Há alguns anos, uma propaganda de companhia aérea tinha como atrativo possuir em sua frota um avião com a tecnologia fly-by-wire. Mas, afinal de contas, o que é fly-by-wire e o que isso tem a ver com Mecatrônica?
Na verdade, fly-by-wire é apenas um desdobramento da tecnologia conhecida como X-by-wire, sendo que a letra “X” simboliza as diversas aplicações deste sistema e a quantidade quase infinita de ações que pode ser feitas “by wire”, ou, em uma tradução literal, “via cabo”.
O X-by-wire consiste em substituir um comando essencialmente mecânico por um eletromecânico, que é repassado por um computador para executar a tarefa solicitada.
Fly-By-Wire
No caso dos aviões, o sistema substitui as interfaces mecânicas entre o manche e as partes moveis, como os lemes, ailerons e profundor por cabos ligados a um controlador, o que acaba reduzindo consideravelmente o peso da aeronave. O sistema de vôo fly-by-wire foi utilizado pela primeira vez no caça F-16 Fighting Falcon, que entrou oficialmente em operação nos EUA em 1979, e causou alguns problemas em sua fase de implantação que resultaram, inclusive, na morte de um piloto de testes. Conta-se, ainda, que se não fosse por este sistema, o avião não seria capaz de se manter no ar, uma vez que sua aerodinâmi- ca é demasiadamente instável para ser controlada, mesmo por um piloto experiente, sem o auxílio de sistemas eletrônicos. Figuras 1 e 2.
Em jatos comerciais, o sistema foi implantado pela primeira vez no Air-bus A320 (figura 3), que entrou em serviço no ano de 1988 e é construído por um consórcio que engloba empresas da França, Inglaterra, Espanha e Alemanha. Nesses aviões, o fly-by- wire exclui da cabine de controle o manche convencional, que é operado pelo piloto de forma semelhante a um volante de carro, com as duas mãos, e o substitui por uma alavanca parecida com a que controla os caças - que lembra mais um joystick de video-game e está situada ao lado do piloto. Fato este que lhe dá o nome de sidestick. (figura 4)
Controverso
Enquanto o F-16 precisa do fly-by-wire para “filtrar” os comandos do piloto sem precisar, o Airbus A320 opera 100% por este sistema e conta com protocolos de segurança em sua programação para garantir que ele execute os comandos com perfeição. No entanto, estas mesmas “travas de segurança” são programadas para não apenas “repassar” os comandos fornecidos pelo piloto, mas também para avaliá-los, ou seja: se o computador “entender” que o piloto forneceu um comando errado para aquele determinado tipo de situação ou procedimento, ele, prontamente, irá ignorá-lo e executar a tarefa conforme a sua programação.
Por causa disso, embora a tecnologia traga uma série de benefícios como a redução de peso e consumo de combustível, além da melhora no tempo de resposta dos controles, ela também é controversa, uma vez que limita o trabalho do piloto a simplesmente monitorar o computador e restringe as ações que podem ser tomadas por parte dele em virtude de uma pane geral do sistema.
Especula-se, inclusive, que o acidente com o avião da TAM que matou 199 pessoas em julho de 2007, ocorreu pelo fato do computador do Airbus ter “entendido” errado a posição dos manetes de aceleração e ter impedido os pilotos de reduzir a velocidade da aeronave manualmente.
Drive-by-wire
De uns anos para cá, conforme a tecnologia avança, aumentam também as implementações eletrônicas nos automóveis para otimizar ou mesmo substituir partes mecânicas. Foi o que aconteceu na década de 80 com o surgimento da injeção eletrônica de combustível, que substituiu o carburador na função de misturar ar e combustível dentro do cilindro. A injeção tornou o processo mais preciso, reduziu o consumo de combustível e, por consequência, a emissão de poluentes no ar. Acompanhe na figura 5.
Hoje, nós temos carros equipados com computadores de bordo capazes de rodar diagnósticos em todo o veículo e informar ao motorista em tempo real se há algum problema com o carro, desde uma uma simples porta que não está devidamente fechada, até um defeito mais sério dentro do motor.
Para fazer parte desse conjunto de melhorias eletrônicas que facilitam a vida do motorista, criou-se o conceito de drive-by-wire, que, nos carros, possui função semelhante à dos aviões: substituir alguns sistemas mecânicos por eletrônicos, diminuir o peso e melhorar a segurança e o desempenho do veículo, além de garantir uma interface com as outras partes eletrônicas. Tudo isso já está presente nos automóveis há um certo tempo para tornar mais fácil o gerenciamento de todas as funções do carro por uma unidade central de processamento como o computador de bordo.
Esses sistemas podem ser aplicados para otimizar funções básicas do veículo como aceleração , direção e frenagem. Atente para a figura 6.
Futuro
Em 1996, durante o Paris Motorshow, a Mercedes-Benz apresentou o carro-conceito F200 (figura 7), um coupé que trazia, mesmo para os padrões de hoje, inúmeras inovações tecnológicas, tais como: o sistema de abertura das portas e portamalas, receptor de TV, câmeras no lugar de espelhos retrovisores e um cartão magnético que, mesmo dentro do bolso do dono, era capaz de destravar as portas do carro quando se encontrava próximo a ele.
O que chamava mais atenção no carro, na verdade, é que era 100% drive-by-wire, o que tornava desnecessária, inclusive, a existência de um volante. Todo os comandos são passados para o veículo por meio de um par de sidesticks localizadas no console central. (figura 8)
Conclusão
Hoje, embora os conceitos de tecnologia X-by-wire estejam bem mais avançados do que na época na qual entraram em operação, nos anos 80, ainda persiste a questão da confiança.
O uso do fly-by-wire em aviões ainda gera polêmica, uma vez que se tra- ta de se entregar o controle total de um meio de transporte aéreo com dezenas de pessoas a bordo. Nos automóveis, no entanto, o drive-by-wire é melhor aceito, pois a substituição de sistemas mecânicos por componentes eletrônicos é capaz de diminuir o consumo de combustível, além de melhorar consideravelmente alguns aspectos como segurança e performance. Mas, o emprego do X-by-wire em alguns sistemas como os freios, por exemplo, ainda encontra dificuldades em ser adotado como padrão por causa da desconfiança das pessoas, embora já exista uma tecnologia específica para essa função (brake-by-wire).
Melhorias
Veja o que essa tecnologia pode trazer de melhoria em cada um dos campos citados:
Aceleração: Acelerador eletrônico e controle de tração (TCS). No primeiro, os cabos que transmitem o comando do pedal até o motor são substituídos por um circuito com um potenciômetro, que envia sinais elétricos de maneira diretamente proporcional à intensidade com que o motorista pisa no acelerador.
Direção: Nos carros normais, ao virarmos o volante, movimentamos a barra de direção que tem uma engrenagem na ponta chamada de pinhão. Esta, por sua vez, movimenta um trilho denteado conhecido como cremalheira, que é a responsável por virar as rodas para esquerda e para direita. Em carros que operam com o sistema steer-by-wire, a barra de direção é eliminada e dá lugar a um conjunto de sensores que medem a direção e a inclinação do volante para informar a um motor elétrico o sentido e o grau com que o mesmo deverá movimentar a cremalheira para que as rodas se virem de maneira mais precisa e não haja erros de trajetória, algo que pode evitar um acidente.
Frenagem: Talvez esta seja a mais controversa de todas as ferramentas “by wire” que possam ser instaladas nos automovéis. Freios convencionais funcionam com sistemas de cabos, mangueiras e fluidos que enviam o comando de “parar” para as pinças de freio que pressionam os discos das rodas. Quando falamos em brake-by-wire, temos a troca de todos os cabos e mangueiras por um conjunto de sensores que repassa o comando de frenagem para as pinças, com base na intensidade com a qual o motorista pisa no pedal. No entanto, uma vez que os sensores não oferecem a mesma resistência dos cabos, o condutor pode ter uma certa dificuldade em “sentir” o freio e ser incapaz de saber se o mesmo está funcionando com perfeição, o que pode provocar um acidente.
*Originalmente na revista Mecatrônica Fácil Nº51
