Unicamp
Jornal da Unicamp
Baixar versão em PDF Campinas, 12 de novembro de 2012 a 25 de novembro de 2012 – ANO 2012 – Nº 546
Aviões mais
leves e seguros
Um
estudo conduzido na Unicamp apontou a viabilidade de reforço estrutural
que permitirá a redução de peso e maior resistência às aeronaves. A
aplicação de placas coladas por adesivos poderá, no futuro, fortalecer a
estrutura de aviões civis ou de caças, revelou pesquisa da Faculdade de
Engenharia Mecânica (FEM).
Denominadas
tecnicamente de doublers, estas chapas ou juntas são empregadas
sobrepostas em partes das aeronaves que sofrem altas tensões. A
diferença é que, ao contrário de serem rebitadas ou soldadas como
acontece convencionalmente, elas seriam coladas por adesivos. As
principais vantagens demonstradas pela pesquisa são a redução do peso da
aeronave, o aumento da resistência e a diminuição de custos, com a
economia de materiais e combustível.
A
investigação, desenvolvida em parceria com a Empresa Brasileira de
Aeronáutica S.A (Embraer), integrou mestrado de Fabrício Fanton,
defendido em julho último junto ao programa de pós-graduação da FEM. O
trabalho foi orientado pelo professor Paulo Sollero, do Departamento de
Mecânica Computacional da unidade.
“Para
a maioria dos casos, existe uma resistência maior em uma junta colada
quando comparada a uma placa rebitada. Isso porque a fixação de uma
chapa rebitada requer furos em diferentes pontos da aeronave. Tais furos
podem originar falhas na estrutura do avião. Colados, estes doublers
distribuem o esforço em uma superfície de maior extensão, reduzindo o
nível de tensões. A resistência estrutural, portanto, passa a ser
maior”, garante o orientador Paulo Sollero.
Ainda
de acordo com ele, o estudo insere-se na perspectiva de trazer mais
segurança e competitividade para o setor aeronáutico do país. “Este
projeto poderá, futuramente, ser aplicado na produção de aeronaves pela
Embraer. Para a sociedade, o estudo é importante porque significa, no
futuro, a possibilidade de um custo mais baixo para se deslocar com
maior segurança”, destaca.
O
engenheiro e autor da pesquisa Fabrício Fanton informa que as placas
coladas poderiam ser aplicadas em pontos de descontinuidade da estrutura
das aeronaves, como portas, janelas e na fixação das asas. Neste caso,
estas juntas funcionariam como uma sustentação, impedindo ou retardando,
por exemplo, a propagação de trincas.
“Propusemos
os doublers colados em algumas áreas restritas da estrutura dos aviões,
regiões com tensões altas em que se faz necessário um reforço maior.
Esta estrutura substituiria as placas rebitadas ou placas que passam por
um processo de usinagem química. Tal processo gera muito desperdício de
material e também traz impactos ambientais”, revela o pesquisador.
Além
da redução do impacto ambiental, o doubler proposto é cerca de 50%
menor do que os convencionais. Deste modo, o uso de estruturas coladas
poderá permitir uma diminuição de aproximadamente 10% de peso,
dependendo da aeronave, afirma Paulo Sollero. Neste ponto, o estudioso
Fabrício Fanton acrescenta que a redução de peso é possível tanto pela
utilização do adesivo, como pela geometria do doubler colado, que ficou
menor que os utilizados atualmente.
“Nossos
testes demonstraram que é possível chegar ao mesmo nível de resistência
dos projetos convencionais com menos material aplicado. Ademais,
mostramos que os painéis colados possuem maior resistência à fadiga do
que os convencionais”, confirma o pesquisador.
Caso Aloha Airlines
Em
relação à resistência dos aviões convencionais, o engenheiro mecânico
Paulo Sollero explica que pequenas trincas podem se juntar e determinar
uma falha em parte da estrutura da aeronave. Ele cita o exemplo do voo
Aloha Airlines 243, cujo Boeing que servia a linha sofreu um dano na sua
estrutura superior.
O fato aconteceu
em 1988 em uma linha aérea doméstica entre as cidades de Hilo e
Honolulu, no Havaí. Embora o piloto tenha conseguido pousar o avião
no aeroporto de Kahului, na ilha de Maui, uma aeromoça foi arremessada
para fora da aeronave. Os outros 65 passageiros e tripulantes
conseguiram se salvar.
Aplicações
envolvendo juntas estruturais coladas ainda são incipientes na indústria
aeronáutica mundial. O engenheiro Paulo Sollero prevê, no entanto, que
“necessariamente daqui a uns 20 anos estaremos voando em aeronaves com
estruturas coladas”. De acordo com ele, há uma ‘corrida’ nesta área,
principalmente entre os maiores fabricantes mundiais de aeronaves. O
objetivo destas companhias é reduzir o peso e aumentar a resistência
estrutural dos aviões.
“O combustível
representa uma parcela de custo muito alto para as empresas do setor. E
o peso interfere diretamente nisso. A sua redução afeta também as
manobrabilidade da aeronave, que é a capacidade de executar manobras. Um
avião tem que efetuar manobras para subir, descer e aterrissar com
facilidade. Diminuindo o peso, as aeronaves podem ser operadas em pistas
menores”, esclarece.
No estudo, o
pesquisador Fabrício Fanton analisou os doublers colados por meio de
modelos analíticos, numéricos e experimentais, com ênfase na observação
da tensão do adesivo. Além disso, de acordo com ele, foi criado um
software com interface amigável, para o projeto de doublers colados. O
objetivo foi reunir os modelos analíticos e numéricos e compará-los com
os modelos experimentais.
Publicação
Dissertação: “Análise de estruturas aeronáuticas reforçadas por doublers colados”
Autor: Fabrício Fanton
Orientador: Paulo Sollero
Unidade: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM)
Financiamento: Embraer
Autor: Fabrício Fanton
Orientador: Paulo Sollero
Unidade: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM)
Financiamento: Embraer