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Videogame voador

Uma rede de computadores em um caça coloca todos os comandos do avião ao alcance dos olhos e das mãos do piloto, tornando os cockpits cada vez mais parecidos com jogos domésticos.

Cláudio Lucchesi

Se um piloto da Segunda Guerra Mundial pudesse se sentar no cockpit de uma das estrelas da Guerra do Golfo, o caça McDonnell Douglas F-15 Eagle,com certeza iria se sentir à vontade. O painel diante dele teria a familiaridade dos mostradores analógicos — os “reloginhos ” dos painéis — de caças clássicos como o Spitfire, o Zero ou o Messerschmitt. A esquerda, o piloto veria as chaves dos sistemas de armas, e à direita, os comandos e mostradores dos motores. O manete de potência estaria no console à esquerda, e o manche, o “volante” do avião, ficaria colocado entre seus joelhos. No centro do painel estaria o “T” básico — os quatro mostradores analógicos de velocidade, altitude, horizonte artificial e direção horizontal, dispostos no formato da letra e assim chamados por conterem todas as informações fundamentais para o vôo da aeronave. Qualquer instrutor completaria a adaptação do veterano piloto explicando-lhe as telas de TV do radar e do sistema de armas, nos cantos superiores, e o visor à frente do pára-brisa, que deixou de ser uma simples mira óptica para virar um sistema gerador de imagens chamado HUD.

Caso o veterano piloto escolhesse visitar o cockpit do recém-projetado caça sueco JAS39 Grippem provavelmente iria se espantar e não saber o que fazer diante da elegância e despojamento de um painel composto somente por três telas gigantes de TV, circundadas por misteriosas chaves de funções múltiplas. Talvez nem reconhecesse os mostradores do “T” básico, relegados aos cantos superiores do painel. Do F-15 projetado nos anos 70 para o futurístico Grippen da geração pré-2000, o cockpit evoluiu para se tornar uma das fases mais delicadas do projeto de uma aeronave, assumindo a função de uma interface ágil e eficaz entre o homem e uma máquina capaz de voar a 2 300 quilômetros por hora em altitudes de mais de 20 000 metros, e fazer curvas com carga de até 8G — ou oito vezes o peso da gravidade sobre o corpo do piloto.

Com a entrada em cena dos jatos militares, após a Segunda Guerra Mundial, o cockpit de um caça começou a se tornar cada vez mais um amontoado quase caótico de mostradores analógicos e chaves de função única, que só serviam para acionar um comando. A própria visão do piloto foi desaparecendo por trás das pesadas armações dos pára-brisas e mesmo pelos volumosos e pioneiros HUD (Head up Display, ou visor ao nível dos olhos). Foi o que aconteceu nos MiG-21 soviéticos, IAI Kfir israelenses e F-105 americanos. Quando se passou a usar a cobertura tipo bolha, geralmente de peça única, a visão do piloto voltou a ganhar prioridade isso foi resultado da experiência norte-americana no Vietnam, e se concretizou na geração dos anos 70, como o F-15 Eagle e o F-14 Tomcat. A preocupação de manter os olhos do piloto sempre dirigidos ao céu a sua frente se justifica quando se leva em conta que o tempo normal para ele baixar os olhos para o painel; ler um mostrador e voltar a encarar o céu é de não menos que dois segundos. Nesse tempo, uma aeronave em combate aéreo terá percorrido mais de 450 metros em vôo cego.

Um avião dotado de tecnologia que permite ao piloto conduzi-lo olhando sempre em frente é uma rede de computador voadora. E cada vez mais parecido com um videogame, exigindo menos esforço para ser pilotado. A mira óptica normal, uma tela com o desenho de um alvo baseada num conjunto de lentes não muito diferente de um rifle, virou o complicado HUD, cuja aparência externa é de uma simples placa de vidro inclinada e translúcida diante do piloto. Por dentro, porém, o HUD é formado por um computador gerador de símbolos ligado a um pequeno tubo de raios catódicos, como os que existem dentro dos aparelhos de TV comuns, onde se forma uma imagem. Através de lentes colimadas (que corrigem distorções e refletida num espelho, essa imagem é projetada no vidro combinado à frente do piloto. Esse vidro é opaco quando visto por um lado e transparente quando visto pelo outro; a imagem se forma no lado opaco e o piloto, olhando para a frente, enxerga a imagem através do vidro enquanto vê a paisagem lá fora. Dessa forma, ele não precisa tirar os olhos do céu à sua frente para ter as informações de vôo de que necessita.

Os dados mostrados no HUD são alterados conforme o modo de operação acessado pelo piloto. de acordo com a necessidade de cada momento da missão. Para asso, ele aciona um conjunto de chaves que normalmente fica logo abaixo do próprio visor do HUD, para reduz* ainda mais a necessidade de desviar os olhos do céu. Quando entra em combate com míssil, 0 HUD do F-15 Eagle mostra: uma escala de proa em graus; a altitude; o alcance do míssil (e se o alvo está dentro dele); a distancia e velocidade de afastamento ou aproximação do alvo; 0 tipo de míssil escolhido e quantos o avião carrega; a velocidade do próprio F-15; o horizonte artificial; o circulo e ponto direcionador (onde a possibilidade de acerto do alvo é máxima) e um quadrado que segue o alvo pela tela. Tudo o que o piloto do F-15 tem a fazer é colocar o pequeno quadrado com seu alvo dentro do circulo direcionador e disparar.

Derrubado o inimigo, já num vôo mais tranqüilo, o piloto escolhe o modo geral de operação no HUD, quando as informações mostradas na tela se referem ao próprio avião: velocidade; altitude; ângulo de ataque (inclinação longitudinal em relação à Terra); velocidade vertical; posição orientada (para navegações auxiliadas por rádio VHF/ UHF, por exemplo); horizonte artificial (que mostra graficamente as inclinações lateral e longitudinal da aeronave); e diretor de vôo, que simboliza a própria aeronave e dá seu comportamento de vôo junto com o horizonte artificial.

Para que essa avalanche de informações estejam à mão do piloto, o HUD é ligado ao computador central da aeronave, centro de uma complexa rede informatizada. Esse computador de bordo é ligado ao radar aéreo e ao Doppler, um tipo de radar que auxilia a navegação por fornecer, entre outras informações, a imagem do terreno. Também recebe dados da plataforma inercial, um sensor giroscópico que informa a posição da aeronave para navegação. O computador central é alimentado ainda pelos dados de vários sistemas de radionavegação, como a orientação da posição da aeronave por emissões de rádio de estações terrestres, do SMS (Store Management System), o computador dos sistemas de armas, e do ADC (Air Data Computer), o computador que controla os sensores de ângulos de ataque, pressão (para altitude e velocidade) e temperatura (para correções das informações de pressão).

Esse punhado de computadores transformou a estrutura do cockpit tradicional, onde cada instrumento se conectava diretamente a um equipamento eletrônico por meio de uma ligação elétrica convencional. Ou seja, cada sinal analógico tinha seu próprio cabo, o que na complexidade das aeronaves atuais significaria uma monstruosidade inconcebível de ligações entre um emaranhado de cabos, além de impedir o acesso do piloto às informações com a necessária agilidade e rapidez.

A solução foi colocar todos os computadores para conversar num canal só. As aeronaves atuais possuem um sistema de sinais digitais transmitidos por um cabo único numa seqüência de leitura apropriada. Esse sistema, em uso militar chamado Data Bus MILSTD-1553, interliga todos os computadores e sistemas da aeronave através de uma teus tine (cabo único), terminais, unidade de interface e teus controllers. O resultado é que todos os computadores de bordo falam a mesma língua, e todas as informações são acessíveis por uma única interface.

A existência do sistema Data Bus ganha especial importância em virtude de um outro equipamento que, ao lado do HUD, revolucionou o cockpit das modernas aeronaves de combate — o MFD (Multi-Function Display), um visor de múltiplas funções. Constituído por um tubo de raios catódicos, o MFD é como uma tela de TV circundada por uma série de chaves; algumas delas servem para selecionar o modo de operação do visor, enquanto as demais têm suas funções alteradas de acordo com o modo escolhido. Ligado ao computador central, o MFD substitui toda uma série de mostradores analógicos específicos. Acionado num modo de operação de navegação, o MFD mostra as rotas, mapas sintéticos pontos de orientação e posição da aeronave em relação a eles, além do plano da missão. Já no modo de instrumentos de vôo, apresenta informações sobre a aeronave, como altitude, velocidade, Ângulo de ataque, horizonte artificial. O MFD possui ainda modos de operação específicos para dados sobre armas, motores e tudo o mais que possa interessar ao piloto.

Além do MFD, as aeronaves da última geração em operação não dispensam a aplicação do conceito HOTAS (Hands on Throttle and Stick – mão no manete e no manche). Tal filosofia busca a melhor performance do piloto nas fases de combate aéreo e ataque da missão, concentrando todos os comandos essenciais no manete e no manche, de modo que lhe facilite o controle dos sistemas mais necessários às fases mais duras da missão, ao mesmo tempo que preserva e amplia um domínio perfeito sobre o vôo de sua aeronave. Assim, no monete, que controla a potência dos motores da aeronave, estão os comandos de escolha de armas, escoIha de alvo no HUD, freios aerodinâmicos (superfícies que “freiam” a aeronave em vôo, facilitando algumas manobras de combate e aproximações de pouso), radar de altitude, microfone, desarme de míssil (quando o piloto decide não usar estas armas que já estavam em posição de disparo) e IFF (Identification Friend or Foe) — identificação amigo ou inimigo, sistema de código eletrônico que permite a qualquer aeronave reconhecer outra de seu pais. E no manche, que normalmente comanda os movimentos da aeronave, estão os controles de lançamento de bombas ou mísseis (liberação de armas), disparo do canhão, armação dos mísseis (que ficam prontos para disparo) e marcação de alvo no radar, que passa a seguir só o objeto marcado, eliminando do visor outros que poderiam confundir o piloto.

No desenvolvimento do conceito HOTAS fez-se uso de um acurado estudo ergonométrico, para evitar problemas de acionamento incorreto ou acidental dos comandos. E também visando dar o maior conforto possível ao piloto, para que não sofra tensões desnecessárias nos músculos e juntas, além de lhe facilitar operações de comandos seqüenciais como marcar um alvo no radar, armar um míssil e dispará-lo. Unindo-se o HOTAS ao HUD, colocasse o piloto na eficiente posição de poder ler todas as informações de vôo e posição do inimigo sem tirar os olhos do céu, enquanto executa todas as manobras e controles de armas, sem retirar as mãos do manche e do manete. Consegue-se assim a maior rapidez de decisões do piloto ao mesmo tempo que suas ações se limitam aos menores movimentos necessários.

Aeronave operacional com a mais avançada aplicação do HOTAS, o F16C põe o piloto numa posição quase deitada — a mais cômoda em situações de alto G, como as curvas e manobras de um combate aéreo — e tem seu manche deslocado da tradicional posição central para o console lateral direito, onde o piloto o empunha como um joystick de videogame, apoiando o próprio braço no console e assim diminuindo sua fadiga. Tanto o F-16C como o europeu Tornado são aviões típicos dos anos 80, ambos dotados dos visores de funções múltiplas. Um dos cockpits mais avançados dessa geração, porém, está no sueco JA37 Viggen, com um moderno HUD e dois grandes MFD.

Nos aviões russos (ex-soviéticos), a era dos MFD ainda não chegou. Os cockpits de suas estrelas atuais — o MiG Fulcrum e o Su-27 Flanker — exibem um design limpo e de linhas modernas, mas ainda totalmente baseado em mostradores analógicos, embora os HUD de ambos os modelos sejam avançados. Difícil de comparar, porém, com o painel do novíssimo JAS39 Grippen sueco, onde existem apenas quatro mostradores analógicos auxiliares (os indicadores básicos de vôo), colocados nos cantos superiores do painel, ficando o restante do espaço ocupado por três MFD enormes, além da instalação de um HUD gigante de ângulo de abrangência máximo. Tudo muito diferente dos 28 mostradores analógicos do painel frontal do F-15 Eagle, herói da Guerra 1 do Golfo. Embora totalmente programados para destruir, os caças atuais, recheados de computadores, são uma das melhores interfaces entre o homem e a máquina que a tecnologia conseguiu criar.

Para saber mais:

Vôo sem venenos

(SUPER número 12, ano 3)

Alvo na cabeça

Visando à geração que vai rasgar os céus no ano 2000, os projetistas norte-americanos e europeus buscam um cockpit onde não só existam novos instrumentos em uso, como outros ainda mais fantásticos sejam criados. Reconhece-se hoje que o HUD possui uma limitação angular de 20 graus para cada lado e 15 graus na vertical, e já se aponta a solução de um HUD holográfico, à semelhança dos videogames desse tipo já existentes. Outro problema do HUD é que ele não amplia as condições de visibilidade do piloto para operações noturnas ou com tempo desfavorável. Para isto se imagina uma integração do HUD com os sistemas FLIR (Forward Looking Infra-red — visão infravermelha à frente) e LLLTV (Low Level Light TV — TV de baixo nível de luz), de modo a gerar imagens desses sistemas diretamente no HUD, aumentando a eficiência de combates noturnos por uma visão mais real para o piloto. Os sistemas FLIR e LLLTV geram aquelas imagens esverdeadas que ficaram tão conhecidas do público nos ataques noturnos da Guerra do Golfo.

A mais radical das propostas de design para o futuro vem da McDonnell Douglas e atende pelo nome de Sistema de Display e Controle Panorâmico de Cockpit. É uma tela de TV gigante e única, constituída para traduzir em tempo real as informações obtidas pelos. censores e computadores de bordo da aeronave, e também, por pré programação, apresentar mapas de alta definição relativos à missão em quaisquer níveis e escalas. As informações seriam acessadas, fundidas com outras e analisadas por comandos que o piloto acionaria tocando na própria tela ou por um sistema de controle vocal.

Outra linha de pesquisa tecnológica coloca as informações de vôo muito perto dos olhos do piloto — mais precisamente, no visor do capacete. O Crusader, desenvolvido por um consórcio que inclui a fábrica escocesa GEC Ferranti, a galesa Pilkington Optronics e a americana Gentex, foi pensado como opção aos pesados óculos que detectam radiação infravermelho e permitem ao piloto enxergar no escuro. Dois projetores acima das bochechas também colocam no visor as informações de vôo e dos sistemas de armas. Ao contrário do HUD, com o capacete o piloto continua vendo esses dados não importa para que lado olhe.