• Vigilância é saber quem está no ar, onde e a que altitude: sem ela o controle não separa tráfego.
• A separação não se presume — a colisão de 1956 sobre o Grand Canyon mostrou exatamente isso.
• A vigilância é cooperativa: sem transponder em funcionamento não há resposta, alvo nem proteção.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Modo A: a identidade — o código que a tripulação seleciona e com que o solo reconhece a aeronave.
• Modo C: a altitude de pressão; sem codificador operante, a resposta sai sem o campo de altitude.
• Modo S: acrescenta o endereço único de 24 bits e o enlace de dados, compatível com os Modo A e C.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Cada resposta Modo C ocupa cerca de 20,3 µs: é essa duração que decide quando duas se destroem.
• Garbling síncrono: todos respondem ao mesmo chamado — a 1,7 nmi de diferença, as respostas se sobrepõem.
• Os degarblers decodificam até três respostas sobrepostas; transmissões direcionais cobrem 360 graus.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Cada aeronave tem o endereço ICAO de 24 bits — o endereço Modo S —, que a distingue de todas as outras.
• Squitter espontâneo: uma vez por segundo o transponder transmite o endereço sem que ninguém pergunte.
• Interrogatório seletivo: conhecendo o endereço, a pergunta é dirigida e responde quem foi endereçado.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• O nome diz o que é: no AC 91-85B, um radar secundário seletivo com enlace de dados.
• O solo pergunta identidade, altitude e, no Modo S, informação dirigida pelo endereço da aeronave.
• Uplink — o solo manda: uma mensagem de subida pode alterar parâmetros da aeronave.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Canal e nome: o extended squitter do Modo S é o ADS-B em 1.090 MHz — o 1090ES.
• Fonte do dado: posição de uma fonte de navegação de bordo, tipicamente GPS, difundida pelo transponder.
• Vigilância passiva: o dado chega a quem escuta, sem que ninguém pergunte — o oposto da ativa.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Três leitores, um só tráfego: radar de solo, sistema anticolisão e aeronaves vizinhas nos mesmos canais.
• Compatibilidade eletromagnética: as formas de onda Modo S convivem com os interrogatórios Modo A e C.
• O espectro é controlado para proteger os canais do DME: ensaios não mostram interferência significativa.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• 1956: colisão de dois aviões de linha sobre o Grand Canyon.
• Nasce a busca por um sistema de último recurso quando falha a separação do ATC.
• Anos 1950–60: sistemas passivos e não cooperativos — exigem manobra complementar.
• Fim dos anos 1960: interrogador/transponder gera alarmes demais em área densa.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• O TCAS é o ACAS , o Sistema de Prevenção de Colisão Embarcado.
• Funciona independentemente do ATC de solo — a proteção não passa pelo controlador.
• TCAS I : só TA , para a aquisição visual. Nos EUA, de 10 a 30 assentos.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Computador TCAS : vigilância, rastreamento, detecção de ameaça e seleção da RA.
• Transponder Modo S : exigido para operar; se falha, o TCAS vai a espera .
• Painel Modo S/TCAS : um painel controla processador, transponder e mostradores.
• Antenas : direcional no topo; embaixo, omni ou — quase sempre — direcional.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Transmitem em 1.030 MHz , com potência variável, em 4 setores de azimute de 90° .
• Recebem as respostas em 1.090 MHz e as enviam ao processador do TCAS.
• Direcional no topo; embaixo, omni ou — na maioria das instalações — direcional.
• A antena inferior transmite menos, e a diretividade reduz o garbling síncrono.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Mostra o tráfego próximo em relação à própria aeronave, com a razão vertical.
• Objetivo primário: aquisição visual do intruso que tem transponder.
• Losango vazado: tráfego Other . Losango cheio: Próximo , a 6 nmi e ±1.200 ft.
• Círculo âmbar: intruso com TA . Quadrado vermelho: intruso com RA .

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Informa a razão vertical ou a atitude a voar ou a evitar no encontro.
• Implementações: IVSI , fita de razão vertical do PFD , pitch cues e HUD .
• IVSI e fita usam vermelho (razões a evitar) e verde (razão desejada).
• Pitch cues e HUD usam forma única; IVSIs de LCD reúnem tráfego e RA num só instrumento.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Vigilância independente de entrada de solo : interroga em 1.030 MHz, recebe em 1.090 MHz.
• Confiável até 14 nmi , com 0,3 aeronave por milha náutica quadrada ; ATCRBS e Modo S.
• Até 30 aeronaves rastreadas ao mesmo tempo, em alcance nominal de 30 nmi .

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Todos os transponders Mode C respondem ao mesmo interrogatório.
• O whisper-shout usa potências variáveis e pulsos de supressão .
• Explora a sensibilidade dos receptores e o ganho das antenas dos alvos.
• Começa em potência baixa; a supressão vem 2 µs antes de um pulso um pouco maior.
• Suprime os que já responderam e obtém respostas de um grupo adicional .

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• O garbling síncrono vem de todos os Mode C responderem ao mesmo interrogatório.
• Com resposta de 20,3 µs , alvos dentro de 1,7 nmi de diferença se sobrepõem.
• Mitigação: transmissões direcionais (360°) e o Mode C Only All Call, que inibe o Modo S.
• Degarblers de hardware separam até três respostas sobrepostas .

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Nenhum transponder pode ser suprimido pelo TCAS por mais de 2 % do tempo .
• O TCAS não pode criar taxa de fruit inaceitável para os radares ATC.
• TCAS a menos de 30 nmi entre si limitam as transmissões e contam-se a cada 8–10 s .

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Vigilância híbrida , opcional no TCAS II: reduz os interrogatórios de vigilância Modo S.
• Ativa : o TCAS interroga o transponder; a resposta dá distância, marcação e altitude.
• Passiva : posição de GPS difundida pelo extended squitter do intruso.
• É o ADS-B em 1.090 MHz , o 1090ES ; padrões na RTCA DO-300 .

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• O TCAS decide quando alertar pelo tempo , e não pela distância.
• Range tau = alcance oblíquo (nmi) ÷ razão de aproximação (nós) × 3600.
• Vertical tau = separação de altitude (pés) ÷ razão vertical (pés/min) × 60.
• A TA ou a RA só sai quando os dois taus ficam abaixo dos limiares do SL.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• O SL controla os limiares de tau e o volume protegido : mais proteção, mais alertas inúteis.
• Stand-by → SL1 · TA-ONLY → SL2 (RAs inibidos) · TA-RA → SL automático .
• SL2 abaixo de 1.000 ft AGL (±100 ft) pelo altímetro radar: só TAs; de SL3 a SL7 , RAs.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Tau e DMOD definem as fronteiras horizontais; o vertical tau e o ZTHR , as verticais.
• As horizontais vêm de tau mais uma estimativa da distância horizontal de miss .
• O filtro HMD exclui RAs de quem tem separação lateral suficiente, usando a marcação.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Três funções: rastreamento , aviso de tráfego e detecção de ameaça .
• Relatos de alcance dão a taxa de variação; altitude quantizada em 25 ou 100 ft.
• O track dá o tempo até o CPA e a altitude no CPA ; razões até 10.000 fpm.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• O TA auxilia a busca visual e prepara para a RA: saem tau e separação dentro dos limiares.
• SL5 : tau de TA de 40 s , DMOD de 0,75 nmi , ZTHR de 850 pés .
• A fronteira cresce com a taxa de aproximação: a 600 nós, TA a 6,67 nmi .

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• A RA recomenda manobra no plano vertical para separar em altitude.
• Positivas : subir ou descer. Negativas : limitar a 0 ou a 500 fpm ( VSL ).
• Corretivas exigem mudar a razão; preventivas apenas limitam a manobra.
• Climb/Descend 1.500–2.000 fpm · Maintain 1.500–4.400 fpm · Do Not 500–2.000 fpm .

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• A RA é escolhida em duas etapas: sentido e força .
• A lógica modela a trajetória da intrusa e testa os dois sentidos no CPA.
• Vence o sentido de maior separação vertical no CPA .
• Havendo cruzamento de altitude, prefere-se o sentido sem cruzamento .

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Se a intrusa frustra a RA, ela é fortalecida (VSL mais restritiva, Aumentar Subida ) ou invertida.
• Inversões de sentido são permitidas desde a Versão 7.0 , em encontros coordenados.
• Fraqueza: duas aeronaves próximas, no mesmo sentido, uma seguindo e a outra não.
• A 7.1 trata a perseguição vertical com baixa distância de miss vertical .

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Com dois TCAS II as RAs são coordenadas pelo enlace Modo S e saem complementares .
• O transponder Modo S provê a troca ar-ar , além do apoio ao ATC de solo.
• A negociação do sentido ocorre antes de a RA ser exibida ao piloto.
• RAs opostas somam separação vertical, em vez de se anularem.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Cada TA e cada RA vem acompanhado de um alerta de voz, falado em inglês
• TA: "Traffic, Traffic" — a mesma anunciação nas três versões
• Subida: "Climb, Climb" ; descida: "Descend, Descend"
• Cruzamento de altitude: "Climb, Crossing Climb" / "Descend, Crossing Descend"
• Fortalecimento: "Increase Climb, Increase Climb" / "Increase Descent, Increase Descent"

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Pinos de programação ou entrada do FMS: RA de Subir e de Aumentar Subida inibidas
• Altitude relativa acima de ±9900 ft: exibição inibida — há só dois dígitos
• Versão 7.0 e posteriores: nenhuma RA de manutenção de razão acima de 4400 fpm
• TA-ONLY (SL2): TAs sim, RAs inibidos; Standby (SL1): sem interrogações

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Um software de monitoração verifica contínua e automaticamente a saúde e o desempenho do TCAS sempre que o sistema está energizado
• Inclui um teste iniciado pelo piloto, que exercita os mostradores e as anunciações aural
• No solo ficam disponíveis diagnósticos de manutenção ampliados

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Num TA, o piloto busca contato visual com o intruso e com as demais aeronaves próximas — e não desvia da autorização atribuída apenas com base em um TA
• Numa RA, quem está voando responde imediatamente: desconecta o piloto automático e manobra com comandos prontos e firmes, na direção e na magnitude indicadas

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• A raiz dos problemas operacionais são equívocos sobre o funcionamento, as capacidades e as limitações do TCAS — daí o treinamento de pilotos e de controladores
• Europa: desde 1991 a EUROCONTROL organiza a monitoração operacional do ACAS II no espaço aéreo europeu, sob os auspícios da ICAO, a partir de relatos de pilotos e controladores

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Sistema de bordo de último recurso: não altera nem diminui a autoridade e a responsabilidade do piloto de assegurar o voo seguro
• Não detecta aeronaves sem transponder nem com transponder inoperante: sozinho, não garante separação segura em todos os casos

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Retomada: o RVSM é o regime que reduz o espaçamento vertical aplicado na faixa de cruzeiro.
• Espaço RVSM: espaço aéreo designado em que as aeronaves são separadas por 1.000 ft entre o FL290 e o FL410 , inclusive.
• É espaço aéreo de qualificação especial : não basta ter os equipamentos — a operação depende de aprovação .

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Faixa do espaço: do FL290 ao FL410, inclusive — a tela acrescenta onde e desde quando ele existe.
• EUA: implantado às 0901 UTC de a data indicada nos 48 estados contíguos, no Alasca, no espaço offshore do Golfo da América e na FIR de San Juan.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Envelope completo: toda a faixa de Mach, todos os W/δ e todas as altitudes operadas no espaço RVSM.
• Envelope básico: a parte em que a aeronave passa a maior parte do tempo; no completo admite-se ASE maior .

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Configuração mínima: dois sistemas independentes de medição de altitude .
• Fontes estáticas interconectadas em cruz ( cross-coupled ), com proteção contra gelo onde há acúmulo.
• Cada sistema mede a pressão estática, converte em altitude de pressão e a apresenta à tripulação.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Controle automático de altitude: autopilot com modo de manutenção ( ALT HOLD ), operando a partir de qualquer um dos dois sistemas de altitude.
• Deve manter a altura dentro de ±65 ft (±20 m) da altitude adquirida, em voo reto e nivelado, sem turbulência nem rajadas.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Células antigas ( legacy ) em busca de aprovação RVSM: B707, DC-8 , jatos executivos antigos e turboélices.
• O requisito não obriga entradas duais de ADC no controle automático, e muitos modelos têm autopilot único, alimentado por uma única fonte .

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• ASE: diferença entre a altitude de pressão mostrada à tripulação, referenciada a 29,92 inHg / 1013,25 hPa , e a altitude de pressão de fluxo livre.
• É componente-chave do erro vertical total (TVE) e é invisível : não aparece na altitude do cockpit nem na resposta do transponder.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• SSE: diferença entre a pressão sensoreada pela fonte estática e a pressão ambiente não perturbada — nasce da perturbação aerodinâmica do fluxo pela célula.
• SSEC: correção aplicada ao sistema altimétrico para deixar o SSE residual mínimo; se a geometria das fontes não basta, ela é aplicada automaticamente na aviônica.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Monitoração de altura é verificar que o ASE permanece dentro dos limites de desempenho: garantia de qualidade operacional , separada da certificação de aeronavegabilidade.
• É necessária porque o ASE não aparece na altitude do cockpit nem no reporte do transponder: sem monitoração, passa despercebido.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Duas etapas: o fabricante desenvolve o pacote de dados e o submete ao escritório de certificação (ACO); aprovado, o operador obtém do escritório de Padrões de Voo a autorização de uso.
• A elegibilidade é declarada na seção de limitações do AFM/AFMS ; a conformidade vem de fábrica ou de SB, SL, EO ou STC .

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Plano de voo: marcar a letra W no Item 10 do plano ICAO (7233-4); sem aprovação ou sem equipamento operável, a aeronave é não-RVSM e o piloto informa o controlador.
• Fraseologia: o controle pergunta “Confirm RVSM approved” e o piloto responde “ Affirm RVSM ”; depois de uma contingência, “ Ready to resume RVSM ”.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Procedimento aprovado para o espaço oceânico.
• Permite voar uma pista paralela, sempre à direita da linha de centro.
• Mitiga a sobreposição lateral criada pela exatidão da navegação.
• Reduz o encontro com turbulência de esteira.
• Nos EUA o deslocamento exige autorização do controle.

• Contingência: ao perceber que não consegue mais cumprir os requisitos de RVSM — falha de sistema, meteorologia, perda de comunicação —, pedir nova autorização ao ATC.
• Sem nova autorização, ou se a emergência exigir ação rápida, a tripulação notifica o ATC da ação adotada e avisa quando os procedimentos deixarem de ser necessários.

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• Três funções, um par de canais: interrogatórios em 1.030 MHz ; respostas e emissões espontâneas em 1.090 MHz .
• Navegação: a posição vem de bordo (tipicamente o GPS ) e sobe no extended squitter do Modo S — ADS-B em 1.090 MHz .

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1

• O Modo S responde ao solo e emite os squitters : a aeronave se anuncia — e é ele que o TCAS II exige.
• A posição do GPS sobe no extended squitter : ADS-B em 1.090 MHz (1090ES) .

FAA AC 91-85B, TCAS II v7.1