Você sabia que o trem de pouso é uma das estruturas da aeronave que está sujeita a maior carga?
O trem de pouso não possui somente a função de apoiar a estrutura da aeronave para que ela seja conduzida em solo. O grande papel do trem de pouso das aeronaves acontece durante o pouso, em que esta estrutura é responsável por absorver parte da energia no momento do toque no solo.
Cargas de Pouso
Uma série de parâmetros afetam a carga no trem de pouso durante o toque no solo, como peso da aeronave, velocidade de pouso, aceleração vertical, entre outros. A experiência do piloto e as condições meteorológicas na região do aeroporto possuem uma grande influência nas cargas de pouso, pois quanto menor a aceleração vertical que piloto imprimir na aeronave menor será o carregamento durante o toque.
Os engenheiros têm que ser capazes de projetar um trem de pouso que suporte essas cargas nas condições mais adversas possíveis de pouso. Além disto, os regulamentos aeronáuticos estabelecem as condições mínimas de fator de carga que um trem de pouso deve suportar durante o pouso. O grande desafio é que estas cargas não são estáticas, o trem de pouso sofre alto carregamento durante um período muito curto de tempo, acompanhado de grandes deformações. Com isso, o ensaio dinâmico é um dos métodos aplicados para testar a capacidade de absorção de energia de um trem de pouso.
Drop Test
Para simular as cargas dinâmicas é necessário realizar um ensaio de queda livre (Drop test). Este ensaio consiste em elevar o trem de pouso a uma determinada altura juntamente com uma massa equivalente. A altura e a massa equivalente variam de acordo com o peso da aeronave e o fator de carga (aceleração) exigido pelo regulamento aeronáutico de acordo com o porte da aeronave. Em algumas situações este ensaio pode ser realizado com a aeronave completa, porém isto exige uma estrutura mais complexa para a realização do ensaio. No vídeo a seguir pode ser observado um ensaio de drop test do trem de pouso do Airbus A380:
Drop test para Aeronaves leves
As aeronaves leves esportivas (LSA) são certificadas de acordo com as normas da ASTM aceitas pelo FAA. Esta norma exige que a estrutura do trem de pouso seja ensaiada mostrando cumprimento com as cargas de pouso. Desta forma, é necessária a realização de um drop test.
O primeiro passo é determinar a carga crítica de pouso para cada trem de pouso. De acordo com a norma, as cargas são divididas para três condições:
– Pouso nivelado em três rodas;
– Pouso nivelado sem tocar a roda dianteira no solo;
– Pouso com cauda baixa.
A carga crítica pode ser determinada como a maior dentre as três condições acima. A partir da carga crítica de pouso, do peso máximo de pouso e da deformação máxima do trem de pouso (determinada de acordo com o pneu e o sistema de amortecimento) é possível escolher a altura e a massa de teste utilizada no drop test.
Para realização do ensaio é necessária uma estrutura em forma de “elevador” de modo a fixar o trem de pouso e apoiar a massa de teste. A Agnus Aviação, em parceria com a Jazz Engenharia, desenvolveu a estrutura mostrada na imagem abaixo, para ensaiar a estrutura do trem de pouso da aeronave Agnus.
Além disto, a utilização de um acelerômetro se torna imprescindível durante o ensaio, pois é preciso verificar se o impacto com o solo atingiu a aceleração exigida. O acelerômetro é um dispositivo que mede a aceleração instantânea aplicada a ele. Grande parte dos acelerômetros funcionam com o princípio do efeito piezoelétrico. A partir de uma pressão mecânica gerada pela aceleração, cristais posicionados dentro do acelerômetro geram uma tensão elétrica que pode ser lida e transformada em valores de aceleração a partir de sua calibração. Um exemplo de acelerômetro é o MPU-6050:
Através dos dados coletados pelo acelerômetro, é possível criar um gráfico para análise da aceleração atingida no primeiro impacto. Um exemplo pode ser visto na figura abaixo.
O principal objetivo do ensaio é atingir o fator de carga (aceleração) exigido, após isto o ensaio está encerrado. Cabe aos especialistas analisarem o trem de pouso após o ensaio para verificar se sua estrutura resistiu sem nenhum dano permanente.
Autor: Pedro Minaya