Rugosidade

1. INTRODUÇÃO

A escolha do tipo e da arquitetura de um sistema hidráulico a ser utilizado em uma aeronave é definido durante as fase de ante-projeto, a partir de principalmente de requisitos básicos como o FAR 25.1309 , que diz que “nenhuma falha simples pode comprometer a segurança da aeronave, resultando em uma falha catastrófica” e o FAR 25.671d que diz que “ A aeronave deve ser desenhada de forma que possa ser controlada mesmo em caso de falha de todos os motores”,

Trade-offs irão determinar as quantidades e os tipos de componentes dos sistemas consumidores dos sistemas hidráulicos (atuadores de Comandos de Vôo, Trens de Pouso, Freios, Steering, Reversores, etc.) e conseqüentemente a quantidade de sistemas hidráulicos necessários, assim como o tipo de fluido que será utilizado e a quantidade de fluído e o fluxo mínimo necessários para atender a todos os consumidores.

Outros importantes requisitos considerados são os pesos dos sistemas e da aeronave como um todo, que influenciam no consumo de combustível e nos custos de operação, nos conseqüentes impactos ambientais, e também nos custos e características de fabricação e de manutenção da aeronave, o que afeta diretamente a rentabilidade dos operadores destas aeronaves

Assim, a pressão de trabalho é um aspecto importante a ser considerado, uma vez que vai implicar diretamente nas características de todos os componentes que serão utilizados no próprio sistema, incluindo bombas, tubulações, junções, válvulas, filtros, PTUs, etc., assim como nos componentes de seus usuários.

A TEORIA DE PASCAL

P1 = P2 P = F/A : F = PXA

A1 > A2

Para a mesma Força (energia) necessária na saída de um sistema, (como por exemplo, na atuação do trem de pouso ou os freios de um avião), aumentando-se a Pressão conseguimos reduzir a área (diâmetro de tubulações e atuadores e por conseqüência menor quantidade de fluido), e, devido à maior pressão, também podemos obter um tempo de resposta menor, ou seja, um sistema de atuação mais ágil

2. A ESCOLHA ENTRE SISTEMAS HIDRÁULICOS DE 5000 PSI OU 3000 PSI

Historicamente os sistemas de 5000 psi são muito utilizados na Aviação Militar (ver quadro abaixo), enquanto que na Aviação Comercial, os sistemas mais comuns são os sistemas de 3000 psi, embora mais recentemente a indústria venha estudando mais consistentemente sua aplicação e já o esteja utilizando em projetos como o A380, B787 e A350

Desde os anos 1970, as aeronaves militares têm utilizado sistemas hidráulicos de 5000 psi

NOTA: Tivemos também a utilização de sistemas de 4000 psi, como no Concorde, no Rafale e no Tornado

A primeira aeronave comercial a utilizar o sistema com 5000 psi foi o Airbus A380, cujo sistema foi desenvolvido em conjunto com a Eaton Fluid Power, com o intuído de reduzir o peso da aeronave, aumentar a confiabilidade e melhorar o desempenho operacional,

Porém, a utilização deste tipo de sistema em aeronaves comerciais apresenta alguns desafios, uma vez que os componentes “de prateleira” geralmente não podem ser diretamente aplicados e apesar de se poderem utilizar lições aprendidas e konw-how existente.

Fabricantes de sistemas identificaram oportunidades e necessidades de se desenvolver novos componentes e de resolver desafios inerentes às características deste tipo de sistema.

Normalmente a utilização deste range de pressão exige a escolha de outros tipos de materiais como aço e titânio para muitas das partes que fazem parte do sistema, o que aumenta os custos recorrentes com relação à fabricação destes componentes, assim como são necessários esforços para se obter um design otimizado, porém, mantendo todas as características requeridas, o que aumenta os custos de desenvolvimento (não recorrentes). Além disso, alguns processos e dispositivos e ferramentas para instalação e manutenção precisam ser especialmente desenhados para este fim.

Abaixo vemos exemplos de partes (mangueiras, tubos e conexões) e ferramentas que precisaram ser desenvolvidos especificamente para este tipo de aplicação:

Os estudos também indicam que os ganhos em redução de peso não são os mesmos em todos os tipos de componentes do sistema e a tabela abaixo mostra uma análise com relação à real oportunidade de redução de peso para alguns deles (ver tabela abaixo)

COMPONENTE CARACTERÍSTICAS REDUÇÃO PESO CONCLUSÃO

BOMBAS

(ELÉTRICAS OU MECÂNICAS)

Menores deslocamentos reduzem o peso, mas a troca do alumínio pelo aço ou titânio aumenta o peso

Tamanho dos motores elétricos afetados mais pela potência que pelo fluxo

NEUTRA OU LIGEIRAMENTE NEGATIVA

NEUTRA

Redução de peso limitada aos elementos de bombeamento

ATUADORES

Menores áreas, mas a necessidade de manter a rigidez não permite uma redução de tamanho perceptível

A alta pressão pode requerer componentes de maior peso

NEUTRA OU LIGEIRAMENTE POSITIVA

NEUTRA OU LIGEIRAMENTE NEGATIVA

Reduções de peso pequenas

VÁLVULAS, FILTROS E RESERVATÓRIOS

Baixa razão de fluxo, os componentes de baixa pressão ( que são aproximadamente 2/3 do total) permitem grande redução de peso

Os componentes de