Como funciona o piloto automático de um avião?

O piloto automático não "pilota" o avião como um humano: ele opera uma malha de controle fechada. Primeiro, mede o estado real da aeronave com giroscópios e acelerômetros (hoje integrados em unidades inerciais de estado sólido), o sistema de dados do ar (altitude, velocidade indicada, número de Mach) e a posição via GPS ou auxílios de rádio-navegação. Depois, compara esses valores com o valor de referência escolhido pela tripulação — por exemplo, manter 35.000 ft (10.670 m), seguir o rumo 270 ou voar a Mach 0,78 — e calcula a correção necessária. Por fim, move os ailerons, o profundor e o leme por meio de atuadores servo, ou, em aviões fly-by-wire, envia o comando aos computadores de controle de voo. O ciclo se repete dezenas de vezes por segundo.

Os sistemas mais simples, típicos da aviação leve, atuam em um único eixo: mantêm as asas niveladas ou um rumo. Um piloto automático de dois eixos adiciona o controle de arfagem (altitude e subida ou descida), e um sistema de três eixos acrescenta o leme para coordenar curvas e amortecer a guinada. Em um avião comercial, o pacote completo se chama Flight Guidance System e opera por modos: no eixo lateral, pode manter um rumo, seguir uma rota lateral (LNAV) ou capturar um localizador; no eixo vertical, pode manter a altitude, uma velocidade vertical, um perfil de descida calculado (VNAV) ou uma rampa de descida. O autothrottle completa o sistema regulando a potência para manter a velocidade ou o ajuste de potência selecionado.

Em um voo de linha, o piloto automático é acionado pouco depois da decolagem e desligado antes de tocar o solo, exceto em aproximações de categoria II ou III, nas quais os sistemas redundantes de um avião certificado podem conduzi-lo até o solo e mantê-lo na linha central da pista durante a corrida. A tripulação nunca para de trabalhar: programa o FMS, seleciona as altitudes e velocidades autorizadas pelo controle de tráfego aéreo, verifica que cada modo ativo é o esperado e está pronta para desconectar e pilotar manualmente se algo não estiver certo. A decolagem é sempre voada manualmente. As autoridades reguladoras também exigem que qualquer falha do sistema produza uma desconexão clara e que as forças de comando restantes sejam controláveis, para que o piloto possa retomar o controle com segurança.