com a autonomia da bateria do equipamento.

Se a operação for iniciada a favor da direção do vento e o voo do trecho de retorno para a base for realizado contra a direção do vento, certamente haverá maior utilização da bateria no trecho de retorno. Este detalhe deve ser levado em consideração no momento do planejamento da operação.

Também é essencial que o piloto remoto conheça todos os limites de autonomia do seu equipamento para evitar descidas com velocidade muito elevada, o que pode potencializar o gradiente do vento e ocasionar risco de colisão com solo, obstáculos e pessoas.

 

RBAC-E nº 94 – Requisitos gerais para aeronaves não tripuladas de uso civil

E94.109 Requisitos de autonomia

(a) Somente é permitido iniciar uma operação de aeronave não tripulada se, considerando vento e demais condições meteorológicas conhecidas, houver autonomia suficiente para realizar o voo e pousar em segurança no local previsto.

IS Nº E94-003 - Revisão A - Procedimentos para elaboração e utilização de avaliação de risco operacional para operadores de aeronaves não tripuladas
5.2. Procedimentos para elaboração da avaliação de risco operacional:


Para mitigar o perigo dos ventos de rajada, ventos laterais ou cortantes de vento durante a operação de RPA, é fundamental considerar os dados de vento para a superfície, durante o planejamento do voo. Existem páginas da internet que trazem a informação em tempo real e a tendência para as próximas horas da direção e da velocidade do vento na superfície.

https://www.climatempo.com.br/vento/

Perigo do vento em áreas com obstáculos

Se a operação for realizada próxima de áreas que possuem grandes edifícios, abrigos artificiais ou obstruções naturais, como árvores grande porte, é necessário ter atenção redobrada. Os obstáculos no solo afetam o fluxo de vento. Por este motivo, recomenda-se, antes de iniciar a operação nesses locais, conhecer os diferentes padrões de vento da localidade.

Nevoeiro


 

O piloto remoto de RPAS deve dar preferência para operações VLOS (sigla de Visual Line of Sight), na qual o piloto mantém contato visual com a RPAS durante todo o voo.

 

RBAC-E nº 94 – Requisitos gerais para aeronaves não tripuladas de uso civil

E94.3 Definições

(8) Operação em Linha de Visada Visual (Visual Line of Sight – VLOS operation) significa a operação em condições meteorológicas visuais (VMC), na qual o piloto, sem o auxílio de observadores de RPA, mantém o contato visual direto (sem auxílio de lentes ou outros equipamentos) com a aeronave remotamente pilotada, de modo a conduzir o voo com as responsabilidades de manter as separações previstas com outras aeronaves, bem como de evitar colisões com aeronaves e obstáculos;
(9) Operação em Linha de Visada Visual Estendida (Extended Visual Line of Sight – EVLOS operation) significa a operação em VMC, na qual o piloto remoto, sem auxílio de lentes ou outros equipamentos, não é capaz de manter o contato visual direto com a RPA, necessitando dessa forma do auxílio de observadores de RPA para conduzir o voo com as responsabilidades de manter as separações previstas com outras aeronaves, bem como de evitar colisões com aeronaves e obstáculos, seguindo as mesmas regras de uma operação VLOS.;

 

Restrições de visibilidade podem impedir que o piloto remoto mantenha o contato visual direto com a RPA.

Perda de contato visual com a RPA

Nesta situação, uma operação VLOS pode se transformar numa operação EVLOS, em que o piloto remoto necessitará de auxílio de lentes, outros equipamentos e de observadores de RPA para conduzir o voo de forma segura, evitando colisões com aeronaves e obstáculos.

Caso a restrição de visibilidade se torne mais intensa, por conta do fenômeno nevoeiro, o piloto remoto deverá seguir as exigências aplicadas aos pilotos das aeronaves tripuladas, quanto às regras de voo por instrumentos (IFR) estipuladas nas ICA 100-12 – Regras do Ar.

 

ICA 100-40/2016 – Sistemas de aeronaves remotamente pilotadas e o acesso ao espaço aéreo brasileiro

11.1.12 A condução do voo de uma RPA deverá ser realizada de tal maneira que siga as regras de voo visual (VFR) ou as regras de voo por instrumentos (IFR), cumprindo critérios e condições estipulados na ICA 100-12 “Regras do Ar”.

NOTA: Para que seja possível a aplicação das regras de voo VFR, faz-se necessário cumprir o preconizado no item 4.9 da ICA 100-12 “Mínimo de visibilidade e distância de nuvens”. Dessa forma, aplicam-se ao Piloto Remoto as exigências aplicadas aos pilotos das aeronaves tripuladas.

Link para acessar ICA 100-40 https://publicacoes.decea.gov.br/?i=publicacao&id=4944
Link para acessar ICA 100-12 https://publicacoes.decea.gov.br/?i=publicacao&id=4429 

 

Para evitar uma entrada inesperada em condições de voo por instrumentos (IFR), o piloto remoto deve ficar atento aos mínimos de visibilidade e não realizar a operação sob condição de nevoeiro.

O nevoeiro é um fenômeno cuja constituição física assemelha-se à de uma nuvem, diferindo apenas quanto à localização, pois ocorre junto à superfície. É formado por gotículas de água extremamente pequenas que flutuam no ar, reduzindo a visibilidade horizontal a menos de 1 mil metros.


Foto: Pixabay

A formação ocorre quando a temperatura do ar é baixa o suficiente para tornar líquido o vapor d'água. Para que isso ocorra, é necessário que o ambiente esteja muito úmido, com grande quantidade de gotículas de água suspensas no ar.

 

Quando for realizar voos em regiões serranas, o piloto remoto deve ficar atento à redução repentina de visibilidade, pois a altitude atua na redução das temperaturas e na interceptação das massas de ar úmido provenientes de outras localidades, o que aumenta a probabilidade de ocorrência de nevoeiro. O mesmo cuidado deve ser adotado, no caso de sobrevoo de zonas próximas a cursos d'água, como rios e, principalmente, lagos, pois, durante o dia, há a emissão de grande quantidade de umidade em forma de vapor, que se condensa durante a noite, formando neblinas mais densas nas primeiras horas da manhã.

 

No sentido vertical, o nevoeiro provoca redução de visibilidade, podendo, em algumas ocasiões, obscurecer totalmente o céu.

As condições favoráveis à formação de nevoeiro são ventos fracos à superfície, umidade relativa alta (próxima ou igual a 100%) e núcleos de condensação abundantes.

Caso o piloto remoto decida realizar a operação do equipamento após a dissipação do nevoeiro, ele deve redobrar a atenção. Durante a dissipação de um nevoeiro, embora as condições de visibilidade no solo melhorem, muitas vezes, forma-se uma espessa camada de nuvens cobrindo todo o céu, cuja base pode ficar entre 50 e 100 metros do solo. Essa condição meteorológica pode prejudicar operações VLOS, nas quais o piloto deve manter contato visual com a RPAS durante todo o voo.

 

Em algumas situações de ocorrência de frente estacionária, pode ser verificada na área pós-frontal a presença de nevoeiro e de nebulosidade que restringem a visibilidade.

 

Na fase de planejamento de voo, é possível obter informações sobre a probabilidade de ocorrência de nevoeiro no local em que será realizado o voo, através da consulta de boletins meteorológicos.

 

Voo noturno

A ausência de luz do dia pode prejudicar a manutenção da condição VLOS (Visual Line of Sight, no qual a RPA permanece no campo de visão do piloto). Por conta disso, o DECEA recomenda que o operador remoto de RPA dê preferência às operações enquanto há luz natural, evitando voos no período noturno.

 

 
Foto: Pixbay


Caso a operação seja realizada no período noturno, ela deve respeitar as condições previstas na Instrução do Comando da Aeronáutica que trata de Regras do Ar (ICA 100-12), item 4.2.4.

Link para ICA 100-12 https://publicacoes.decea.gov.br/?i=publicacao&id=4429

 

DOC – 1009 – Manual on Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS) (ICAO) (em inglês)

10.14 MITIGATING THE RISK OF HAZARDOUS METEOROLOGICAL CONDITIONS
10.14.1 All aircraft are affected by meteorological conditions. In manned aviation, the pilot is able to monitor changes to the conditions visually and through use of sensors and the display of their information. Remote pilots conducting BVLOS operations must rely to a far greater extent on sensors and the display of sensor information.

 

Planejamento do voo

ICA 100-40/2016 – Sistemas de aeronaves remotamente pilotadas e o acesso ao espaço aéreo brasileiro

13.1.2 As informações necessárias ao voo deverão incluir, pelo menos, uma avaliação criteriosa dos seguintes aspectos:

a) condições meteorológicas (informes e previsões meteorológicas atualizadas) dos aeródromos envolvidos e da rota a ser voada;
b) cálculo adequado de combustível, ou autonomia de bateria, previsto para o voo;
c) planejamento alternativo para o caso de não ser possível completar o voo; e
d) condições pertinentes ao voo previstas na Documentação Integrada de Informações Aeronáuticas (IAIP) e no ROTAER.

 

Fazer uma lista de verificação de condições meteorológicas antes do voo pode ser uma ótima maneira para garantir um voo seguro para o equipamento, evitando o risco de colisão com objetos, pessoas e aeronaves. Antes de iniciar a operação, consulte as informações meteorológicas do local da operação e de regiões próximas.

Recomenda-se observar a seguinte sequência de verificações:

 

DOC – 1009 – Manual on Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS) (ICAO) (em inglês)

9.4 ENVIRONMENTAL CONSIDERATIONS

Meteorological conditions — consistent with performance limitations

9.4.1 The remote pilot should review all available meteorological information pertaining to the operation and performance limitations of the RPAS. Particular attention should be given to such conditions as:

 a) surface visibility;
 b) wind direction/speed;
c) hazardous meteorological conditions including cumulonimbus, icing and turbulence; and
d) upper air temperature.

9.4.2 Flight into known or expected icing conditions should not be conducted unless the system is certificated and equipped for flight into those conditions, with the icing protection systems operational in accordance with the MEL, and the remote pilot is current in, and qualified for, cold weather operations.

 

É possível complementar as informações meteorológicas fornecidas pelos órgãos oficiais (DECEA, INMET, CPTEC etc.), utilizando-se imagens de câmeras ao vivo e boletins de estações meteorológicas, através dos seguintes endereços eletrônicos:

 

DOC – 1009 – Manual on Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS) (ICAO) (em inglês)

Take-off and landing phases

14.2.5 RPAS may be operated in either VMC or IMC, and the associated VFR and IFR restrictions applicable to manned aircraft will apply. These operations may also be conducted within VLOS or BVLOS depending on the capability of the RPAS involved. Of particular note is the requirement for the RPAS operator to be able to determine the meteorological conditions in which the RPA is operating during these phases, in order to ensure the RPA is indeed operating in accordance with applicable flight rules.

VFR
14.2.7 The remote pilot or RPAS operator must be able to assess the meteorological conditions throughout the flight. In the event the RPA, on a VFR flight, encounters IMC, appropriate action must be taken.

 

O FAA divulgou no FAA Safety Briefing - November/December 2017 que é possível complementar o planejamento de voo de um RPAS com o uso de aplicativos que permitem fazer a simulação de voo. A simulação permite criar cenários, como falhas mecânicas e problemas de conexão e simular condições meteorológicas adversas a que o equipamento estará sujeito. Com isso, é possível pré-programar comandos ou waypoints com antecedência e perceber como equipamento irá responder em diferentes condições de tempo, paisagens e cenários.

https://www.faa.gov/news/safety_briefing/2017/media/NovDec2017.pdf

 

Para consultar a regulamentação do DECEA e obter outras informações necessárias para fazer voos seguros, assim como obter autorização de acesso ao espaço aéreo brasileiro, acesse a página do SARPAS - Solicitação de Acesso de Aeronaves Remotamente Pilotadas (RPAS)

Mais informações a respeito da operação de drones também podem ser encontradas na página temática sobre Drones e na página do DECEA

Se as dúvidas persistirem, você pode consultar o Manual de Orientações para Usuários de Drones ou entrar em contato pelo Fale com a ANAC ou pela central de teleatendimento 163.