projecto final trem de aterragem (novo)

5/27/2018 Projecto Final Trem de Aterragem (NOVO)

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INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE LISBOA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECNICA

SECO DE TECNOLOGIA E PROJECTO MECNICO

TREM DE ATERRAGEMNorthAir, BRATT- 005

PROJECTO MECNICO

3 ANO DO CURSO DE ENGENHARIA MECNICA

ngela Maria Alves Pereira Martins

Pedro Miguel Fernandes Alves

Julho / 2012


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Trem de Aterragem

NorthAir S.A. BRATT 005

Morada: Contactos:Aeroporto Francisco S Carneiro Telf. +351 229 290 411Pedras Rubras E-mail: [email protected] Maia - Portugal

INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE LISBOA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECNICA

SECO DE TECNOLOGIA E PROJECTO MECNICO

TREM DE ATERRAGEMNorthAir, BRATT- 005

PROJECTO MECNICO

3 ANO DO CURSO DE ENGENHARIA MECNICA

Aluno: ngela Martins N 33 015

Aluno: Pedro Alves N 35 961

Julho / 2012

Orientador: Joo Manuel Candeias Travassos

Co-Orientador: Afonso Leite


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Trem de Aterragem



Lista de Figuras

Figura 1: Trem em anlise ................................................................................................ 3

Figura 2: Cessna 150 C (fonte: Majesty Aviation Inc.) .................................................... 3Figura 3: Caixa de transporte.......................................................................................... 11Figura 4: Limites da posio do CG (fonte: manutencaodeaeronaves.eng.br) ............... 42Figura 5: Centros de gravidade: Frente (FCG) e Trs (TCG) ........................................ 42Figura 6: Localizao do trem principal ......................................................................... 43Figura 7: Carregamentos estticos (CG mais frente) ................................................... 44Figura 8: Localizao dos trens de aterragem ................................................................ 44Figura 9: Carregamentos estticos (CG mais atrs) ....................................................... 44Figura 10: Deformao e folgas de pneus (fonte: MIL-STD-878B) .............................. 46

Figura 11: Reaces no trem de aterragem auxiliar ...................................................... 48Figura 12: ngulo ....................................................................................................... 48Figura 13: Distncia b' .................................................................................................... 49Figura 14: Distncia d' .................................................................................................... 50Figura 15: Pneu tipo III: Deformao vs Carga Esttica ................................................ 51Figura 16: DCL de avio (fonte: Univ. So Carlos) ....................................................... 52Figura 17: Representao esquemtica da camisa .......................................................... 56Figura 18: Sobreposio (Adaptado de Norman (1983)) ............................................... 57Figura 19: Trem auxiliar ................................................................................................. 59Figura 20: Componentes Fx e Fy ................................................................................... 59Figura 21: Fora-binrio equivalente ............................................................................. 60Figura 22: Cargas aplicadas na haste principal .............................................................. 60Figura 23: Pontos de fixao do garfo ............................................................................ 63Figura 24: Carga aplicada no garfo ................................................................................ 63Figura 25: Pontos de fixao do veio ............................................................................. 66Figura 26: Carga aplicada no veio .................................................................................. 66Figura 27: Ensaios de fadiga .......................................................................................... 72Figura 28: Ensaio de impacto: garfo e veio .................................................................... 78Figura 29: Com Passa: Peas rejeitadas cujas dimenses esto dentro das tolerncias . 81

Figura 30: Com Passa: Peas aceites com dimenses fora das tolerncias .................... 82Figura 31: Com No Passa: Peas aceites com dimenses fora das tolerncias ............ 82Figura 32: Pneu tipo III: Deformao vs Carga Esttica ................................................ 87


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Trem de Aterragem



Lista de Tabelas

Tabela 1: Caractersticas exigidas .................................................................................. 45Tabela 2: Dados do trem auxiliar ................................................................................... 53Tabela 3: Condies do trem auxiliar ............................................................................. 55Tabela 4: Simulaes estticas em Solidworks: Haste principal .................................... 61Tabela 5: Simulaes estticas em ANSYS: Haste principal ......................................... 62Tabela 6: Haste Principal - Resultados das simulaes..63Tabela 7: Simulaes estticas em Solidworks: Garfo64Tabela 8: Simulaes estticas em ANSYS: Garfo.65Tabela 9: Garfo - Resultados das simulaes..66Tabela 10: Simulaes estticas em Solidworks: Veio...67

Tabela 11:Simulaes estticas em ANSYS: Veio.68Tabela 12: Veio - Resultados das simulaes 69Tabela 13: Estudo de vibrao: frequncias naturais..74Tabela 14: Estudo de vibrao75Tabela 15: Caractersticas do pneu P/N 504C61-2..86


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Trem de Aterragem



ndice

0. Introduo ................................................................................................................ 11. Technical Data Package .......................................................................................... 4

1.1. Especificao de Produto ................................................................................... 41.1.1. mbito do documento ................................................................................ 41.1.2. Documentao aplicada ao produto ............................................................ 41.1.3. Requisitos ................................................................................................... 61.1.4. Prescrio para garantia de qualidade ........................................................ 91.1.5. Preparao para expedio ....................................................................... 101.1.6. Notas ......................................................................................................... 11

1.2. Lista de Entidades ............................................................................................ 121.3. Desenho de Conjunto ....................................................................................... 141.4. Desenhos de Definio .................................................................................... 16

Anexos ....40

A- Pr - Dimensionamento do Trem de Aterragem ................................................. 41A.1 Localizao e Carregamentos Estticos ............................................................... 42A.2 Pneus .................................................................................................................... 45A.3 Cargas no Solo ..................................................................................................... 47A.4 Amortecedor ........................................................................................................ 50

A.4.1 Deslocamento ................................................................................................ 50A.4.2 Posies e Carregamento............................................................................... 52

A.5 Camisa .................................................................................................................. 55A.6 Cilindro Externo e Tubo Pisto ............................................................................ 56A.7 Pino medidor ........................................................................................................ 57

B - Simulaes Estticas ............................................................................................... 58B.1 Clculos Preliminares ........................................................................................... 59B.2 Haste Principal ..................................................................................................... 60B.3 Garfo .................................................................................................................... 63B.4 Veio ...................................................................................................................... 66


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Trem de Aterragem



C - Estudo de Fadiga .................................................................................................... 70C-1 Estudo de Fadiga .................................................................................................. 71

D - Estudo de Vibrao ................................................................................................ 73D1- Estudo de Vibrao .............................................................................................. 74

E - Estudo de Impacto .................................................................................................. 76E1- Estudo de Impacto ................................................................................................ 77

F - Controlo Dimensional - Calibre............................................................................. 79F1- Dimensionamento do Calibre ............................................................................... 80F2- Dimensionamento do Calibre ............................................................................... 81

G - Seleco de Pneu ..................................................................................................... 84

G1- Seleco de Pneu ................................................................................................. 85H - Concluses ............................................................................................................... 88

H1- Concluses ........................................................................................................... 89

Bibliografia.....91


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Trem de Aterragem



0.IntroduoA 23 de Outubro de 1906, em Paris, Frana, foi realizado o primeiro voo de uma

aeronave com propulso mecnica. O voo alcanou uma altura de 3 metros (acima do

solo), e foi realizado ao longo de 60 metros. Este feito foi atribudo a Alberto Santos

Dumont, que assim conseguiu demonstrar que o homem era definitivamente capaz de

voar.

Depois deste evento, vrios entusiastas comearam a estudar e, consequentemente a

desenvolver os diversos componentes do avio. Entre os quais o trem de aterragem.

O trem de aterragem um componente essencial do avio, sendo o principal

integrante do sistema de pouso do avio, usado tanto na descolagem como na aterragem.

Um trem de aterragem consiste numa estrutura composta por um ou vrios elementos

destinada a satisfazer as exigncias do contacto do avio com o solo, sendo composto

por um amortecedor, habitualmente, alimentado por um sistema hidrulico.

Os primeiros modelos de trens de aterragem, aumentavam a resistncia

aerodinmica do aparelho, dificultando o seu avano, pelo que acabaram por ser

substitudos por modelos retrcteis, que se alojam, dobrados, no interior de

compartimentos especiais situados na fuselagem e nas asas do avio.

Usam-se dois tipos bsicos de trens de aterragem: o clssico, constitudo por um

trem principal (alojado debaixo das asas e situado aproximadamente no centro de

gravidade do aparelho), com duas rodas, e por uma terceira (patim) colocada por

debaixo da cauda, e o tipo de "triciclo", em que as duas rodas principais se situam r

do centro de gravidade e a terceira por debaixo da proa.

A utilizao de um trem principal acoplado ao nariz do avio traz assim como

vantagens:

1-Maior aplicao de foras nos freios a alta velocidade e impacto, que se atinge

durante a aterragem sem haver elevao do nariz do avio.

2-Permite uma melhor visibilidade ao piloto durante a aterragem do avio

3-Tende a evitar o levantamento do nariz do avio, movendo a localizao do CG para a

frente do trem de aterragem principal.


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Trem de Aterragem



Devido sua localizao, as foras localizadas no CG tendem a manter a

aeronave a mover-se para a frente, antes do levantamento do nariz do avio (ground-

looping).

A disposio em forma de triciclo, mencionada anteriormente, constituda por

bastantes constituintes e partes. Estes consistem em: amortecedores a leo/ar, unidades

de alinhamento das pernas principais, unidades de suporte, mecanismos de segurana e

de reteno, mecanismos de proteco da "perna" do trem, sistemas de direco da roda

do trem principal, entre outros.

Os amortecedores so unidades hidrulicas auto-abastecidas que suportam o

peso da aeronave no solo, e protegem a estrutura absorvendo e dissipando as cargas

devidas ao impacto das aterragens da aeronave.

Um tpico amortecedor pneumtico/hidrulico usa ar comprimido combinado

com fluido hidrulico, com o intuito de absorver e dissipar as cargas de choque, e

geralmente designado por "amortecedor leo-pneumtico".

Um amortecedor constitudo essencialmente por dois cilindros, com as

extremidades externas fechadas. A camara inferior sempre cheia de leo e a superior

contm ar comprimido. Existe tambm um orifcio que esta colocado entre as duas

camaras e permite uma passagem do fluido para a cmara superior durante a

compresso e o retorno durante a extenso do amortecedor.

Alguns amortecedores esto equipados com um mecanismo de restrio ou

reduo que consiste numa vlvula de recuo que se encontra no tubo para reduzir o

retrocesso durante o golpe causado pela extenso do amortecedor e para evitar que essa

extenso seja muito rpida. Isto resultar num corte do impacto no final do golpe,

evitando um possvel dano para a aeronave e, consequentemente, para o seu trem de

aterragem. Sendo que a grande maioria dos amortecedores est equipada com um eixo

fixado ao cilindro inferior com o objectivo de permitir a instalao da(s) roda(s).

Na extremidade aberta do cilindro externo existe um raspador que tem como

objectivo manter a superfcie de deslizamento do pisto (ou cilindro interno) livre de

poeiras, gelo ou neve. A maioria dos trens est ainda equipada com braos de torque

fixados aos cilindros superiores e inferior com o intuito de manter o correcto

alinhamento da roda.


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Trem de Aterragem



O trem de aterragem em estudo do tipo triciclo, com um amortecedor leo-

pneumtico.O trem vai ser projectado para a um CESSNA 150C. As suas caractersticas

gerais so:

Peso bruto mximo de

Tripulao: 1 piloto

Capacidade: 1 passageiro

rea da asa

Figura 1: Trem em anlise

Figura 2: Cessna 150 C (fonte: Majesty Aviation Inc.)


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Trem de Aterragem



1.Technical Data Package1.1.Especificao de ProdutoNorthAir, Trem de Aterragem, BRAT- 005

1.1.1. mbito do documentoA presente especificao destina-se ao equipamento NorthAir, BRAT- 005,

assim como s suas respectivas normas.

1.1.2. Documentao aplicada ao produtoA seguinte documentao aplicvel caracterizao e aceitao do produto:

Normalizao Militar: MIL-L-8552C, Landing Gear, Aircraft Shock Absorber

MIL-S-8698, Structural Design Requirements

MIL-A.8866, Airplane Strength and Rigidity- Reliability Requirements,

Repeated Loads, Fatigue and Damage Tolerance

MIL-A-8862, Airplane Strength and Rigidity, Landplane Landing and Ground

Handling Loads

MIL-C-104, Crates, Wood, Lumber and Plywood Sheathed, Nailed and Bolted

MIL-P-116, Preservation Methods

MIL-S-5002, Surface Treatments and Metallic Coating for Metal Surfaces

MIL-H-5606, Hydraulic Fluid, Petroleum Base

MIL-T-6053 - C, Tests, Impact, Shock Absorber, Landing Gear, Aircraft

MIL-A-8867, Airplane Strenght and Rigidity, Ground Tests

MIL-STD-10, Surface Roughness, Waviness


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Trem de Aterragem



Deutsches Institut fr Normung (DIN):

DIN 2391, Seamless Steel Tubes, Precision and Dimensional Tolerances

International Organization for Standardization (ISO):

ISO 8267-2:2005, Aircraft -- Tow bar attachment fittings interface

requirements

ISO 15242-1:2010, Bearings Methods of Measuring The Vibration

ISO 281:2010, Bearings - Dynamic Load Capacity and Estimated Useful Life

ISO/TR 29846:2008, Tyres, Valves and Tubes -Equivalencies for Inflation

Pressures

ISO 2768-2, Tolerances for Linear and Angular Dimensions Without

Individual Tolerance Indications

American Society for Testing and Materials (ASTM):

ASTM A646 / A646M - 06(2011), Standard Specification for Premium Quality

Alloy Steel Blooms and Billets for Aircraft and Aerospace Forgings

Normas Europeias (EN):

EN 1011-1:2009, Welding Recommendations for welding of metallic

materials Part 1: General guidance for arc welding

EN 1011-2:2009, Welding Recommendations for welding of metallic

materials Part 2: Arc welding of ferritic steels

Federal Aviation Regulation (FAR):

FAR Part 23: Airworthiness standards: Normal, utility, acrobatic and commuter

category

Federal Specifications

FED-STD-595, Colors


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Trem de Aterragem



1.1.3. Requisitos

Os componentes constituintes do trem de aterragem tm de respeitar os seguintes

requisitos:

Gerais:Tem de ter a capacidade de controlar a direco do movimento da aeronave.

Seleco de especificaes: As especificaes necessrias para servios, que no esto

especificadas, devem ser escolhidas de acordo com a norma MIL-STD-143.

Material: O material de que composto tem que ser capaz de absorver a energia

cintica e potencial, relativas ao movimento a que est sujeito. Este material deve ainda

ser o mais leve possvel e possuir resistncia corroso, diferencial trmico e s foras

de impacto a que o trem de aterragem est sujeito devido s suas condies de servio.

Os materiais utilizados devem estar devidamente especificados. Quando assim

no se verifica, os materiais devem estar de acordo com especificaes aplicveis, ou

ento, definidos em detalhe na lista de entidades.

Tem de suportar a aterragem em diversos tipos de solo, tendo em conta a

circunstncia.

Permitir o andamento do avio no solo proporcionando o conforto necessrio.

O trem de aterragem tem de suportar as imperfeies da pista de aterragem sem

entrar em deformao plstica. O trem tem de ser capaz de absorver vibraes, impactos

e o peso da estrutura sem se deformar (cerca de 10% do peso total). Outro aspecto a ter

em conta a carga suportada pelo trem auxiliar na situao de CG mais atrs, pois nesta

condio, para cargas estticas inferiores a 6% do peso bruto do avio, podero existir

dificuldades no manobramento da aeronave.

A estrutura tem de aguentar travagens violentas e suportar as elevadas foras de

tenso a que est sujeita.

O trem de aterragem tem de ter um sistema amortecedor capaz de neutralizar os

diversos tipos de choque a que a aeronave est sujeita, tem de ter portanto, uma boa

resistncia ao impacto.

Para a seleco dos pneus, mais especificamente, exigida a utilizao de umfactor de segurana de nos carregamentos aplicados nos trens.


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Trem de Aterragem



Relativamente ao trem em si, para seleccionar o modelo adequado para os trens

(principal e nariz) consideraram-se os seguintes factores: carregamento esttico mximo

do pneu (rated load); carregamento mximo de travagem (maximum braking load);

presso de trabalho e o peso do pneu.

O material de que o trem composto deve garantir fiabilidade de funcionamento

ao longo da sua vida til.

As soldaduras devem ser executadas com arco de metal blindado soldagem

(SMAW), gs de soldadura por arco metlico (GMAW), ou fluxo de soldagem a arco

com ncleo (FCAW).

Para todas as barras de ao o equivalente de carbono deve ser calculada

utilizando a composio qumica, como mostrado pela seguinte frmula: C.E =% C +%

de Mn / 6 .

Tratamento de proteco dos materiais: Os materiais utilizados na construo de

trens de aterragem esto sujeitos corroso devido s condies atmosfricas ou outras

condies normais de servio. Os trens devem ser protegidos a fim de prevenir

possveis complicaes com a sua performance/desempenho. A proteco a ser utilizada

deve ser um revestimento metlico e tratamentos de superfcie devem seguir a norma

MIL-S-5002. Assim superfcies banhadas a cdmio, (revestimento utilizado), no

devem ser sujeitas a temperaturas que excedam os 450 F.

Desenhos definio: Os desenhos devero apresentar um detalhe claro, indicando o

desenhador e caractersticas de manufactura, material aplicado, peso estimado,

especificaes necessrias e identificao do tratamento trmico. O desenho deve estar

de acordo com a norma MIL-D-70327, onde devem estar visveis as dimenses e

materiais de todos os componentes desenhados.

Os desenhos individuais devem estar numerados devidamente com o nmero

que lhe foi atribudo na lista de entidades.

Limite de carga Aplicada:O carregamento mximo aplicado aos rolamentos deve ser

escolhido pelo projectista.

O carregamento mximo aplicado sobre o trem de aterragem auxiliar quando ostraves da aeronave so accionados de 2 905,7 N.


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Trem de Aterragem



Temperaturas extremas de sujeio: O material do trem de aterragem no deve ser

exposto a temperaturas que no estejam compreendidas no intervalo de -40 C a +70 C.

Reportrio de teste: Depois do auditor completar a inspeco de pr-produo, este

deve realizar um teste de pr-produo, e fornecer trs copias a reportar a actividade em

questo bem como os resultados obtidos e concluses retiradas. De realar que os teste

da pr-produo so:

Teste do produto;

Inspeco de possveis defeitos interiores;

Inspeco de possveis defeitos de superfcie;

Vazamento de leo.

Testes: Os testes aplicados ao trem de aterragem devem seguir a norma MIL-T-6053

C relativa a testes de impacto e absoro.

Esta especificao abrange ensaios de impacto a trens de aterragem e seus constituintes,

com o intuito de obter dados acerca do comportamento deste em condies adversas.

assim inteno padronizar testes de impacto em trens de avio e providenciar

informao suficiente para permitir a avaliao do projecto de acordo com a norma MIL

-L-8SS2 e MIL -S-89S9, conforme aplicvel.

Os testes a que o trem deve estar sujeito devem ser conduzidos no trem de

aterragem completo incluindo: rodas e seus integrantes e as restantes partes estruturais

que constituem o trem de aterragem. Estes constituintes no devem ser substitudos

depois do teste ter comeado, excepto os vedantes. Contudo tambm estes no devem

falhar os testes, se assim acontecer as suas falhas devem ser investigadas e reportadas.

No contacto das rodas durante a aterragem, estas devem estar a rodar sobre si mesmas

no momento da aterragem.

Para a avaliao de servio, a estrutura deve ser sujeita presso de servio da

estrutura, e esta deve ser aumentada em incrementos de 50 por cento ou menos, at uma

presso mxima esttica de 2500 psi.

Os pneus devem ser sujeitos a uma fora igual ao peso bruto do trem.

Os ensaios referentes ao leo hidrulico devem ter as seguintes propriedades:

(a)Gravidade especfica


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Trem de Aterragem



(b) A resistncia trao

(c) alongamento final

(d) Mdulo de alongamento a 100%

O leo hidrulico deve ser sujeito a uma imerso como especificado na normaMIL-PRF-5606 por um perodo de 7 dias a 70 1 C (158 2 C). A resistncia traco, alongamento, conjunto permanente deve ser analisada.

Responsabilidade das inspeces: Salvo disposto em contrrio no contrato ou ordem

de compra, o fornecedor responsvel pela inspeco dos componentes do trem de

aterragem.

Classificao das inspeces: Os testes/anlises a trens de aterragem esto divididos

em dois grandes grupos:

- Inspeces de pr-produo;

- Inspeco de conformidade da qualidade;

De notar que para proceder inspeco do mesmo obrigatrio o

preenchimento de uma folha de inspeco (segundo a norma MIL-L-8552C).

Pr-produo:Esta especificao est estipulada para os testes de pr-produo.

1.1.4. Prescrio para garantia de qualidadeO trem de aterragem dever ser sujeito a um conjunto de ensaios com o intuito

de corroborar os requisitos estabelecidos. Esses ensaios deveram estar de acordo com a

norma MIL-A-8867. Assim sendo, os ensaios a realizar so:

- Ensaio de Impacto que viabilizem a resposta do equipamento perante

condies de aterragem;


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Trem de Aterragem



- Ensaio de Resistncia Mecnica, utilizando testes estticos simulando as

condies s quais o trem est sujeito. Atravs deste teste pretende-se optimizar

o trem, consoante os resultados obtidos;

- Ensaio trmico s temperaturas extremas de -40 C e +70 C;

- Ensaio de Frequncia, de modo a garantir que a frequncia do trem em

funcionamento no coincide com as cinco frequncias naturais do material;

- Ensaio de Fadiga, garantindo que o trem suporta um milho de ciclos sem sinais de

uma eventual fractura.

1.1.5. Preparao para expedioAps a fabricao, os diversos componentes do trem de aterragem sero

entregues aos clientes. O processo de entrega formado por vrias etapas. Assim, numa

primeira fase o material empacotado componente a componente, envolvido por

plstico bolha e esferovite numa caixa normalizada, este revestimento tem por objectivo

proteger o material de eventuais colises durante o transporte. O trem deve ainda estar

envolvido por uma pelcula com o intuito de o proteger contra a corroso. Esta pelcula

deve ser tambm prova de gorduras, gua e ser flexvel, ou seja, acompanhar a

superfcie do trem no deixando espaos com ar. Cada trem de aterragem deve estar

seguro pela base a partir de blocos de madeira e tiras de metal, a embalagem feita

numa caixa de madeira, como visvel na figura abaixo representada.

Para evitar o vazamento de leo e com o intuito de manter a presso do ar

normal, o trem de aterragem deve ser empacotado de um modo onde cargas extensas

no sejam aplicadas na embalagem.

Todos os vrtices ou zonas bicudas devero ser protegidas por uma tampa de

plstico.

Depois de os componentes que constituem o trem estarem devidamente

empacotados, a caixa dever ser selada com agrafos e fita adesiva.

O trem de aterragem ser entregue na morada desejada pelo cliente, por uma empresa

devidamente certificada para o efeito.


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Trem de Aterragem



1.1.6. Notas1.1.6.1. Fim em vista

O trem de aterragem BRAT-005, destina-se a ser utilizado como trem auxiliar daaeronave CESSNA 150C.

o principal integrante do sistema de aterragem. Este permite ao utilizador, umaboa segurana tanto na descolagem como na aterragem, proporcionando tambm umptimo conforto, j que possui um amortecedor leo-pneumtico que absorve e

neutraliza a maioria das vibraes e impactos que se possam surgir durante a aterragem.

Figura 3: Caixa de transporte


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Trem de Aterragem



1.2.Lista de EntidadesNorthAir, Trem de Aterragem, BRAT- 005

Entidade Descrio Desenho n Qtd Material Obs.NB5.0.00 TREM DE ATERRAGEM TA.00 - -

NB5.1.00 Haste Principal HP.00 1 -NB5.1.05 Cilindro Externo HP.05 1 SAE 4130, normalizadoNB5.1.10 Tampa Cilindro Externo HP.10 1 SAE 4130, normalizadoNB5.1.15 Brao Direco HP.15 1 SAE 4130, normalizadoNB5.1.20 Tubo Fixao HP.20 2 SAE 4130, normalizadoNB5.1.25 Tampa Tubo Fixao HP.25 2 SAE 4130, normalizadoNB5.1.30 Tubo Estrutural HP.30 2 SAE 4130, normalizadoNB5.1.35 Argola Fixao Principal HP.35 4 SAE 4130, normalizado

NB5.1.40 Argola Fixao Secundria HP.40 2 SAE 4130, normalizadoNB5.1.45 Argola Fixao Tesoura HP.45 2 SAE 4130, normalizadoNB5.2.00 Camisa CM.00 1 -

NB5.2.05 Tubo Externo CM.05 1 SAE 4130, normalizadoNB5.2.10 Tubo Perfurado CM.10 1 SAE 4130, normalizadoNB5.2.15 Mancal CM.15 1 CuPb15Sn, DIN1716NB5.2.20 Raspador - 1 -

NB5.3.00 Haste Deslizante HD.00 1 -NB5.3.05 Garfo HD.05 1 SAE 4130, normalizadoNB5.3.10 Pino Medidor HD.10 1 SAE 4130, normalizadoNB5.3.15 Tubo Pisto HD.15 1 SAE 4130, normalizadoNB5.3.20 Argola Fixao Inferior HD.20 2 SAE 4130, normalizadoNB5.3.25 mbolo HD.25 1 AlCuSiMn, DIN1725NB5.3.30 Junta Trica

ISO 3601 - 38,7x2,65- 2 -

NB5.3.40 Anilha ISO 7090 - 12 - 1 -NB5.3.45 Porca hexagonal

ISO 4032 M12 8- 1 -

NB5.4.00 Brao de Torque BT.00 1 -NB5.4.05 Tesoura Superior BT.05 1 SAE 4130, normalizadoNB5.4.10 Anilha ISO 7090 10 - 4 -

NB5.4.15 Parafuso cabea hexagonalISO 4016 - M10 x 50 - 8.8

- 1 -

NB5.4.20 Porca hexagonalISO 4032 - M10 - 8

- 2 -

NB5.4.25 Tesoura Inferior BT.10 1 SAE 4130, normalizadoNB5.4.30 Parafuso cabea hexagonal

ISO 4016 - M10 x 80 - 8.8- 1 -

NB5.4.35 Anilha ISO 7090 8 - 2 -NB5.4.40 Parafuso cabea hexagonal

ISO 4018 - M8 x 25 - 8.8- 1 -

NB5.4.45 Porca hexagonalISO 4032 - M8 - 8 - 1 -


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Trem de Aterragem



NB5.5.00 Roda RD.00 1 -NB5.5.05 Jante - 1 -NB5.5.10 Pneu - 1 -NB5.5.15 Veio RD.15 1 AlCuSiMn,DIN1725NB5.5.20 Separador RD.20 2 AlCuSiMn,DIN1725NB5.5.25 Rolamento Cnico ISO 355-5 - 2 -NB5.5.30 Anilha ISO 7090 12 - 2 -NB5.5.35 Parafuso cabea hexagonal

ISO 4018 - M12 x 30 - 8.8- 2 -


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Trem de Aterragem



1.3.Desenho de Conjunto


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DocuNorma

ISO 129 - 1:2004"Technical dra

DIN 406 - 12"Engineering

ASTM-F1000 "Standard

DOD - STD -100E " Militar

ISO 2768-2:1989

ISO 1302 :2002 "Geometricsurface t

Escala

Assinatura Data

Desenhador

Verificado

Aprov. Desenho

Aprov. Projecto

Aprov. Materiais

Iniciais

A.M. / P.A.

Resp. Projecto

Material:

NB5.5.00

NB5.1.00

NB5.4.00

NB5.3.00

NB5.2.00

SolidWorks Student LicenseAcademic Use Only


22/100

Trem de Aterragem


Morada: Contactos:Aeroporto Francisco S Carneiro Telf. +351 229 290 411

Pedras Rubras E-mail: [email protected]

4470 Maia - Portugal

1.4.Desenhos de Definio


23/100

NB5.1.35

NB5.1.15

NB5.1.20

30

+

0,033

0

12 13

35,5

215

Nota:

1. A soldadura dos elementos do conjunto feita de acordo com a

norma EN 1011:2009.

NB5.1.45

NB5.1.05NB5.1.30

NB5.1.40

NB5.1.25 NB5.1.10

100

95,5

Produto: NorthAir, Trem de Aterragem, BRAT- 005

Haste Principal

Entidade:

Massa: 3674,4 g

A4

Folha: 2 de 27

N Desenho:

Descrio:

Tolerancias gerais: ISO 2768 mk

Material:

DataAssinaturaIniciais

Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho

VerificadoDesenhador

Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

1:5

HP.001

NB5.1.00



24/100


Cilindro Externo

Entidade:

Massa: 1792,4 g

A4

Folha: 3 de 27

N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

1:2 NB5.1.05

HP.05 1SAE 4130, normalizado

Notas:

1. Quebra arestas a 0,1

2. Cor: Aircraft Gray 36300 FED-STD-595

3. Material normalizado a 870C

4. Decapagem qumica de acordo comPRC-5010

( )Ra 3.2 Ra 1.6

Ra 1.6

395-0 0,1

50+0,0390

4



25/100

0,02 A

A

46

5

10

Notas:





Ra 3.2


Tampa do Cilindro Externo

Entidade:

Massa: 48,5 g

SAE 4130, normalizado A4

Folha: 4 de 27

N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

2:1 NB5.1.10

HP.10 1SolidWorks Student LicenseAcademic Use Only


26/100


Brao Direco

Entidade:

Massa: 476,5 g


Folha: 5 de 27

N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

1:1NB5.1.15

HP.15 1

Ra 3.2

B0,02

PRC-50104. Decapagem qumica de acordo com


Notas:



B

135

23

20

25

10

M8x1.0

20

41



27/100

122,5

R25

42

2,5

Notas:





Ra 3.2


Tubo Fixao

Entidade:

Massa: 428,0 g

A4

Folha: 6 de 27

N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

1:1NB5.1.20

HP.20 2SAE 4130, normalizadoSolidWorks Student LicenseAcademic Use Only


28/100


Tampa Tubo de Fixao

Entidade:

Massa: 46,5 g


Folha: 7 de 27

N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

1:1NB5.1.25

HP.25 2

Notas:



3. Decapagem qumica de acordo comPRC-5010 Ra 3.2

5

39,5



29/100

110

154,5

20

2

Notas:





Ra 3.2


Entidade:

Massa: 123,0 g

A4

Folha: 8 de 27

N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

1:1NB5.1.30

Tubo Estrutural

HP.30 2SAE 4130, normalizadoSolidWorks Student LicenseAcademic Use Only


30/100


Argola Fixao Principal

Entidade:

Massa: 20,1 g


Folha: 9 de 27

N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

1:1NB5.1.35

HP.35 4

Notas:





Ra 3.2

44

3

33

0,5

8,5

R11

R21

17,2

10.4



31/100

17

28

10

Notas:





Ra 3.2


Argola Fixao Secundria

Entidade:

Massa: 45,6 g

A4

Folha: 10 de 27

N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

1:1NB5.1.40


30

R11

8,5

10

5



32/100


Argola Fixao Tesoura

Entidade:

Massa: 18,0 g

A4

Folha: 11 de 27

N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

1:1 NB5.1.45


Notas:



3. Material normalizado a 870C4. Decapagem qumica de acordo comPRC-5010

Ra 3.2

26,5

0,5

3

5

37

3

30

R11

10

82



33/100

Nota:

1. A soldadura entre o tubo perfurado ee o tubo exterior feita de acordo coma norma EN 1011:2009.

2. A montagem do mancal (NB5.2.15) no tuboexterno (NB5.2.05) feita com prensa a frio.

3. A montagem do raspador (NB5.2.20) nomancal (NB5.2.15) feita com martelo.

NB5.2.00

CM.00

NorthAir, Trem de Aterragem, BRAT- 005

Camisa

Entidade:

Massa: 948,3 g

A4

Folha: 12 de 27

N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

1:2

Produto:

1

NB5.2.10

NB5.2.15

NB5.2.05

NB5.2.20



34/100

Ra 1.6

C

0,04

0,02

C

40+0,0210

400

0,

5

4

1,

5

5

10

42+-0,0510,026


Entidade:

Massa: 440,9 g

A4

Folha: 13 de 27

N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

1:1

SAE 4130, normalizado 1

Tubo Externo

NB5.2.05

CM.05

Notas:





( )Ra 3.2 Ra 1.6



35/100

0,04

Ra 1.6

D

335

0,

1

24--0,0200,053

1

R0,8

14

3

20

20

60x

5

Notas:





5. Existem 4 filas de furos (cada uma com 15 furos)separadas entre si por 90

( )Ra 1.6Ra 3.2

0,02 D


Entidade:

Massa: 187,8 g

A4N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

1:2

1

Tubo Perfurado

CM.10

NB5.2.10

Folha: 14 de 27

SAE 4130, normalizadoSolidWorks Student LicenseAcademic Use Only


36/100

Ra 1.6

E0,4

E

40++

0,0350,022

33,

5

6

2

10

42+0,0390 4

28 ++0,0410,020


Entidade:

Massa: 219,6 g

A4N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

1: 1

1

Mancal

NB5.2.15

CM.15

Folha: 15 de 27

CuPb15Sn, DIN 1716

Notas:



3. Decapagem qumica de acordo com

PRC-5010

( )Ra 3.2 Ra 1.6



37/100


Haste Deslizante

Entidade:

Massa: 4617,4 g

A4

Folha: 16 de 27

N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

1:5 NB5.3.00

HD.00 1

Nota:

1. As argolas de fixao inferior (NB5.3.40) so soldadas ao garfo deacordo com a norma EN 1011:2009.

2. A montagem do mbolo (NB5.3.35) no tubo pisto (NB5.3.15) feitacom prensa a frio.

NB5.3.40

NB5.3.15

NB5.3.45

NB5.3.4062+0,0460

NB5.3.25

NB5.3.10

NB5.3.30

NB5.3.05

40



38/100

138+0,2200

300

210

81

,5

100

24

M12

6

Notas:





5. O furo roscado (M12) localiza-se no centro da placa superior

Ra 3.2


Garfo

Entidade:

Massa: 4048,7 g

A4

Folha: 17 de 27

N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

1:5

HD.05

NB5.3.05

1Quantidade:

SAE 4130, normalizado

150

80

20

R24



39/100

0.1

2

45

0,

1

91,50

M1215


Pino Medidor

Entidade:

Massa: 179,4 g


Folha: 18 de 27

N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

1:2 NB5.3.10

HD.10 1

Notas:





Ra 1.6



40/100

0,04

28 -00,013

M12

300

0,

1

24+0,0330

Notas:





Ra 1.6


Tubo Pisto

Entidade:

Massa: 293,1 g

A4

Folha: 19 de 27

N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

1:2 NB5.3.15

HD.15 1SAE 4130, normalizadoSolidWorks Student LicenseAcademic Use Only


41/100

2

12

0,

5 2

2


Entidade:

Massa: 23,3 g


Folha: 20 de 27

N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

2:1

Argola Fixao Inferior

NB5.3.20

HD.20 2

Notas:



3. Material normalizado a 870C4. Decapagem qumica de acordo comPRC-5010

Ra 3.2

20

10



42/100

( )

Notas:1. Quebra arestas a 0,1



4. As superfcies exteriores laterais tm rugosidade de 1.6

Ra 3.2 Ra 1.6


mbolo

Entidade:

Massa: 49,6 g

AlCuSiMn, DIN 1725 A4

Folha: 21 de 27

N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

1:1NB5.3.25

HD.25 1

Ra 1.64x45

30

7

3,

55

28--0,0180,031

40--0,0250,064



43/100


Entidade:

Massa: 567.9 g

A4

Folha: 22 de 27

N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

2:1

Brao de Torque

NB5.4.00

BT.00 1

NB5.4.45

NB5.4.05

NB5.4.10 NB5.4.15

NB5.4.20 NB5.4.30

NB5.4.35

NB5.4.40

NB5.4.25



44/100

10

8

R10

R10

20

135

0,

5

2

Notas:


2. Cor: Aircraft Gray 36300 FED-STD-5953. Material normalizado a 870C


Ra 3.2


Entidade:

Massa: 112,6 g

A4

Folha: 23 de 27

N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

1:1

SAE 413,normalizado

NB5.4.05

Tesoura Superior

BT.05 1

0.06 F

F30

--0,0400,092

2

18

15

10

25

8--0,0250,047

80

20

2

45

80



45/100

0.06 G

G

20

45

85

16

25

62--0,0600,106

22

75,5

20

8+0,0220


Entidade:

Massa: 134,5 g

SAE 4130,normalizado A4N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

1:1

1

Folha: 24 de 27

NB5.4.25

Tesoura Inferior

BT.10

Notas:





Ra 3.2

1

35

0,

5

8

R10

10

R10

20

2



46/100

NB5.5.05

NB5.5.15

NB5.5.25NB5.5.20

1

1:5NB5.5.00

NorthAir, Trem de Aterragem, BRAT- 005

Roda

Entidade:

Massa: 8682,3 g

A4

Folha: 25 de 27

N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

Produto:

RD.00

NB5.5.10



47/100

Veio

Entidade:

Massa: 117,2 g

A4

Folha: 26 de 27

N Desenho:

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

1:1


AlCuSiMn, DIN 1725

NB5.5.15

RD.15 1

Notas:


2. Cor: Aircraft Gray 36300 FED-STD-5953. Decapagem qumica de acordo comPRC-5010

Ra 1.6

0,04

20--0,0200,053

30

150

24

M12



48/100

Ra 1.6

55

33,

5

20+0,0330 2

R2

( )

Notas:




Ra 3.2 Ra 1.6


Separador

Entidade:

Massa: 23.9 g

A4

Folha: 27 de 27

Descrio:


Material:


Escala:Acabamento:

Aprov. Materiais

Aprov. Projecto

Aprov. Desenho


Resp. Projecto

A.M. / P.A.

Quantidade:

1:1

AlCuSiMn, DIN 1725 2N Desenho:

RD.20

NB5.5.20



49/100

Trem de Aterragem



ANEXOS


50/100

Trem de Aterragem



ANEXO A

Pr - Dimensionamento do

Trem de Aterragem


51/100

Trem de Aterragem



A.1 Localizao e Carregamentos Estticos

Para determinar a localizao do trem de aterragem auxiliar necessrioconhecer os limites, impostos pelo fabricante, para a posio do centro de gravidade(CG) do avio (Figura 4).

Figura 4: Limites da posio do CG (fonte: manutencaodeaeronaves.eng.br)

A posio do CG dada em relao a um plano de referncia (datum). O factode a posio do CG poder variar entre uma determinada gama de valores possibilita quese coloque ou remova bagagem e/ou combustvel do interior do avio.

O CG nunca dever estar fora dos limites impostos, pois nesse caso aestabilidade e o controlo do avio so fortemente afectados.

De acordo com o certificado 3A19 da Federal Aviation Administration(FAA), oCG do CESSNA 150C encontra-se entre e do plano de referncia,estando este localizado junto ao pra-brisas da aeronave, conforme ilustrado na figuraseguinte.

Figura 5: Centros de gravidade: Frente (FCG) e Trs (TCG)

Segundo Currey (1988) a localizao longitudinal do trem de aterragemprincipal determinada a partir de duas rectas:


52/100

Trem de Aterragem



1. Recta traada a partir do TCG formando um ngulo de com a vertical.2. Recta tangente cauda da aeronave com uma inclinao compreendida entre

a .A interseco das duas rectas determina o ponto de contacto dos pneus com o

solo. Assim:

Figura 6: Localizao do trem principal

O trem de aterragem auxiliar dever estar localizado de tal forma que, com o CGlocalizado na posio mais frente (FCG), suporte entre - do peso bruto doavio.

Do certificado da FAA verifica-se que o CESSNA 150C possui um peso brutomximo de . Admitindo que o trem de aterragem auxiliarsuporta, na situao de CG localizado mais frente, do peso bruto da aeronave1,vem:

Mximo carregamento esttico no trem auxiliar: Mnimo carregamento esttico no trem principal:

Pela equao do equilbrio possvel determinar a posio do trem auxiliar:

1Admite-se a situao mais desfavorvel do ponto de vista do trem auxiliar.


53/100

Trem de Aterragem



Figura 7: Carregamentos estticos (CG mais frente)

Desta forma so conhecidas as posies dos trens de aterragem (principal e

auxiliar):

Figura 8: Localizao dos trens de aterragem

Outro aspecto a ter em conta a carga suportada pelo trem auxiliar na situaode CG mais atrs, pois nesta condio, para cargas estticas inferiores a 6% do pesobruto do avio, podero existir dificuldades no manobramento da aeronave. Segue-se averificao dos carregamentos estticos na situao de CG mais atrs.

Figura 9: Carregamentos estticos (CG mais atrs)


54/100

Trem de Aterragem



Atravs das equaes do equilbrio:

Resolvendo o sistema:

Mnimo carregamento esttico do trem auxiliar: Mximo carregamento esttico do trem principal: Nesta condio o carregamento sobre o trem auxiliar corresponde a 15% do peso brutodo avio. Conclui-se que a localizao dos trens respeita todas as exigncias acimamencionadas.

A.2 Pneus

Segundo a norma MIL-T-5041 verifica-se que para o CESSNA 150 C deveroser utilizados pneus do tipo III. Estes pneus apresentam como principal caracterstica abaixa presso que permite um maior amortecimento e maximizar a vida til do prpriopneu.

Os pneus devero ter as seguintes caractersticas:

Tabela 1: Caractersticas exigidas

Dimetro Externo 330 mmDimetro Pneu 100 mm

Largura Mxima da Seco Transversal 130 mm

Assim, de acordo com a norma, os pneus tero a designao: Type III- 330 -130 100.

Com o passar do tempo e com a utilizao os pneus sofrem deformaes quelevam, em mdia, a um aumento de em largura e em dimetro. Os pneuscrescem em tamanho sob influncia de foras centrfugas, sendo que este crescimentodepende da velocidade mxima de operao do pneu sobre o solo.

Na figura seguinte, a trao interrompido, visvel a deformao tpica sofridapelos pneus.


55/100

Trem de Aterragem



Figura 10: Deformao e folgas de pneus (fonte: MIL-STD-878B)

Na norma so fornecidas expresses que permitem determinar as diferentes

dimenses apresentadas na Figura 10:

(1) (2) (3) (4) (5) (6)Onde:Factor de crescimento da largura: Factor de crescimento da altura:

As folgas da largura e radial , podem ser calculadas atravs dasseguintes expresses:

(7)

(8)

Conhecidas as folgas, determina-se de seguida a distncia mnima s partes daestrutura adjacentes ao pneu:

(9)

(11)

(10)


56/100

Trem de Aterragem



No dimensionamento do garfo (NB5.3.05) sero tidas em considerao asdistncias mnimas calculadas (ver anexo G).

A.3 Cargas no Solo

Anteriormente calcularam-se as cargas estticas que actuam sobre o trem deaterragem, isto , as cargas actuantes quando o avio est em repouso no solo.

Nesta seco o objectivo a determinao das cargas que actuam sobre tremauxiliar quando este atinge o solo. O clculo destas cargas ser feito segundo a FAR

Part 23, subparte C Estrutura, e considerando o centro de gravidade na posio mais frente.

Para o clculo considera-se apenas a situao de pouso nivelado, ou seja, asituao onde existe um toque simultneo das trs rodas com o solo havendo reacesinclinadas (FAR Part 23 479 (2)(i)).

Nota: apenas nesta situao de aterragem existem cargas sobre o trem auxiliar (FARPart 23 Apndice C).

De acordo com a norma FAR Part 23, Apndice C, para pouso nivelado (Figura11):

(12) (13)

(14)Onde:

W Peso bruto do avio K Pela FAR Part 23, Apndice C (nota 1), para avies com peso bruto at 3 000 libraseste factor toma o valor . Pela FAR Part 23, 725 (b) este factor no dever ser superior a . Factor de carga de inrcia no CG do avio. Segundo a FAR Part 23, 473 (g), nopode ser menor que

.

- Distncias indicadas na Figura 11 .


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Trem de Aterragem



Figura 11: Reaces no trem de aterragem auxiliar (Adaptado de: FAR Part 23 Apndice C)

Conforme a norma FAR Part 23, Apndice C:

(15)Assim:

Com recurso trigonometria determinam-se as distncias a e b.

Figura 12: ngulo

Na Figura 12:

J Distncia na vertical entre o solo e o centro de gravidade. Admite-se .RR Raio do pneu. Da tabela 1, . Distncia entre o FCG e o trem de aterragem principal. De acordo com o calculadoem A.1: .O ngulo e a distncia X so dados por:


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(16)

(17)

Substituindo:

Na Figura 13, o ngulo a soma dos ngulos e calculados atrs.

Figura 13: Distncia b'

A distncia b pode ser obtida por:

(18)Logo:

A distncia d (Figura 14) igual:

(19)Ento:

Como , retira-se:


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Figura 14: Distncia d'

Substituindo em (13) e (14), vem:

A norma FAR Part 23 303, recomenda a utilizao de um factor de segurana

de sobre as cargas que actuam sobre o trem de aterragem, logo: Sendo a resultante:

A.4 Amortecedor

A.4.1 Deslocamento

O deslocamento vertical do amortecedor ser determinado com base navelocidade vertical durante a aterragem e no factor de reaco.

O carregamento mximo aceitvel pela estrutura do trem de aterragem auxiliarcompreende o carregamento esttico mais a reaco dinmica. Quando estecarregamento dividido pelo carregamento esttico, obtm-se o factor de reaco .Segundo a norma FAR Part 23, para avies de pequeno porte, este factor deve estarcompreendido entre 2 e 3.

O clculo do deslocamento do amortecedor baseia-se no princpio da

conservao de energia:


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(20)E. Pneus E. Estrutura E. Cintica E. Potencial

Sendo , obtm-se: (21)

Onde: Deformao esttica do pneu .

Deslocamento vertical do amortecedor

.

Eficincia do pneu. Assume-se . Eficincia do amortecedor. Para uma amortecedor leo-hidrulico assume-se . Factor de reaco. Admite-se . Sustentao .- Peso do avio . Velocidade vertical .A deformao dinmica do pneu, isto , a deformao sofrida pelo pneu no

momento do impacto com o solo pode ser determinada a partir do baco da Figura 15.

Figura 15: Pneu tipo III: Deformao vs Carga Esttica (Adaptado de: Pazmany (1983))

Logo, .Durante o voo, o vento ao fluir numa determinada direco em relao ao avio

produz sobre este uma fora aerodinmica. Esta fora pode ser decomposta em duas


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componentes: a sustentao e o arrasto. Para alm destasforas, actuam ainda sobre o avio o peso e a fora detraco (Figura 16).

A sustentao produzida pela asa e tem afinalidade de levantar o avio. A sustentao s ocorrequando o avio se desloca para frente e atinge umadeterminada velocidade.

De acordo com a norma FAR Part 23, no momento do contacto dos pneus comoo solo, a sustentao igual ao peso do avio e, portanto, o factor igual a 1.

A especificao FAR Part 23 - 473 recomenda uma velocidade vertical durante aaterragem entre e . Para o clculo desta velocidade a norma fornece aseguinte expresso:

(22)

Em que: rea da asa

Logo:

Substituindo em (21), vem:

Por uma questo de segurana considera-se um deslocamento mximo de

.

A.4.2 Posies e Carregamento

Para qualquer trem de aterragem existem trs posies/condies fundamentais:

1. Esttico: quando o avio se encontra em repouso no solo.2. Comprimido: no momento do contacto do trem com o solo.3. Estendido: quando o avio se encontra no ar.

Figura 16: DCL de avio (fonte: Univ. So Carlos)


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Os parmetros destas condies podem ser determinadas assumindo-se que:

1. Apenas o ar sofre alterao do seu volume, ou seja, o fluido hidrulico considerado incompressvel.

2. Ar comporta-se como um gs perfeito e as compresses so isotrmicas.3. O deslocamento esttico aproximadamente do deslocamento total.4. Para avies de pequeno porte, a presso do ar na posio esttica

aproximadamente e as relaes entre os carregamentos e pressesso as seguintes:

Esttico para Estendido: Comprimido para esttico:

Tabela 2: Dados do trem auxiliar

CarregamentoEsttico

Presso do ArPosio

Esttica

DeslocamentoMximo

RelaoEsttico para

Estendido

RelaoComprimido para

Esttico

Nota:nos clculos seguintes utilizam-se os seguintes ndices e, se cque correspondem,respectivamente, s posies estendido, estticoe comprimido.

De acordo com os dados determinados anteriormente, temos:

Carregamento2

2Corresponde fora exercida pelo ar sobre o leo.


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Presso do Ar

Nota:de acordo com a norma FAR Part 23 a presso na condio estendida no deveser inferior a (verifica-se). Da norma MILL8552C 3.19.2, a presso nacondio esttica no deve ser superior a (verifica-se!).

Dimenses do mbolo/Cilindrorea:

Dimetro:

Volume Deslocado

Volume do Ar Estendido

Pela equao dos gases perfeitos:

(23)Sendo , fica:

(24)


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Assim:

EstticoPela equao dos gases perfeitos:

(25)Logo:

Comprimido

Deslocamento Esttico

Tabela 3: Condies do trem auxiliar

A.5 Camisa

Do ponto anterior sabe-se que:

1. O ar, na posio estendido, ocupa um volume de .2. O cilindro tem uma rea de .

Na posio estendido, o ar preenche um comprimento de:

Condio Presso Volume do ar Carregamento DeslocamentoEstendido Esttico

Comprimido


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(26)Logo,

Nota:de forma anloga, na condio comprimido o ar preenche .Durante o funcionamento do amortecedor ocorre a formao de espuma (de

leo) que poder prejudicar o fluxo de leo atravs do orifcio. Para evitar estaperturbao a MIL-L-8552 3.5.11 recomenda que, na condio estendido, o nvel deleo esteja no mnimo acima do orifcio.

O comprimento mnimo do tubo perfurado (NB5.2.10) dado por (Figura 17):

(27)Ento, . No projecto considera-se e .

Figura 17: Representao esquemtica da camisa

De acordo com o calculado anteriormente o tubo externo ter um dimetro de

A.6 Cilindro Externo e Tubo Pisto

A MIL-L-8552 exige que a distncia entre as extremidades dos batentes nopode ser menor que vezes o dimetro externo do mbolo (Figura 18)


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Figura 18: Sobreposio (Adaptado de Currey (1983))

Ento:

Desta forma, o comprimento mnimo do tubo pisto (NB5.3.15) igual a:

(28)Ou seja, . No projecto utiliza-se .

Evidentemente, o comprimento do cilindro externo (NB5.1.05) ter de sersuperior aos comprimentos determinados tanto para a camisa como para o tubo pisto.Para o projecto considera-se

.

A.7 Pino medidor

De acordo com a norma MIL-L-8552C 3.5.6:

1. O eixo do pino medidor dever ser paralelo ao eixo do cilindro interno.No projecto, admite-se uma tolerncia de .

2. O pino medidor dever ser concntrico com o orifcio.No projecto, admite-se uma tolerncia de .

3. Ao longo do deslocamento do trem S poder existir contacto entre o pinomedidor e o orifcio, desde que no existam danos nos componentes.

No trem projectado, como se destina a uma aeronave de pequeno porte, com oobjectivo de diminuir o desgaste dos componentes dimensiona-se o pino

medidor para que este no contacte com o orifcio.


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ANEXO B

Simulaes

Estticas


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B.1 Clculos Preliminares

Admite-se que o trem se encontra instalado conforme a Figura 19.

Figura 19: Trem auxiliar

Para as simulaes consideram-se os carregamentos determinados em A.3 (e

). Decompondo essas foras segundo as direces perpendicular (y) e paralela (x) ao

eixo do trem, vem:

(29) (30)

Substituindo:

Neste anexo sero realizadas simulaes apenas em trscomponentes: haste principal, garfo e veio. Estes componentes

so os mais solicitados nas condies normais de funcionamento

do trem.

Figura 20: Componentes Fx e Fy


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B.2 Haste Principal

Realizaram-se trs ensaios estticos a diferentes temperaturas: , e.A fora perpendicular ao eixo do trem - - foi deslocada do seu ponto de

aplicao para o ponto A, como tal foi adicionado um binrio de momento igual aomomento de em relao ao ponto A, i.e., .

Figura 21: Fora-binrio equivalente

Desta forma, na simulao, aplicou-se: Carga de na tampa do cilindro externo (NB5.1.10); Carga de na extremidade inferior do cilindro externo (NB5.1.05); Momento de na extremidade inferior do cilindro externo

(NB5.1.05);

Fixou-se a haste principal nas argolas de fixao principal e secundria.

Figura 22: Cargas aplicadas na haste principal Pontos de fixao da haste principal


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Morada:Aeroporto Francisco S Carneiro Pedras Rubras 4470 Maia - Portugal

Tabela 4: Simulaes estticas em Solidworks: Haste principal

Temperatura Tenso Equivalente de Von Mises [MPa] Deslocamento Resultante [mm] Fac

-40 C

25 C

70 C

Nota:a deformao da haste principal est ampliada 600 vezes.


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Tabela 5: Simulaes estticas em ANSYS: Haste principal


-40 C

25 C

70 C


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Tabela 6: Haste Principal - Resultados das Simulaes.

Da tabela 6 conclui-se que, apesar de no possuir o maior deslocamentomximo, a situao mais crtica a , pois apresenta um coeficiente de seguranade

. No ensaio a

o coeficiente de segurana obtido atravs do ANSYS

inferior ao permitido pela norma FAR Part 23, no entanto, em Solidworks obtm-se umcoeficiente de segurana superior. De um modo geral, os valores obtidos atravs dosdois softwares so semelhantes.

B.3 Garfo

Realizaram-se trs ensaios estticos a diferentes temperaturas: , e.Admitiu-se que a carga axial inteiramente transmitida ao garfo. Fixou-se o garfonos furos do veio (NB5.5.15) conforme a figura seguinte.

Figura 23: Pontos de fixao do garfo

Foi aplicada a carga de na rea delimitada pelo tubo do pisto (NB5.3.15)

Figura 24: Carga aplicada no garfo

Temperatura

Mxima Tenso

Equivalente Von Mises Deslocamento

Mximo

Coeficiente de

Segurana Mnimo

Solidworks ANSYS Solidworks ANSYS Solidworks ANSYS-40 448,5 557,4 0,064 0,097 1,6 1,325 148,7 133,8 0,039 0,058 4,8 5,370 344,4 332,7 0,072 0,070 2,1 2,2


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Tabela 7: Simulaes estticas em Solidworks: Garfo

Temperatura Tenso Equivalente de Von Mises [MPa] Deslocamento Resultante [mm] Fa

-40 C

25 C

70 C

Nota:a deformao do garfo est ampliada 40 vezes.


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Tabela 8: Simulaes estticas em ANSYS: Garfo


-40 C

25 C

70 C


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Tabela 9: Garfo - Resultados das Simulaes

Da tabela 9 verifica-se que a situao mais crtica a , apresentando ummaior deslocamento e um coeficiente de segurana de e . Conclui-se que o garfoest correctamente dimensionado para os carregamentos e condies especificadas.

B.4 Veio

Realizaram-se trs ensaios estticos a diferentes temperaturas: , e.Admitiu-se que a carga axial inteiramente transmitida ao veio, tendo esta o

sentido de baixo para cima, com o intuito de tornar o ensaio o mais realista possvel.

Fixou-se o veio nas extremidades devido a este estar contido numa fraco de6mm pelo garfo (NB5.3.05) e seguro pelos restantes componentes que constituem aroda. A fixao foi assim feita como mostra a figura 25.

Figura 25: Pontos de fixao do veio

Foi aplicada a carga de na rea entre os apoios. (Erro! A origem dareferncia no foi encontrada.).

Figura 26: Carga aplicada no veio

Temperatura

Mxima Tenso

Equivalente Von Mises

Deslocamento Mximo Coeficiente deSegurana Mnimo



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Tabela 10: Simulaes estticas em Solidworks: Veio

Temperatura Tenso Equivalente de Von Mises [MPa] Deslocamento Resultante [mm]

-40 C

25 C

70 C

Nota:a deformao do veio est ampliada 50 vezes.


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Tabela 11: Simulaes estticas em ANSYS: Veio

Temperatura Tenso Equivalente de Von Mises [MPa] Deslocamento Resultante [mm]

-40 C

25 C

70 C


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Tabela 12: Veio - Resultados das Simulaes

Da anlise da tabela anterior conclui-se que, mais uma vez, a condio maisdesfavorvel verifica-se a . Ainda assim, o coeficiente de segurana obtido superior ao exigido pela norma FAR Part 23, o que garante o correcto funcionamento do

veio para o carregamento e condies especificadas.

Temperatura

Mxima Tenso

Equivalente Von Mises

Deslocamento Mximo Coeficiente deSegurana Mnimo



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ANEXO C

Estudo de Fadiga


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C-1 Estudo de Fadiga

Os ensaios de fadiga foram realizados para as condies mais severas defuncionamento que ocorrem a (-40C), isto , quando se verifica um menor coeficientede segurana para a carga aplicada. Garantido a funcionalidade nestas condies,garante-se para todas as outras.

Para a simulao definiu-se um milho de ciclos (mximo permitido pelosoftware) e verificou-se se a estrutura resiste ao ensaio.

Como o Solidworks no possui informao relativa curva SN do materialutilizado (SAE 4130), considerou-se a curva ASME para aos austenticos.

Seguem-se os resultados obtidos.


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Da figura anterior verifica-se que o factor de carga , em todos os elementos,superior a um. Conclui-se que as peas resistem fadiga provocada peloscarregamentos.

Figura 27: Ensaios de fadiga


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ANEXO D

Estudo de Vibrao


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D1- Estudo de Vibrao

Na simulao de frequncia, foram escolhidas pelo software 5 frequnciascrticas naturais para cada pea do conjunto a ensaiar.

Este estudo importante para determinar quais as frequncias a que as peas nopodero, em caso algum, estar sujeitas. Se uma pea for submetida a uma das suasfrequncias naturais entrar em ressonncia e ir fracturar.

Desta forma, nas condies normais de funcionamento, as peas ensaiadas nuncapodero estar submetidas a nenhuma das frequncias calculadas pelo software.

Os acessrios de fixao e as cargas no sero considerados na anlise de frequncia,dado que estamos interessados nas frequncias naturais de cada pea sem restries esem carga.

Apresentam-se de seguida as frequncias crticas obtidas e os respectivosdeslocamentos.

Tabela 13: Estudo de vibrao: frequncias naturais

Haste Principal

Frequncias Naturais [Hz]

680,3 685,3 946,2 981,4 1092,2Garfo 53,2 221,1 261,9 436, 3 519,1Veio 12465,0 12973,5 5351,9 5356,1 12465,0


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Tabela 14: Estudo de Vibrao

Elemento Frequncias Naturais [Hz]680,3 685,3 946,2 981,4

Haste Principal

53,2 221,1 261,9 436, 3

Garfo

5292,3 5293,7 12522,2 12860,1

Veio


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ANEXO E

Estudo de Impacto

5/27/2018 Projecto Final Trem

projecto final trem de aterragem (novo)

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