Avaliação de perigos funcionais de um sistema de 'detect and avoid' para uma aeronave voltada para mobilidade aérea urbana

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento inicial e a avaliação de perigos funcionais (Functional Hazard Assessment - FHA) de um sistema de Detect and Avoid (DAA) dentro do escopo de uma aeronave eVTOL operando no Nível 4 de Maturidade da Mobilidade Aérea Urbana (UML-4). Considerando a complexidade prevista para as operações em ambientes urbanos para mobilidade aérea, o estudo aplica metodologias de engenharia de sistemas definidas pelas normas SAE ARP4754 e ARP4761, incorporando também requisitos regulatórios da base SC-VTOL da EASA, da concepção operacional PCA 351-7 do DECEA e da referência funcional da ASTM F3442. A metodologia envolve a definição do conceito operacional, a derivação dos requisitos do sistema, a proposição de uma arquitetura inicial em alto nível e a avaliação sistemática das condições de falha, classificando sua severidade e identificando estratégias de mitigação. O trabalho explora os desafios relacionados à vigilância cooperativa e não cooperativa, disponibilidade, integridade e necessidades de redundância desse tipo de sistema. Os resultados incluem uma arquitetura conceitual resultante do primeiro ciclo de análise e desenvolvimento, bem como a identificação de perigos funcionais que podem impactar a segurança do sistema. São propostas abordagens de mitigação que apoiam o desenvolvimento de sistemas robustos e futuros esforços de certificação. Em suma, o estudo contribui para o entendimento dos requisitos de safety em aeronaves eVTOL e testa um caminho inicial para a implementação de sistemas de DAA voltados à mobilidade aérea urbana avançada.

This work presents the initial development and the Functional Hazard Assessment (FHA) of a Detect and Avoid (DAA) system within the scope of an eVTOL aircraft operating at Level 4 of Urban Air Mobility Maturity (UML-4). Considering the expected complexity of operations in urban environments for air mobility, the study applies systems engineering methodologies defined by SAE ARP4754 and ARP4761, also incorporating regulatory requirements from EASA’s SC-VTOL framework, DECEA’s PCA 351-7 operational concept, and the functional reference ASTM F3442. The methodology involves defining the operational concept, deriving system requirements, proposing an initial high-level architecture, and systematically assessing failure conditions, classifying their severity and identifying mitigation strategies. The work explores challenges related to cooperative and non-cooperative surveillance, availability, integrity, and redundancy needs for this type of system. The results include a conceptual architecture resulting from the first analysis and development cycle, as well as the identification of functional hazards that may impact system safety. Mitigation approaches are proposed to support the development of robust systems and future certification efforts. In summary, the study contributes to understanding safety requirements in eVTOL aircraft and tests an initial path toward implementing DAA systems aimed at advanced urban air mobility.