Um
Raio pode Derrubar um Avião ???
Ricardo
L. Araújo, Artur R. Araújo
1 Resumo
Este artigo técnico discute a probabilidade de um avião ser
derrubado por um raio, utilizando-se de dados técnicos e estatísticos
confiáveis para o embasamento das informações apresentadas.
2 Introdução
A dúvida da maior parte dos passageiros e da imprensa sobre
a possibilidade de uma aeronave ser derrubada por uma descarga atmosférica
freqüentemente volta à tona, especialmente quando de um acidente sem causas
claras como foi o caso do vôo AF447 que caiu no atlântico em junho de 2009
vitimando 228 pessoas.
Nesta situação uma série de pseudo-especialistas de última
hora promovidos pela mídia levam à população uma grande quantidade de dados,
por vezes conflitantes e inconsistentes. Neste artigo são apresentadas
considerações técnicas para as principais informações apresentadas neste tipo
de situação.
2.1 Estudos Sobre Raios e Aeronaves
A Nasa (Agência Espacial Americana) realizou na década de 80
um grande trabalho de investigação sobre os efeitos de descargas atmosféricas e
seu impacto sobre aeronaves em vôo. Tal estudo intitulado Storm Hazards Lightning Research fez uso de uma aeronave militar
devidamente modificada, modelo F-106 que fez 1496 incursões em células de
tempestade, sendo atingido por descargas atmosféricas 714 vezes sem demonstrar
quaisquer problemas técnicos.
O estudo feito pela Nasa foi de suma importância técnica e
científica, tendo promovido uma série de mudanças na indústria aeronáutica,
tanto em termos de construção e projeto de aeronaves quanto na realização de
testes nas mesmas.
Figura
1- Aeronave atingida por raio
(foto Nasa)
Figura
2- Aeronave F-106B (foto Nasa)
Inegavelmente este trabalho foi responsável pela proteção de
milhões de passageiros que viajam anualmente em todas as partes do mundo.
Porém, deve-se ressaltar que seus dados não são totalmente aplicáveis à aviação
comercial atual devido a aspectos geométricos da aeronave utilizada no estudo,
ao fato da mesma ser totalmente metálica e especialmente por se tratar de um
caça militar construído com requisitos de compatibilidade eletromagnética
diferentes dos aviões comerciais. Existe, portanto, uma incerteza associada aos
resultados obtidos.
Sendo assim a informação de que um avião comercial não pode
ser derrubado por um raio não encontra certeza absoluta no estudo conduzido
pela NASA e sim uma probabilidade.
1.1 Estatística Atualizada
Nos Estados Unidos a Agência de Segurança nos Transportes
(NTSB) informa que nos últimos 40 anos nenhum acidente aeronáutico foi
creditado à ocorrência de raios. A
última queda de um avião (Estados Unidos) causada comprovadamente por raio ocorreu
em 1963 quando o combustível existente nos tanque de um Boeing 707 da empresa
Pan American entrou em combustão devido
ao centelhamento ocasionado pela descarga atmosférica que o atingiu.
Uma estatística atualizada com dados mundiais sobre quedas
de aviões devido a raios é apresentada na Tabela 1 (Fonte: Planecrashinfo.com)
Tabela 1 - Acidentes aeronáuticos atribuídos
a raios
|
Data
|
Local
|
Operador
|
|
07/22/1938
|
Stulpica, Romania
|
LOT
|
|
08/31/1940
|
Lovettsville, Virginia
|
Penn Central AL
|
|
01/17/1951
|
Civitavecchia, Italy
|
Alitalia
|
|
06/26/1959
|
Varese, Italy
|
Trans World AL
|
|
08/29/1960
|
Dakar, Senegal
|
Air France
|
|
07/19/1961
|
Brazil
|
Aerolineas Argentinas
|
|
12/19/1962
|
Warsaw, Poland
|
LOT
|
|
08/12/1963
|
Lyon, France
|
Air Inter
|
|
12/08/1963
|
Elkton, Maryland
|
Pan American AW
|
|
12/24/1971
|
Puerto Inca, Peru
|
Lineas Aereas Nac.
|
|
05/09/1976
|
Madrid, Spain
|
Iran Air Force
|
|
05/09/1980
|
Montelimar, France
|
Kuwait Air Force
|
|
02/08/1988
|
Mulheim, Germany
|
NFD
|
|
06/22/2000
|
Shitai, China
|
Wuhan AL
|
Durante a cobertura do acidente com o vôo AF447 a imprensa
divulgou amplamente que o último acidente envolvendo aviões e raios foi o da
Pan American em 1963 (na verdade foi o último em território americano).
Como pode ser constatado na Tabela 1, outros eventos foram
registrados desde então devido à incidência de descarga atmosférica em
aeronaves, ou seja, a informação acima por si só já responde à pergunta feita
no título deste artigo técnico: Sim, uma descarga atmosférica pode causar a
queda de uma aeronave e não só pode como o vem fazendo desde o início da
aviação.
Após o acidente com o AF447 diversos pseudo-especialistas
listaram motivos pelos quais um raio não possui probabilidade de derrubar uma
aeronave, dentre as mais interessantes duas foram separadas para serem
discutidas neste artigo:
a) O
avião é uma Gaiola de Faraday, portando, tudo em seu interior está blindado
contra os efeitos da corrente elétrica da descarga atmosférica e dos campos
eletromagnéticos por ela gerados;
b) Todos
os sistemas eletrônicos de uma aeronave foram submetidos a testes em
laboratório, portanto, estão imunes aos efeitos de possíveis interferências
eletromagnéticas resultantes das descargas atmosféricas.
Um dado importante é que a estatística da NTSB leva em
consideração apenas aviões de companhias aéreas deixando de fora o restante das
aeronaves: privadas, militares, táxi aéreo e outras.
1.1 A Gaiola de Faraday
Uma Gaiola de Faraday é um espaço envolvido por uma pele
metálica. Como exemplo, um veículo pode ser considerado uma Gaiola de Faraday,
sendo inclusive citado na literatura técnica como um bom lugar de abrigo
durante uma tempestade. A corrente da descarga atmosférica, caso o veículo seja
atingido, irá circular com segurança pela parte externa da carroceria mantendo
os ocupantes em segurança, sem riscos de choques elétricos. Experiências de
laboratório são mostradas em alguns museus ao redor do mundo mostrando a
eficiência da Gaiola de Faraday na proteção dos ocupantes de veículos atingidos
por descargas atmosféricas.
Na prática existe segurança total? Provavelmente não, devido
aos seguintes aspectos:
·
O veículo ou uma aeronave não são Gaiolas de
Faraday perfeitas, pois possuem pontos encaixados, colados, soldados ou
rebitados que permitem o surgimento de diferenças de potencial elétrico
(tensões) na superfície metálica. Diferenças estas que podem ser transferidas
para o interior do invólucro;
· Geralmente não são levados em consideração os
efeitos térmicos e aspectos de interferência eletromagnética quando se
considera um veículo ou aeronave como sendo uma Gaiola de Faraday.
Com base nas duas informações acima deve-se corrigir o senso
comum, ou seja, veículos e aeronaves são apenas o esboço de uma Gaiola de
Faraday com diversas limitações.
No caso de veículos, o efeito térmico de uma descarga pode
ser catastrófico. No local de incidência na lataria pode ocorrer uma grande
elevação da temperatura, levando as partes plásticas internas a serem
vaporizadas liberando gases tóxicos com uma grande velocidade. Ou seja, os
ocupantes podem não serem afetados por choques elétricos, porém, podem ser
afetados pelos efeitos dos gases.
No caso de uma aeronave que não é em absoluto uma Gaiola de
Faraday perfeita, grandes diferenças de potencial elétrico podem surgir entre
diferentes pontos quando a mesma é atingida por uma descarga atmosférica, o que
pode resultar em faíscas com energia suficiente para levar os gases
combustíveis dos tanques a uma ignição. Tal possibilidade é potencializada pelo
fato dos tanques estarem situados geralmente nas asas de aviões comerciais,
ocupando grandes áreas das mesmas.
Pode ainda ocorrer uma interferência eletromagnética
resultante de descargas atmosféricas durante fases críticas do vôo como o pouso
ou decolagem, neste caso equipamentos sensíveis podem ser afetados levando a incidentes.
Um aspecto interessante é que a proteção será eficiente caso
a descarga entre e saia da aeronave pelo metal da fuselagem. Pode ocorrer da
descarga atingir outras partes salientes da aeronave como lâmpadas de
sinalização e especialmente as antenas de comunicação e navegação, neste caso,
a corrente irá fluir para o sistema elétrico interno podendo causar uma
catástrofe.
Outro ponto a ser considerado com muita atenção é que a nova
geração de grandes aviões de passageiros atualmente em desenvolvimento é construída
em grande parte por compostos não metálicos como a fibra de carbono. Neste caso
a proteção de uma Gaiola de Faraday é feita através da aplicação de um tecido
metálico no interior do material composto. Obviamente do ponto de vista
eletromagnético esta solução é inferior à proteção proporcionada pelo alumínio
na tecnologia atual de construção.
Existem relatos freqüentes por parte de pilotos e pessoal de
manutenção de companhias aéreas sobre a queima de fusíveis de proteção durante
a ocorrência de descargas atmosféricas próximas ou sobre aeronaves. Este fato
corrobora com a afirmação de que a fuselagem de um avião não é uma Gaiola de
Faraday perfeita.
1.2 A Questão dos Ensaios
Os equipamentos e sistemas eletrônicos de um avião são
extremamente robustos do ponto de vista da imunidade a eventos
eletromagnéticos.
Os ensaios a que estes equipamentos são submetidos
baseiam-se em dados estatísticos sobre a intensidade e duração de descargas
atmosféricas típicas, porém, no mundo prático podem ocorrer descargas e eventos
fora das curvas estatísticas e com variáreis não produzidas em laboratório
durante os testes.
Este fato permite se afirmar que os equipamentos embora
robustos não são 100 % imunes a todos os
eventos eletromagnéticos a que uma aeronave pode ser submetida.
2 Concluões
Este artigo técnico não tem como intenção levar medo a
passageiros de vôos comerciais. Como as estatísticas provam, o avião é o meio
mais seguro de se viajar, além disto acidentes relacionados a raios são
extremamente raros, em geral todo avião comercial no mundo é atingido por ao
menos 1 raio por ano com efeitos praticamente nulos. A principal finalidade
deste trabalho é discutir aspectos técnicos relacionados à afirmação feita na
mídia de que um raio não pode derrubar uma aeronave.
Conforme apresentado fica clara que a resposta correta para
a questão é: um raio pode sim derrubar um
avião, porém tal fato é extremamente improvável (conforme provas estatísticas).
Medidas práticas tornam a probabilidade ainda mais reduzida:
a) Aeronaves
comerciais em vôo evitam transpor grandes células de tempestade;
b) Em
geral aeronaves comerciais não decolam durante tempestades com raios sobre ou
nas proximidades de aeroportos;
c) Os
equipamentos utilizados em aviação são de extrema robustez;
d) A
fiação elétrica original dos aviões é blindada.
Por fim deve-se ressaltar que a baixa probabilidade não se
aplica a modalidades de aviação como a militar, privada, de carga ou
experimental.
3 Referências bibliográficas
[1] TOOLEY, Mike; WYATT, David. Aircraft Electrical and Electronic Systems. Elserier,1ed., Grã
Bretanha, 2009.
[2] SPITZER, Cary R. The Avionics Handbook. CRC PRESS LCT,1ed., Estados Unidos, 2001.
[3] HORVÁTH, Tibor. Understanding Lightning and Lightning Protection. John Wiley &
Sons,1ed., Grã Bretanha, 2006.
[4] PYWELL, Mike. Military
Aircraft Combat the Electromagnetic Environment. Electronics Systems and
Software, pp.35-pp.39, 2003.
[5] NANEVICZ, Joseph e outros. EMP Susceptibility Insights from Aircraft Exposure to Lightning. IEEE
Transactions on Electromagnetic Compatibility, vol. 30, no 4, pp.463-pp.472,
novembro de 1988.
