BR102021025222A2 - Dispositivo de pilotagem para pilotar uma aeronave e método para pilotar uma aeronave com um dispositivo de pilotagem - Google Patents

Dispositivo de pilotagem para pilotar uma aeronave e método para pilotar uma aeronave com um dispositivo de pilotagem Download PDF

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BR102021025222A2
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Jérôme LE BORLOCH
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Dassault Aviation
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Abstract

O dispositivo de pilotagem (10) compreende: uma primeira e uma segunda alavanca de controle (14A, 14B) montadas de forma móvel em um suporte (12), um sistema de detecção (18) para detectar as posições da primeira e da segunda alavanca de controle (14A, 14B), um segundo mecanismo elástico (16B) configurado para aplicar uma segunda força de restauração (Frb) à segunda alavanca de controle (14B), primeiro e segundo sistemas de acionamento (20A, 20B) configurados para aplicar respectivas primeira e segunda força de ajuste de posição (FAA, FAB) à respectiva primeira e segunda alavanca de controle (14A, 14B), um módulo de controle (22) configurado para controlar a segunda força de ajuste de posição (FAB), de forma que as posições da primeira e da segunda alavanca de controle (14A, 14B) sejam idênticas. O módulo de controle (22) é configurado para controlar a primeira força de ajuste de posição (Faa) com base na segunda força de ajuste de posição (FAB) e na segunda força de restauração (FRB).

Description

DISPOSITIVO DE PILOTAGEM PARA PILOTAR UMA AERONAVE E MÉTODO PARA PILOTAR UMA AERONAVE COM UM DISPOSITIVO DE PILOTAGEM CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente invenção se refere a um dispositivo de pilotagem para pilotar uma aeronave do tipo que compreende uma primeira alavanca de controle e uma segunda alavanca de controle, cada uma montada de forma móvel em um suporte entre uma pluralidade de posições em torno de uma posição neutra em pelo menos um grau de liberdade, o dispositivo de pilotagem compreendendo ainda:
  • - um sistema de detecção para detectar a posição da primeira alavanca de controle e da segunda alavanca de controle, configurado para gerar os dados da primeira posição que representam a posição da primeira alavanca de controle e os dados da segunda posição que representam a posição da segunda alavanca de controle,
  • - um primeiro mecanismo elástico configurado para aplicar uma primeira força de restauração à primeira alavanca de controle, em direção à sua posição neutra,
  • - um segundo mecanismo elástico configurado para aplicar uma segunda força de restauração à segunda alavanca de controle, em direção à sua posição neutra,
  • - um primeiro sistema de acionamento configurado para aplicar uma primeira força de ajuste de posição à primeira alavanca de controle, de acordo com cada grau de liberdade,
  • - um segundo sistema de acionamento configurado para aplicar uma segunda força de ajuste de posição à segunda alavanca de controle, de acordo com cada grau de liberdade, e
  • - um módulo de controle configurado para controlar a força de ajuste da segunda posição com base nos dados de posição da primeira alavanca de controle, de forma que a posição da primeira alavanca de controle em relação à sua posição neutra e a posição da segunda alavanca de controle em relação à sua posição neutra são idênticas.
[002] Tal dispositivo de pilotagem se destina a facilitar a pilotagem da aeronave, reproduzindo a posição de uma alavanca de controle de um piloto responsável pela aeronave na alavanca de controle do piloto não responsável pela aeronave. Dessa forma, o piloto que não está no comando pode vivenciar os controles realizados na alavanca de controle de pilotagem pelo piloto responsável pela aeronave, por meio de sua própria alavanca.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[003] O documento FR 2 888 009 descreve tal dispositivo de pilotagem.
[004] No dispositivo de pilotagem em questão, quando o piloto responsável e o piloto não responsável aplicam controles diferentes às suas respectivas alavancas, é impossível implementar uma geração de um esforço representativo da diferença de controle e aplicar este esforço nas alavancas para que seja apreciado pelos pilotos.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO
[005] Um objetivo da invenção é superar esta desvantagem, fornecendo um dispositivo de pilotagem que torna possível uma cooperação mais precisa entre o piloto responsável e o piloto não responsável.
[006] Para este fim, a invenção se refere a um dispositivo de pilotagem do tipo acima mencionado, em que o módulo de controle é ainda configurado para controlar a primeira força de ajuste de posição com base na segunda força de ajuste de posição e na segunda força de restauração.
[007] O dispositivo de acordo com a invenção pode compreender uma ou mais das seguintes características, consideradas isoladamente ou em qualquer combinação tecnicamente viável:
  • - o dispositivo de pilotagem não tem sistema para medir uma força de controle aplicada à primeira ou segunda alavanca de controle por um membro da tripulação;
  • - a força de ajuste da segunda posição depende de uma força de controle aplicada à segunda alavanca de controle por um membro da tripulação da aeronave;
  • - o módulo de controle é configurado para calcular a força de controle, a força de controle sendo igual à segunda força de ajuste de posição menos a segunda força de restauração;
  • - a força de ajuste da primeira posição depende da força de controle;
  • - a força de ajuste da primeira posição é igual à força de controle;
  • - a força de ajuste da primeira posição é igual à força de controle multiplicada por um coeficiente de correção;
  • - cada mecanismo elástico compreende um sistema de molas por grau de liberdade;
  • - para pelo menos um grau de liberdade, o sistema de mola associado do primeiro mecanismo elástico tem uma constante elástica da mola de acordo com o referido grau de liberdade, o sistema de mola associado do segundo mecanismo elástico tem uma constante elástica da mola de acordo com o referido grau de liberdade, a constante elástica da mola do sistema de mola do primeiro mecanismo elástico sendo igual à constante elástica da mola do sistema de mola do segundo mecanismo elástico multiplicado pelo valor absoluto de um coeficiente de assimetria;
  • - o sistema de mola do mecanismo elástico compreende um grupo de mola principal e um grupo de mola auxiliar, o sistema de mola do mecanismo elástico sendo configurado de forma que:
  • - a força de restauração é aplicada pelo grupo de mola principal quando a alavanca de controle associada é movida entre uma primeira posição e uma segunda posição, e
  • - a força de restauração é aplicada pelo grupo de mola principal e o grupo de mola auxiliar, quando a alavanca de controle associada é movida entre uma segunda posição e uma terceira posição;
  • - cada alavanca de controle é móvel em pelo menos dois graus de liberdade, um primeiro grau de liberdade sendo definido ao longo de uma direção longitudinal e um segundo grau de liberdade sendo definido ao longo de uma direção transversal, a direção transversal sendo substancialmente perpendicular à direção longitudinal; e
  • - o módulo de controle é configurado para controlar a primeira força de ajuste de posição com base nos dados de posição da segunda alavanca de controle de forma que a posição da segunda alavanca de controle em relação à sua posição neutra e a posição da primeira alavanca de controle em relação à sua posição neutra são idênticas,
o módulo de controle sendo ainda configurado para controlar a força de ajuste da segunda posição com base na força de ajuste da primeira posição e na primeira força de restauração.
[008] A invenção também se refere a um método para pilotar uma aeronave com um dispositivo de pilotagem conforme descrito acima, o método compreendendo as etapas de:
  • - mover a primeira alavanca de controle em pelo menos um grau de liberdade,
  • - detecção da posição da primeira alavanca de controle pelo sistema de detecção,
  • - geração de dados de posição que representam a posição da primeira alavanca de controle pelo sistema de detecção,
  • - controle da força de ajuste da segunda posição pelo módulo de controle, com base nos dados de posição da primeira alavanca de controle, de forma que a posição da primeira alavanca de controle em relação à sua posição neutra e a posição da segunda alavanca de controle em relação a sua posição neutra é idêntica; e
  • - controle da primeira força de ajuste de posição pelo módulo de controle, com base na segunda força de ajuste de posição e na segunda força de restauração.
[009] O método de acordo com a invenção pode compreender ainda as seguintes etapas:
  • - aplicação de uma força de controle à segunda alavanca por um membro da tripulação,
  • - modificação da segunda força de ajuste de posição pelo módulo de controle, com base na força de controle aplicada à segunda alavanca de controle pelo membro da tripulação; e
  • - modificação da primeira força de ajuste de posição com base na segunda força de ajuste de posição e na segunda força de restauração.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[010] A invenção será melhor compreendida a partir da seguinte descrição, dada apenas a título de exemplo, e feita com referência aos desenhos anexos, nos quais:
  • - A Figura 1 é uma vista esquemática de cima de uma cabine de piloto de aeronave na qual um dispositivo de pilotagem de acordo com a invenção é implementado;
  • - A Figura 2 é uma vista em perspectiva de três quartos de parte do dispositivo de pilotagem de acordo com a invenção, incluindo uma alavanca de controle e um suporte no qual a alavanca de controle é montada;
  • - A Figura 3 é uma representação esquemática do dispositivo de pilotagem de acordo com a invenção;
  • - A Figura 4 é um exemplo de um perfil de uma força aplicada por um mecanismo elástico a cada alavanca de controle, para controle de passo, com base na posição da referida alavanca de controle em relação ao neutro;
  • - A Figura 5 é um exemplo de um perfil de uma força aplicada por um mecanismo elástico à primeira alavanca de controle, para controle de rolagem, com base na posição da referida primeira alavanca de controle em relação ao neutro;
  • - A Figura 6 é um exemplo de um perfil de uma força aplicada por um mecanismo elástico à segunda alavanca de controle, para controle de rolagem, com base na posição da referida segunda alavanca de controle em relação ao neutro;
  • - A Figura 7 é uma representação esquemática simplificada do dispositivo de pilotagem de acordo com a invenção, uma primeira alavanca de controle sendo submetida a uma força aplicada por um primeiro membro da tripulação, uma segunda alavanca de controle sendo submetida a uma força de ajuste, de forma que as posições de cada alavanca em relação ao seu neutro são idênticas; e
  • - A Figura 8 é uma representação esquemática semelhante à da Figura 7, a segunda alavanca de controle sendo submetida a uma força aplicada por um segundo membro da tripulação, a primeira alavanca de controle sendo submetida a uma força de ajuste com base na força aplicada pelo segundo membro da tripulação.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[011] Com referência à Figura 1, uma cabine de piloto de aeronave (1) é descrita. A cabine (1) compreende uma primeira área da cabine (2A) e uma segunda área da cabine (2B).
[012] A primeira área da cabine (2A) se destina a acomodar um primeiro membro da tripulação, como um piloto da aeronave. A segunda área da cabine (2B) se destina a acomodar um segundo membro da tripulação, como um co-piloto da aeronave.
[013] A cabine (1) compreende um painel de controle (6), por exemplo. O painel de controle (6) compreende elementos que são acessíveis e operáveis pelos membros da tripulação. Esses elementos são convencionais e não serão descritos em detalhes aqui.
[014] A seguir, com referência às Figuras 1 a 8, um dispositivo de pilotagem de aeronave (10) é descrito. Tal dispositivo de pilotagem (10) é instalado na cabine de pilotagem da aeronave (1) compreendendo pelo menos um visor (8), destinado a exibir informações de pilotagem para a tripulação, de uma maneira conhecida.
[015] O dispositivo de pilotagem (10) destina-se a possibilitar ao piloto e/ou co-piloto pilotar a aeronave operando superfícies móveis da aeronave, para gerar controle de rotação e inclinação, por exemplo.
[016] O dispositivo de pilotagem (10) compreende um primeiro suporte (12) localizado na primeira área da cabine (2A), um segundo suporte (12) localizado na segunda área da cabine (2B), uma primeira alavanca de controle (14A) montada no primeiro suporte (12) e uma segunda alavanca de controle (14B) montada no segundo suporte (12). Cada alavanca de controle (14A, 14B) é montada no suporte correspondente (12), para se mover entre uma pluralidade de posições em torno de uma posição neutra (pN) de acordo com pelo menos um grau de liberdade.
[017] A seguir, a aplicação do dispositivo de pilotagem (10) para controlar sistemas de aeronaves controlados é descrita. Os sistemas controlados são as superfícies de controle de rotação da aeronave e as superfícies de controle de inclinação, por exemplo. As superfícies de controle de rotação são ailerons da aeronave, para controle de rotação da aeronave, por exemplo, e as superfícies de controle de inclinação são os elevadores da aeronave, para controle de inclinação da aeronave, por exemplo. As superfícies de controle de rotação e as superfícies de controle de inclinação formam superfícies móveis da aeronave.
[018] O número de graus de liberdade é dois, por exemplo. Cada grau de liberdade possui uma posição neutra (pN). O primeiro grau de liberdade é definido ao longo de uma direção longitudinal (P), correspondendo ao passo, por exemplo. O segundo grau de liberdade é definido ao longo de uma direção transversal (G) perpendicular à direção longitudinal, correspondendo ao rolo, por exemplo.
[019] O primeiro grau de liberdade corresponde ao controle sobre um eixo de inclinação da aeronave, por exemplo. O movimento da alavanca de controle (14A, 14B) em direção à frente da aeronave corresponde a um comando para mergulhar no nariz da aeronave, por exemplo. O movimento da alavanca de controle (14A, 14B) em direção à parte traseira corresponde a um comando para endireitar o nariz da aeronave, por exemplo.
[020] O segundo grau de liberdade corresponde ao controle sobre o eixo de rolagem de uma aeronave, por exemplo. O movimento da alavanca (14A, 14B) para a direita da aeronave corresponde a um comando para inclinar a aeronave para a direita, por exemplo. O movimento da alavanca (14A, 14B) para a esquerda corresponde a um comando para inclinar a aeronave para a esquerda, por exemplo.
[021] A aeronave é, assim, controlada por um membro da tripulação que move a alavanca de controle (14A, 14B) de acordo com pelo menos um grau de liberdade. A alavanca de controle (14A, 14B) é movida por um membro da tripulação aplicando uma força de controle à dita alavanca de controle (14A, 14B). A seguir, uma força de controle aplicada pelo piloto é referida como força de controle do piloto (Fpp) e uma força de controle aplicada pelo co-piloto é referida como força de controle do co-piloto (Fpc).
[022] De acordo com o exemplo descrito, com referência à Figura 1, a primeira alavanca de controle (14A) está localizada no lado esquerdo da primeira área da cabine de pilotagem (2A) e a segunda alavanca de controle (14B) está localizada no lado direito da segunda área da cabine de pilotagem (2B).
[023] A Figura 2 ilustra um exemplo de uma alavanca de controle (14A, 14B) montada em um suporte (12). Em particular, a Figura 2 ilustra a alavanca (14A) localizada na primeira área da cabine (2A).
[024] Com referência à Figura 3, o dispositivo de pilotagem (10) compreende ainda um primeiro mecanismo elástico (16A), configurado para aplicar uma primeira força de restauração (FRA) à primeira alavanca de controle (14A), em direção à sua posição neutra (pN), um segundo mecanismo elástico (16B) configurado para aplicar um segundo mecanismo de força de restauração (FRB) para a segunda alavanca de controle (14B), em direção à sua posição neutra (pN), e uma memória (17) contendo dados de força de restauração que representam a primeira e a segunda força de restauração, FRA, FRB).
[025] O dispositivo de pilotagem (10) compreende ainda um sistema de detecção (18) para detectar a posição da primeira alavanca de controle (14A) e da segunda alavanca de controle (14B), um primeiro sistema de acionamento (20A), configurado para aplicar uma primeira força de ajuste de posição (FAA) à primeira alavanca de controle (14A) de acordo com o grau de liberdade e um segundo sistema de acionamento (20B), configurado para aplicar uma segunda força de ajuste de posição (FAB) à segunda alavanca de controle (14B) de acordo com o grau de liberdade,
[026] O dispositivo de pilotagem (10) compreende ainda um módulo de controle (22), configurado para controlar a primeira força de ajuste de posição (FAA) e a segunda força de ajuste de posição (FAB).
[027] O módulo de controle (22) é formado por um módulo de software, por exemplo, em pelo menos um computador com uma memória adequada para receber o módulo e um processador adequado para executar o módulo de software armazenado na referida memória.
[028] O dispositivo de pilotagem (10) é desprovido de sistema para medir a força de controle aplicada por um membro da tripulação à primeira ou segunda alavanca de controle (14A, 14B).
[029] A primeira força de restauração (FRA) aplicada pelo primeiro mecanismo elástico (16A) se divide em um componente ao longo do eixo de passo (FRAp) e um componente ao longo do eixo de rolo (FRAg).
[030] A segunda força de restauração (FRB) aplicada pelo segundo mecanismo elástico (16B) se divide em um componente ao longo do eixo de passo (FRBp) e um componente ao longo do eixo de rolo (FRBg).
[031] Cada mecanismo elástico (16A, 16B) compreende pelo menos um sistema de mola. Cada mecanismo elástico (16A, 16B) compreende um sistema de mola para passo e um sistema de mola para rolo, por exemplo. O componente ao longo do eixo de passo (FRAp, FRBp) da força de restauração (FRA, FRB) é aplicado pelo sistema de mola de passo correspondente. O componente ao longo do eixo de rolo (FRAg, FRBg) da força de restauração (FRA, FRB) é aplicado pelo sistema de mola de rolo correspondente.
[032] Os componentes ao longo do eixo de passo (FRAp, FRBp) seguem um perfil de força de restauração de passo. O perfil de força de restauração de passo associa um valor de componente do eixo de passo (FRAp, FRBp) da força de retorno (FRA, FRB) com cada posição da alavanca de controle (14A, 14B) de acordo com o eixo de passo. Um exemplo de tal perfil de força de restauração de passo é mostrado na Figura 4.
[033] O componente ao longo do eixo de rolo (FRAg) da primeira força de restauração (FRA) segue um primeiro perfil de força de restauração de rolo. O primeiro perfil de força de restauração de rolo associa um valor de componente do eixo de rolo (FRAg) da primeira força de restauração (FRA) com cada posição da primeira alavanca de controle (14A) de acordo com o eixo de rolo. Um exemplo de tal primeiro perfil de força de restauração de rolo é mostrado na Figura 5.
[034] O componente ao longo do eixo de rolo (FRBg) da segunda força de restauração (FRB) segue um segundo perfil de força de restauração de rolo. O segundo perfil de força de restauração de rolo associa um valor de componente do eixo de rolo (FRBg) da segunda força de restauração (FRB) com cada posição da segunda alavanca de controle (14B) de acordo com o eixo de rolo. Um exemplo de tal segundo perfil de força de restauração de rolo é ilustrado na Figura 6.
[035] Como tal, cada perfil de força de restauração associa um valor de força de restauração aplicado pelos sistemas de mola correspondentes com base na posição da alavanca de controle correspondente (14A, 14B), de acordo com o grau de liberdade correspondente.
[036] Nas Figuras 4, 5 e 6, cada perfil de força de restauração é representado graficamente como uma função da posição (p) da alavanca de controle correspondente (14A, 14B), de acordo com o grau de liberdade correspondente. A posição nula representa a posição neutra (pN) da alavanca de controle (14A, 14B) de acordo com o grau de liberdade correspondente.
[037] Na Figura 4, as posições positivas representam posições em que a alavanca (14A, 14B) é movida para a frente da aeronave em relação à posição neutra (pN) e as posições negativas representam posições em que a alavanca (14A, 14B) é movida para a parte traseira da aeronave em relação à posição neutra (pN).
[038] Nas Figuras 5 e 6, as posições positivas representam posições em que a alavanca (14A, 14B) é movida para a direita da aeronave em relação à posição neutra (pN) e as posições negativas representam posições em que a alavanca (14A, 14B) é movida em direção ao esquerda da aeronave em relação à posição neutra (pN).
[039] Com referência à Figura 4, o perfil de força de restauração de passo tem três porções distintas I, II e III. A primeira parte I estende-se entre uma posição de passo mínimo (pMINp), correspondendo a uma posição extrema traseira da alavanca de controle (14A, 14B), e a posição neutra (pN). A segunda porção II se estende entre a posição neutra (pN) e uma posição intermediária (pSp), correspondendo a um salto na força de restauração. A terceira parte III estende-se entre a posição intermediária (pSp) e uma posição de passo máximo (pMAXp), correspondendo a uma posição extrema para a frente da alavanca de controle (14A, 14B). Na posição neutra (pN), o perfil de força de restauração de passo exibe um salto de força de restauração, correspondendo a um limiar de força de restauração de passo. Conforme ilustrado na Figura 4, a porção II é simétrica à porção I em relação à posição neutra (pN) ao longo da intervalo posicional [PN; PSp] , por exemplo.
[040] Com referência à Figura 5, o primeiro perfil de força de restauração de rolo tem duas porções distintas a e b. A primeira parte a estende-se entre uma primeira posição de rotação mínima (pMINAg), correspondendo a uma posição extrema da primeira alavanca de controle (14A) para a esquerda, e a posição neutra (pN). A segunda parte b estende-se entre a posição neutra (pN) e uma primeira posição de rotação máxima (pMAXAg), correspondendo a uma posição extrema da primeira alavanca de controle (14A) para a direita. Na posição neutra (pN), o primeiro perfil de força de restauração de rolo tem um salto de força de restauração correspondente a um limite de força de restauração de rolo. A primeira parte a tem uma primeira inclinação δa e a segunda parte b tem uma segunda inclinação δb. Em valor absoluto, a primeira inclinação δa é menor do que a segunda inclinação δb Esta diferença entre as inclinações δa e δb compensa a diferença de esforço necessária para mover a primeira alavanca (14A) para a esquerda (para fora, exigindo mais esforço com a mão esquerda) do que para a direita (para dentro, exigindo menos esforço com a mão esquerda).
[041] Com referência à Figura 6, o segundo perfil de força de restauração de rolo tem duas porções distintas α e β. A primeira porção α estende-se entre uma segunda posição de rotação mínima (pMINBg), correspondendo a uma posição extrema da segunda alavanca de controle (14B) para a esquerda, e a posição neutra (pN). A segunda porção β estende-se entre a posição neutra (pN) e uma segunda posição de rotação máxima (pMAXBg), correspondendo a uma posição extrema da segunda alavanca de controle (14B) para a direita. Na posição neutra (pN), o primeiro perfil de força de restauração de rolo tem um salto de força de restauração, correspondendo a um limite de força de restauração de rolo. A primeira parte α tem um primeiro declive δα e a segunda parte β tem um segundo declive δβ. Em valor absoluto, a primeira inclinação δα é maior do que a segunda inclinação δβ. Esta diferença entre as inclinações δα e δβ compensa a diferença de esforço necessária para mover a segunda alavanca (14B) para a esquerda (para dentro, exigindo menos esforço com a mão direita) do que para a direita (para fora, exigindo mais esforço com a mão direita).
[042] Com referência à Figura 5, o sistema de mola de rolo do primeiro mecanismo elástico (16A) tem uma primeira constante elástica da mola de rolo ao longo do intervalo posicional [PMINAg; PN] . A primeira constante elástica da mola de rolo do sistema de mola do primeiro mecanismo elástico (16A) corresponde ao valor absoluto da primeira inclinação δa do primeiro perfil de força de restauração de rolo. O sistema de mola de rolo do primeiro mecanismo elástico (16A) tem uma segunda constante elástica da mola de rolo ao longo do intervalo posicional [PN; PMAXAg] . A segunda constante elástica da mola de rolo do sistema de mola do primeiro mecanismo elástico (16A) corresponde ao valor absoluto da segunda inclinação δb do primeiro perfil de força de restauração de rolo.
[043] Com referência à Figura 6, o sistema de mola de rolo do segundo mecanismo elástico (16B) tem uma primeira constante elástica da mola de rolo ao longo do intervalo posicional [PMINBg; PN] . A primeira constante elástica da mola de rolo do sistema de mola do segundo mecanismo elástico (16B) corresponde ao valor absoluto da primeira inclinação δα do segundo perfil de força de restauração de rolo. O sistema de mola de rolo do segundo mecanismo elástico (16B) tem uma segunda constante elástica da mola de rolo ao longo do intervalo posicional [PN; (pMAXBg)] . A segunda constante elástica da mola de rolo do sistema de mola do segundo mecanismo elástico (16B) corresponde ao valor absoluto da segunda inclinação δβ do segundo perfil de força de restauração de rolo.
[044] A primeira inclinação δa do primeiro perfil de força de restauração de rolo é igual à primeira inclinação δα do segundo perfil de força de restauração de rolo multiplicado por um coeficiente de assimetria. A segunda inclinação δb do primeiro perfil de força de restauração de rolo é igual à segunda inclinação δβ do segundo perfil de força de restauração de rolo multiplicado pelo coeficiente de assimetria. Em particular, o coeficiente de assimetria é negativo.
[045] A primeira constante elástica da mola do sistema de mola do primeiro mecanismo elástico (16A) é igual à primeira constante elástica da mola do sistema de mola do segundo mecanismo elástico (16B) multiplicada pelo valor absoluto do coeficiente de assimetria.
[046] A segunda constante elástica da mola de rolo do sistema de mola do primeiro mecanismo elástico (16A) é igual à segunda constante elástica da mola do sistema de mola do segundo mecanismo elástico (16B) multiplicada pelo valor absoluto do coeficiente de assimetria.
[047] O sistema de mola de passo de cada mecanismo elástico (16A, 16B) compreende um grupo de mola principal e um grupo de mola auxiliar.
[048] O sistema de mola de passo de cada mecanismo elástico (16A, 16B) é configurado de forma que a força de restauração (FRA, FRB) seja aplicada pelo grupo de mola principal quando a alavanca de controle associada é movida entre uma primeira e uma segunda posição. Em particular, o componente do eixo de passo (FRAp, FRBp) da força de restauração (FRA, FRB) é aplicado pelo grupo de mola principal conforme a alavanca de controle associada (14A, 14B) é movida entre a primeira e a segunda posição.
[049] O sistema de mola de passo de cada mecanismo elástico (16A, 16B) é configurado de forma que a força de restauração (FRA, FRB) seja aplicada pelo grupo de mola principal e o grupo de mola auxiliar, quando a alavanca de controle associada é movida entre uma segunda posição e uma terceira posição. Em particular, o componente do eixo de passo (FRAp, FRBp) da força de restauração (FRA, FRB) é aplicado pelo grupo de mola principal e o grupo de mola auxiliar, quando a alavanca de controle associada (14A, 14B) é movida entre a segunda posição e a terceira posição.
[050] Com referência à Figura 4, a primeira posição é a posição neutra (pN). A segunda posição é a posição intermediária (pSp). A terceira posição é a posição de afinação máxima (pMAXp).
[051] Desta forma, como ilustrado na Figura 4, o sistema de mola de passo de cada mecanismo elástico (16A, 16B) tem uma primeira constante elástica da mola na porção II e uma segunda constante elástica da mola na porção III. A segunda constante elástica da mola do sistema de mola de passo de cada mecanismo elástico (16A, 16B) é maior do que a primeira constante elástica da mola do sistema de mola de passo de cada mecanismo elástico (16A, 16B).
[052] A memória (17) compreende pelo menos um primeiro conjunto de dados de força de restauração, representando a primeira força de restauração (FRA) de acordo com cada grau de liberdade, e pelo menos um segundo conjunto de dados de força de restauração, representando a segunda força de restauração (FRB) de acordo com cada grau de liberdade.
[053] O primeiro conjunto de dados de força de restauração compreende um primeiro subconjunto de dados de força de restauração de passo, representando o componente de eixo de passo (FRAp) da primeira força de restauração (FRA) e um primeiro subconjunto de dados de força de restauração de rolo, representando o componente de eixo de rolo (FRAg) da primeira força de restauração (FRA).
[054] Para cada posição da primeira alavanca de controle (14A) de acordo com o eixo de passo, o primeiro subconjunto de dados de força de restauração de passo associa o componente (FRAp) de acordo com o eixo de passo da primeira força de restauração (FRA) correspondente aplicada pelo primeiro mecanismo elástico (16A). Para cada posição da primeira alavanca de controle (14A) de acordo com o eixo de rolo, o primeiro subconjunto de dados da força de restauração de rolo associa o componente (FRAg) ao longo do eixo de rolo da primeira força de restauração (FRA) correspondente aplicada pelo primeiro mecanismo elástico (16A).
[055] O segundo conjunto de dados de força de restauração inclui um segundo subconjunto de dados de força de restauração de passo, representando o componente do eixo de passo (FRBp) da segunda força de restauração (FRB) e um segundo subconjunto de dados de força de restauração de passo, representando o componente de eixo de rolo (FRBg) da segunda força de restauração (FRB).
[056] Para cada posição da segunda alavanca de controle (14B) de acordo com o eixo de passo, o segundo subconjunto de dados de força de restauração de passo associa o componente (FRBp) de acordo com o eixo de passo da segunda força de restauração (FRB) correspondente aplicada pelo segundo mecanismo elástico (16B). Para cada posição da segunda alavanca de controle (14B) ao longo do eixo de rolo, o segundo subconjunto de dados de força de restauração de rolo associa o componente (FRBg) ao longo do eixo de rolo da segunda força de restauração (FRB) correspondente aplicada pelo segundo mecanismo elástico (16B).
[057] Conforme ilustrado na Figura 3, o sistema (18) para detectar a posição da primeira e da segunda alavanca de controle (14A, 14B) está conectado a cada alavanca de controle (14A, 14B). É configurado para gerar dados de primeira posição, representando a posição da primeira alavanca de controle (14A) e os dados de segunda posição, representando a posição da segunda alavanca de controle (14B).
[058] Os primeiros dados de posição representam a posição da primeira alavanca de controle (14A) de acordo com cada grau de liberdade. Os dados da segunda posição representam a posição da segunda alavanca de controle (14B) de acordo com cada grau de liberdade.
[059] Conforme ilustrado nas Figuras 7 e 8, para cada grau de liberdade, o sistema de detecção (18) compreende um primeiro sensor de posição (26A), os primeiros sensores de posição (26A) sendo configurados para gerar os primeiros dados de posição e, para cada grau de liberdade, um segundo sensor de posição (26B), os segundos sensores de posição (26B) sendo configurados para gerar os segundos dados de posição.
[060] Os dados da primeira e da segunda posição são enviados para um módulo de controle de pilotagem de aeronave, por exemplo. As superfícies móveis da aeronave são controladas com base nestes dados de posição.
[061] O primeiro sistema de acionamento (20A) é configurado para mover a primeira alavanca de controle (14A) de acordo com cada grau de liberdade quando a segunda alavanca de controle (14B) é movido, a fim de equalizar as posições do primeiro e segundo alavancas em relação à posição neutra (pN). O primeiro sistema de acionamento (20A) compreende um atuador (28A) para cada grau de liberdade. Cada atuador (28A) do primeiro sistema de acionamento (20A) é configurado para mover a primeira alavanca de controle (14A) de acordo com o grau de liberdade associado.
[062] Para mover a primeira alavanca (14A), o primeiro sistema de acionamento (20A) é configurado para aplicar a primeira força de ajuste de posição (FAA) à primeira alavanca de controle (14A). A primeira força de ajuste de posição (FAA) é dividida em um componente ao longo do eixo de inclinação (FAAp) e um componente ao longo do eixo de rolo (FAAg).
[063] Um atuador (28A) do primeiro sistema de acionamento (20A) é configurado para aplicar o componente do eixo de passo (FAAp) da primeira força de ajuste de posição do eixo de passo (FAA). Outro atuador (28A) do primeiro sistema de acionamento (20A) está configurado para aplicar o componente ao longo do eixo de rolo (FAAg) da primeira força de ajuste de posição (FAA) ao longo do eixo de rolo.
[064] O primeiro sistema de acionamento (20A) é ainda configurado para gerar os primeiros dados de força de ajuste, representando a primeira força de ajuste de posição (FAA) aplicada pelos atuadores do primeiro sistema de acionamento (20A) de acordo com cada grau de liberdade. Em particular, os primeiros dados de força de ajuste representam cada componente (FAAp, FAAg) da primeira força de ajuste de posição (FAA).
[065] O segundo sistema de acionamento (20B) é configurado para mover a segunda alavanca de controle (14B) de acordo com cada grau de liberdade quando a primeira alavanca de controle (14A) é movida. O segundo sistema de acionamento (20B) compreende um atuador (28B) para cada grau de liberdade. Cada atuador (28B) do segundo sistema de acionamento (20B) é configurado para mover a segunda alavanca (14B) de acordo com o grau de liberdade associado.
[066] Para mover a segunda alavanca (14B), o segundo sistema de acionamento (20B) é configurado para aplicar a segunda força de ajuste (FAB) à segunda alavanca de controle (14B). A segunda força de ajuste de posição (FAB) é dividida em um componente do eixo de passo (FABp) e um componente do eixo de rolo (FABg).
[067] Um atuador (28B) do segundo sistema de acionamento (20B) é configurado para aplicar o componente do eixo de passo (FABg) da segunda força de ajuste de posição (FAB) ao longo do eixo de passo. Outro atuador (28B) do segundo sistema de acionamento (20B) é configurado para aplicar o componente do eixo de rolo (FABg) da segunda força de ajuste de posição (FAB) ao longo do eixo de rolo.
[068] O segundo sistema de acionamento (20B) é ainda configurado para gerar os dados da segunda força de ajuste que representam a segunda força de ajuste de posição (FAB) aplicada pelos acionadores do segundo sistema de acionamento (20B) de acordo com cada grau de liberdade. Em particular, os dados da segunda força de ajuste representam cada componente (FABp, FABg) da segunda força de ajuste da posição (FAB).
[069] O módulo de controle (22) está conectado à memória (17), ao sistema de detecção (18) e aos sistemas de acionamento (20A, 20B).
[070] O módulo de controle (22) está configurado para receber os primeiros subconjuntos de dados de força de restauração de inclinação e rotação e os segundos subconjuntos de dados de força de restauração de inclinação e rotação da memória (17).
[071] O módulo de controle (22) é configurado para receber os dados da primeira e da segunda posição do sistema de detecção (18). É ainda configurado para deduzir a partir daí a posição da primeira alavanca de controle (14A) e a posição da segunda alavanca de controle (14B) de acordo com cada grau de liberdade.
[072] O módulo de controle (22) é ainda configurado para receber os primeiros dados de força do primeiro sistema de acionamento (20A) e os segundos dados de força do segundo sistema de acionamento (20B). É ainda configurado para calcular a primeira força de ajuste de posição (FAA) de acordo com cada grau de liberdade, a partir dos primeiros dados de força, e a segunda força de ajuste de posição (FAB) de acordo com cada grau de liberdade, a partir dos segundos dados de força.
[073] Conforme ilustrado na Figura 7, o módulo de controle (22) é ainda configurado para controlar o segundo sistema de acionamento (20B), para controlar a segunda força de ajuste de posição (FAB) de acordo com os dados de posição da primeira alavanca de controle (14A), de forma que a posição da primeira alavanca de controle (14A), em relação à sua posição neutra (pN) e a posição da segunda alavanca (14B) em relação à sua posição neutra (pN), são idênticas, de acordo com cada grau de liberdade.
[074] Conforme ilustrado na Figura 8, o módulo de controle (22) é ainda configurado para controlar o primeiro sistema de acionamento (20A) para controlar a primeira força de ajuste de posição (FAA) com base na segunda força de ajuste de posição (FAB) e a segunda força de restauração (FRB) de acordo com cada grau de liberdade.
[075] A segunda força de ajuste de posição (FAB) depende da força de controle do co-piloto (Fpc) aplicada à segunda alavanca de controle (14B) pelo co-piloto no caso em que o co-piloto aplica uma força de controle. Conforme ilustrado na Figura 8, a força de controle (Fpc) aplicada pelo co-piloto tende a mover a segunda alavanca de controle (14B) para longe de uma posição que é idêntica à da primeira alavanca de controle (14A), por exemplo. A segunda força de ajuste de posição (FAB) deve, portanto, contrariar esta força de controle do co-piloto (Fpc) aplicada pelo co-piloto, para manter a posição da segunda alavanca de controle (14B) idêntica à da primeira alavanca de controle (14A).
[076] O módulo de controle (22) é configurado para calcular a força de controle de co-piloto (Fpc). A partir dos dados de segunda posição e segundo subconjuntos de dados de força de restauração de inclinação e rotação, o módulo de controle (22) deriva a segunda força de restauração (FRB) experimentada pela segunda alavanca de controle (14B). A força de controle do co-piloto (Fpc) é igual à segunda força de ajuste de posição (FAB) menos a segunda força de restauração (FRB) de acordo com o grau de liberdade associado.
[077] O módulo de controle (22) é ainda configurado para controlar a primeira força de ajuste de posição (FAA) de forma que a primeira força de ajuste de posição (FAA) dependa da força de controle de co-piloto (Fpc).
[078] No caso do eixo de passo, o módulo de controle (22) é configurado para controlar a primeira força de ajuste de posição (FAA) de forma que seja igual à força de controle de co-piloto (Fpc). O piloto sente a força aplicada pelo co-piloto em sua alavanca (14B) por meio de sua alavanca (14A).
[079] No caso do eixo de rolo, o módulo de controle (22) é configurado para controlar a primeira força de ajuste de posição (FAA) de forma que seja igual à força de controle de co-piloto (Fpc) multiplicada por um coeficiente de correção. O coeficiente de correção compensa a assimetria entre os perfis de força de restauração de rolo do primeiro e segundo mecanismos elásticos (16A, 16B). O coeficiente de correção é igual ao valor absoluto do coeficiente de assimetria, por exemplo.
[080] Simetricamente, quando o copiloto aplica uma força de controle, o módulo de controle (22) é configurado para controlar a primeira força de ajuste de posição (FAA) com base nos dados de posição da segunda alavanca de controle (14B) de forma que a posição da segunda alavanca de controle (14B), em relação a sua posição neutra e a posição da primeira alavanca (14A) em relação à sua posição neutra são idênticas.
[081] Simetricamente, o módulo de controle (22) é ainda configurado para controlar a segunda força de ajuste de posição (FAB) com base na primeira força de ajuste de posição (FAA) e a primeira força de restauração (FRA) quando o piloto aplica uma força de controle.
[082] A seguir, um método para controlar uma aeronave com o dispositivo de pilotagem (10) é descrito.
[083] Em um estado inicial, a primeira e a segunda alavanca (14A, 14B) estão em sua posição neutra (pN), por exemplo. O piloto é o piloto responsável.
[084] O piloto move a primeira alavanca (14A) em pelo menos um grau de liberdade, por exemplo. Para fazer isso, o piloto aplica uma força de controle piloto (Fpp) à primeira alavanca (14A).
[085] O sistema de detecção (18) detecta a posição da primeira alavanca de controle (14A).
[086] O sistema de detecção (18) gera pelo menos um item de dados de posição, mostrando a posição da primeira alavanca de controle (14A).
[087] O módulo de controle (22) controla a segunda força de ajuste de posição (FAB) com base nos dados de posição da primeira alavanca de controle (14A), de forma que a posição da primeira alavanca de controle (14A), em relação à sua posição neutra (pN) e a posição da segunda alavanca de controle (14B), em relação para sua posição neutra (pN) são idênticos.
[088] Quando o co-piloto não aplica nenhuma força à sua alavanca de controle (14B), as alavancas de controle (14A e 14B) estão, portanto, na mesma posição em relação à posição neutra (pN).
[089] O módulo de controle (22) controla ainda a primeira força de ajuste de posição (FAA) com base na segunda força de ajuste de posição (FAB) e a segunda força de restauração (FRB). Quando o co-piloto não aplica nenhuma força à sua alavanca (14B), a primeira força de ajuste de posição (FAA) é zero.
[090] Em alguns casos, o co-piloto aplica uma força de controle de co-piloto (Fpc) à segunda alavanca de controle (14B).
[091] O módulo de controle (22) então modifica a segunda força de ajuste de posição (FAB) com base na força de controle do co-piloto (Fpc) aplicada à segunda alavanca (14B) pelo co-piloto, para neutralizar a força aplicada pelo co-piloto.
[092] O módulo de controle (22) modifica ainda a primeira força de ajuste de posição (FAA) com base na segunda força de ajuste de posição (FAB) e na segunda força de restauração (FRB). Ao longo do eixo de passo, o módulo de controle (22) controla a primeira força de ajuste de posição (FAA) de forma que seja igual à força de controle de co-piloto (Fpc). Ao longo do eixo de rolo, o módulo de controle (22) controla a primeira força de ajuste de posição (FAA) de forma que seja igual à força de controle do co-piloto (Fpc) multiplicada pelo coeficiente de correção.
[093] Graças ao dispositivo de pilotagem de acordo com a invenção, o co-piloto melhorou a consciência dos comandos feitos pelo piloto através de sua alavanca de co-piloto, através de sua alavanca de pilotagem, o piloto também melhorou a percepção da força aplicada por o co-piloto em sua alavanca de pilotagem.
[094] Como tal, cada membro da tripulação tem uma consciência quase instantânea de todas as forças aplicadas às alavancas do dispositivo.
[095] Além disso, apesar do primeiro e segundo acoplamento das alavancas, o dispositivo de pilotagem permite a cada tripulante sentir o perfil da força de restauração associado à referida alavanca, através da sua alavanca, sem sentir o perfil da força de restauração associado à outra alavanca. Assim, quer o acoplamento entre o primeira e a segunda alavanca falhe ou não, em termos da força de restauração aplicada à alavanca, cada tripulante sente apenas o perfil da força de restauração associada à referida alavanca através da sua alavanca.

Claims (14)

  1. DISPOSITIVO DE PILOTAGEM (10) PARA PILOTAR UMA AERONAVE, compreendendo uma primeira alavanca de controle (14A) e uma segunda alavanca de controle (14B), cada uma montada de forma móvel em um suporte (12) entre uma pluralidade de posições em torno de uma posição neutra (PN) em pelo menos um grau de liberdade,
    o dispositivo de pilotagem (10) compreendendo ainda:
    • - um sistema de detecção (18) para detectar a posição da primeira alavanca de controle (14A) e da segunda alavanca de controle (14B), configurado para gerar os dados da primeira posição que representam a posição da primeira alavanca de controle (14A) e os dados da segunda posição que representam a posição da segunda alavanca de controle (14B),
    • - um primeiro mecanismo elástico (16A) configurado para aplicar uma primeira força de restauração (Fra) à primeira alavanca de controle (14A), em direção à sua posição neutra (PN),
    • - um segundo mecanismo elástico (16B) configurado para aplicar uma segunda força de restauração (FRB) à segunda alavanca de controle (14B), em direção à sua posição neutra (Pn),
    • - um primeiro sistema de acionamento (20A) configurado para aplicar uma primeira força de ajuste de posição (FAA) à primeira alavanca de controle (14A), de acordo com cada grau de liberdade,
    • - um segundo sistema de acionamento (20B) configurado para aplicar uma segunda força de ajuste de posição (FAB) à segunda alavanca de controle (14B), de acordo com cada grau de liberdade,
    • - um módulo de controle (22) configurado para controlar a segunda força de ajuste de posição (FAB) com base nos dados de posição da primeira alavanca de controle (14A), de forma que a posição da primeira alavanca de controle (14A), em relação à sua posição neutra (Pn) e a posição da segunda alavanca de controle (14B), em relação à sua posição neutra (Pn), são idênticas,
    o dispositivo de pilotagem (10) sendo caracterizado pelo módulo de controle (22) ser ainda configurado para controlar a primeira força de ajuste de posição (Faa) com base na segunda força de ajuste de posição (Fab) e na segunda força de restauração (Frb).
  2. DISPOSITIVO DE PILOTAGEM (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser sem qualquer sistema para medir uma força de controle aplicada à primeira ou segunda alavanca de controle (14A, 14B) por um membro da tripulação da aeronave.
  3. DISPOSITIVO DE PILOTAGEM (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pela segunda força de ajuste de posição (Fab) depender de uma força de controle aplicada à segunda alavanca de controle (14B) por um membro da tripulação da aeronave.
  4. DISPOSITIVO DE PILOTAGEM (10), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo módulo de controle (22) ser configurado para calcular a força de controle, a força de controle sendo igual à segunda força de ajuste de posição (Fab) menos a segunda força de restauração (Frb).
  5. DISPOSITIVO DE PILOTAGEM (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 4, caracterizado pela primeira força de ajuste de posição (Faa) depender da força de controle.
  6. DISPOSITIVO DE PILOTAGEM (10), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pela primeira força de ajuste de posição (Faa) ser igual à força de controle.
  7. DISPOSITIVO DE PILOTAGEM (10), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pela primeira força de ajuste de posição (Faa) ser igual à força de controle multiplicada por um coeficiente de correção.
  8. DISPOSITIVO DE PILOTAGEM (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por cada mecanismo elástico (16A, 16B) compreender um sistema de mola por grau de liberdade.
  9. DISPOSITIVO DE PILOTAGEM (10), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por, para pelo menos um grau de liberdade, o sistema de mola associado do primeiro mecanismo elástico (16A) ter uma constante elástica da mola de acordo com o grau de liberdade, o sistema de mola associado do segundo mecanismo elástico (16B) tem uma constante elástica da mola de acordo com o grau de liberdade, a constante elástica da mola do sistema de mola do primeiro mecanismo elástico (16A) sendo igual à constante elástica da mola do sistema de mola do segundo mecanismo elástico (16B) multiplicado pelo valor absoluto de um coeficiente de assimetria.
  10. DISPOSITIVO DE PILOTAGEM (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 9, caracterizado pelo sistema de mola do mecanismo elástico (16A, 16B) compreender um grupo de mola principal e um grupo de mola auxiliar, o sistema de mola do mecanismo elástico (16A, 16B) sendo configurado de forma que:
    • - a força de restauração (Fra, Frb) é aplicada pelo grupo de mola principal quando a alavanca de controle associada (14A, 14B) é movida entre uma primeira posição e uma segunda posição, e
    • - a força de restauração (Fra, Frb) é aplicada pelo grupo de mola principal e o grupo de mola auxiliar, quando a alavanca de controle associada (14A, 14B) é movida entre a segunda posição e uma terceira posição.
  11. DISPOSITIVO DE PILOTAGEM (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por cada alavanca de controle (14A, 14B) ser móvel em pelo menos dois graus de liberdade, um primeiro grau de liberdade sendo definido ao longo de uma direção longitudinal (P) e um segundo grau de liberdade sendo definido ao longo de uma direção transversal (G), a direção transversal (G) sendo perpendicular à direção longitudinal (P).
  12. DISPOSITIVO DE PILOTAGEM (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo módulo de controle (22) ser configurado para controlar a primeira força de ajuste de posição (FAA) com base nos dados de posição da segunda alavanca de controle (14B) de forma que a posição da segunda alavanca de controle (14B), em relação à sua posição neutra (PN) e a posição da primeira alavanca de controle (14A), em relação à sua posição neutra (PN), são idênticas,
    o módulo de controle (22) sendo ainda configurado para controlar a segunda força de ajuste de posição (FAB) com base na primeira força de ajuste de posição (FAA) e a primeira força de restauração (FRA).
  13. MÉTODO PARA PILOTAR UMA AERONAVE COM UM DISPOSITIVO DE PILOTAGEM (10), o dispositivo de pilotagem (10) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, o método compreendendo as etapas de:
    • - movimento de uma primeira alavanca de controle (14A) em pelo menos um grau de liberdade,
    • - detecção da posição da primeira alavanca de controle (14A) por um sistema de detecção (18),
    • - geração de dados de posição que representam a posição da primeira alavanca de controle (14A) pelo sistema de detecção (18),
    • - controle de uma segunda força de ajuste de posição (FAB) por um módulo de controle (22), com base nos dados de posição da primeira alavanca de controle (14A), de forma que a posição da primeira alavanca de controle (14A), em relação à sua posição neutra (PN) e a posição de uma segunda alavanca de controle (14B), em relação à sua posição neutra (PN), são idênticas, o método sendo caracterizado pela etapa de:
    • - controle de uma primeira força de ajuste de posição (FAA) pelo módulo de controle (22), com base na segunda força de ajuste de posição (Fab) e em uma segunda força de restauração (FRB).
  14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender ainda as seguintes etapas:
    • - aplicação de uma força de controle à segunda alavanca de controle (14B) por um membro da tripulação da aeronave,
    • - modificação da segunda força de ajuste de posição (Fab) pelo módulo de controle (22), com base na força de controle aplicada à segunda alavanca de controle (14B) pelo membro da tripulação da aeronave,
    • - modificação da primeira força de ajuste de posição (Faa) com base na segunda força de ajuste de posição (Fab) e na segunda força de restauração (Frb).
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