instituto federal fluminense campus campos...

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INSTITUTO FEDERAL FLUMINENSE CAMPUS CAMPOS-CENTRO

GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIA EM MANUTENÇÃO INDUSTRIAL

JADE DE OLIVEIRA AQUINO MATHEUS DA SILVA BRASIL

CONTROLES DE VIBRAÇÕES DO HELICÓPTERO S-76 SISTEMA HUMS E AMORTECEDORES DE VIBRAÇÃO

CAMPOS DOS GOYTACAZES - RJ 2018

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Trabalho de conclusão de curso apresentado ao curso de Tecnologia em Manutenção Industrial do Instituto Federal Fluminense Campus Campos-Centro como requisito à obtenção do grau de Tecnólogo em Manutenção Industrial.

Orientador: Flávio Nassur Espinosa

CAMPOS DOS GOYTACAZES - RJ

2018

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Trabalho de conclusão de curso apresentado ao curso de Tecnologia em Manutenção Industrial do Instituto Federal Fluminense Campus Campos-Centro como requisito à obtenção do grau de Tecnólogo em Manutenção Industrial.

Campos dos Goytacazes, 25 de junho de 2018.

BANCA EXAMINADORA

_____________________________________ Prof. Flávio Nassur Espinosa, M.Sc. - Orientador

Instituto Federal Fluminense Campus Campos-Centro

_____________________________________ Prof. Elizeu, de Farias de Oliveira, M.Sc.


_____________________________________ Prof. Clébio de Azevedo Santos, M.Sc.


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Dedico este trabalho a todos que

contribuíram direta ou indiretamente em

minha formação acadêmica.

5

RESUMO

Este trabalho de conclusão de curso busca apresentar os amortecedores de

vibrações, bem como a importância de uma correta manutenção preditiva e análise

de vibração no helicóptero Sikorsky S-76, com a utilização do Sistema de

Monitoramento da Saúde e Uso (HUMS), modelo VXP, diagnosticando e auxiliando

na constatação de discrepâncias. Através desse sistema são gerados diagnósticos

diários sobre as condições de vibração da aeronave, baseados nas frequências dos

seus principais componentes. Também são apresentados os principais componentes

e funções do helicóptero, fontes comuns de vibração e ajustes de vibração.

O sistema HUMS ganha cada vez mais espaço em todas as áreas, devido à sua

eficiência na coleta de dados para auxiliar a garantia da segurança, confiabilidade e

disponibilidade.

Palavras-Chave: Helicópteros, Manutenção Preditiva, Sistema HUMS, Análise de

Vibração.

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ABSTRACT

This course conclusion project seeks to present vibration dampers, as well as the

importance of correct predictive maintenance and vibration analysis in the Sikorsky S-

76 helicopter, using the Health and Usage Monitoring System (HUMS), model VXP,

diagnosing and assisting in the verification of discrepancies. Throught this system,

daily diagnoses are generated on the vibration conditions of the aircraft, based on the

frequencies of this main components and functions of the helicopter, common sources

of the vibration and vibration adjustments.

The HUMS system is gaining more space in all areas, due to its efficiency in data

collection to help ensure security, reliability and availability

Keywords: Helicopter, Predictive Maintenance, HUMS, Vibration Analysis

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LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 - RÉPLICA DO ORNITÓPTERO DE DA VINCI ....................................... 19

FIGURA 2 – RÉPLICA DO HELICÓPTERO DE PAUL CORNU ............................... 20

FIGURA 3 – SPAD VII ............................................................................................... 21

FIGURA 4 - RÉPLICA DO P-47D-40RA THUNDERBOLT ........................................ 22

FIGURA 5 - BOEING 707 .......................................................................................... 23

FIGURA 6 - SIKORSKY S-76 .................................................................................... 24

FIGURA 7 - FORÇAS QUE ATUAM NA AERONAVE ............................................... 31

FIGURA 8 - VELOCIDADE E PRESSÃO NO AEROFÓLIO ...................................... 32

FIGURA 9 - ÂNGULO DE INCIDÊNCIA E DE ATAQUE ........................................... 32

FIGURA 10 - CONTROLE DE VOO E SUAS FUNÇÕES BÁSICAS ......................... 34

FIGURA 11 - COLETIVO........................................................................................... 34

FIGURA 12 - CÍCLICO. ............................................................................................. 35

FIGURA 13 – PEDAIS ............................................................................................... 36

FIGURA 14 - MANETE DE POTÊNCIA .................................................................... 36

FIGURA 15 - CAIXAS DE ENGRENAGEM, EIXO DE TRANSMISSÃO E TURBINAS.

............................................................................................................................ 37

FIGURA 16 - ROTOR DE PRINCIPAL ...................................................................... 38

FIGURA 17 - ROTOR DE CAUDA ............................................................................ 39

FIGURA 18 - ENGRENAGENS E ACIONAMENTOS ............................................... 40

FIGURA 19 - CAIXA DE ENGRENAGENS PRINCIPAL E OS PRINCIPAIS

COMPONENTES QUE ESTÃO ACOPLADOS A MESMA ................................. 41

FIGURA 20 - LOCALIZAÇÃO DAS TURBINAS NA AERONAVE E SEUS

PRINCIPAIS COMPONENTES .......................................................................... 42

FIGURA 21 - CABEÇA E UMA DAS PÁS DO ROTOR PRINCIPAL ......................... 46

FIGURA 22 - ROTOR DE CAUDA E CONJUNTO DE PÁS ...................................... 47

FIGURA 23 – VISTA EXPANDIDA DOS 2 AMORTECEDORES DE VIBRAÇÃO

BIFILIAR ............................................................................................................. 49

FIGURA 24– PESO DO AMORTECEDOR DE VIBRAÇÃO BIFILIAR ...................... 50

FIGURA 25 – DESENHO ESQUEMÁTICO DO PESO DO BIFILAR ......................... 51

FIGURA 26 - AMORTECEDOR DE VIBRAÇÃO LATERAL E SUA LOCALIZAÇÃO 53

FIGURA 27 – PESOS E COMPARTIMENTO DO AMORTECEDOR DE VIBRAÇÃO

VERTICAL .......................................................................................................... 54

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FIGURA 28 - DIAGRAMA DA LOCALIZAÇÃO DOS SENSORES DA AERONAVE . 56

FIGURA 29 – ACELERÔMETRO .............................................................................. 57

FIGURA 30 - ACELERÔMETRO PARA ALTA TEMPERATURA UTILIZADO NAS

TURBINAS .......................................................................................................... 57

FIGURA 31 - VELOCÍMETRO ................................................................................... 58

FIGURA 32 - PICKUP MAGNÉTICO ......................................................................... 58

FIGURA 33 - UNIDADE DE AQUISIÇÃO, LOCALIZADO NO COMPARTIMENTO DO

BAGAGEIRO ...................................................................................................... 59

FIGURA 34 - UNIDADE DE EXIBIÇÃO E CARTÃO ................................................. 60

FIGURA 35 - CONECTOR E CABO, LOCALIZADO NA PARTE SUPERIOR DA

CABINE DE COMANDO ..................................................................................... 60

FIGURA 36 - ANÁLISE DE VIBRAÇÃO DA AERONAVE ......................................... 62

FIGURA 37 - PROCEDIMENTO DE AJUSTE PARA VOOS DE VIBRAÇÃO ........... 63

FIGURA 38 – DADOS COLETADOS DO HUMS – VXP. .......................................... 64

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LISTA DE TABELAS

TABELA 1 – FREQUÊNCIA DE COMPONENTES DINÂMICOS .............................. 52

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LISTA DE SIGLAS

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

ABRAMAN Associação Brasileira de Manutenção e Gestão de Ativos

ANAC Agência Nacional de Aviação Civil

CG Centro de Gravidade

DAU Data Aquisiton Unit

HTA High Temperature Accelerometer

HUMS Health and Usage Monitoring System

IPS Inch per second

MCC Manutenção Centrada em Confiabilidade

NBR Norma Brasileira

RBAC Regulamento Brasileiro de Aviação Civil

RCM Realibility Centered Maintenance

RPM Rotação por minuto

SERIPA Serviço Regional de Prevenção e Investigação de

Acidentes Aeronáutico

TMEF Tempo Médio Entre Falhas

TMPR Tempo Médio Para Reparo

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO .............................................................................................. 14

1.1 INTRODUÇÃO AO ASSUNTO ................................................................... 15

1.2 APRESENTAÇÃO ...................................................................................... 16

1.3 OBJETIVO .................................................................................................. 16

1.4 DELIMITAÇÕES ......................................................................................... 16

1.5 JUSTIFICATIVA ......................................................................................... 17

1.6 METODOLOGIA ......................................................................................... 17

1.7 ESTRUTURA DO TRABALHO ................................................................... 17

2. HISTÓRIA DA AVIAÇÃO ............................................................................. 19

2.1 O INÍCIO DA AVIAÇÃO .............................................................................. 19

2.2 PRIMEIRA GUERRA MUNDIAL (1914 - 1918) .......................................... 20

2.3 A “ERA DE OURO DA AVIAÇÃO” (1918 - 1939) ....................................... 21

2.4 SEGUNDA GUERRA MUNDIAL (1939 - 1945) .......................................... 22

2.5 PRIMEIRA ERA COMERCIAL (1945 - FINAL DA DÉCADA DE 1970) ...... 23

2.6 SEGUNDA ERA COMERCIAL (DÉCADA DE 1980 - DIAS ATUAIS) ........ 24

3 CONCEITOS DE MANUTENÇÃO ................................................................ 25

3.1 MANUTENÇÃO .......................................................................................... 25

3.1.1 MANUTENÇÃO CORRETIVA ................................................................. 25

3.1.2 MANUTENÇÃO PREVENTIVA ............................................................... 26

3.1.3 MANUTENÇÃO PREDITIVA ................................................................... 27

3.1.4 ENGENHARIA DA MANUTENÇÃO ........................................................ 27

3.1.5 RCM ........................................................................................................ 28

3.2 MANUTENIBILIDADE ................................................................................ 28

3.3 FUNÇÃO .................................................................................................... 28

3.4 DEFEITO .................................................................................................... 29

12

3.5 FALHA ........................................................................................................ 29

3.6 CONFIABILIDADE ..................................................................................... 29

3.7 RISCO ........................................................................................................ 30

3.8 DISPONIBILIDADE .................................................................................... 30

3.9 ABNT NBR ISO 55.000 .............................................................................. 30

4 HELICÓPTERO ............................................................................................ 31

4.1 PRINCÍPIO DE SUSTENTAÇÃO ............................................................... 31

4.2 PRINCÍPIO DE ARRASTO ......................................................................... 33

4.3 PRINCÍPIO DE PESO ................................................................................ 33

4.4 PRINCÍPIO DE TRAÇÃO ........................................................................... 33

4.5 CONTROLES BÁSICOS DE VOO ............................................................. 34

4.6 PRINCIPAIS COMPONENTES E SUAS FUNÇÕES ................................. 37

4.6.1 ROTORES ............................................................................................... 37

4.6.1.1 ROTOR PRINCIPAL ............................................................................. 38

4.6.1.2 ROTOR DE CAUDA ............................................................................. 39

4.6.2 CAIXA DE ENGRENAGEM PRINCIPAL ................................................. 40

4.6.3 TURBINA ................................................................................................. 41

5 VIBRAÇÃO ................................................................................................... 43

5.1 CONCEITO ................................................................................................ 43

5.2 ANÁLISE DE VIBRAÇÃO ........................................................................... 44

5.3 FONTES COMUNS DE VIBRAÇÃO EM AERONAVE ............................... 45

5.3.1 VIBRAÇÃO DO ROTOR PRINCIPAL ...................................................... 45

5.3.2 VIBRAÇÃO DO ROTOR DE CAUDA ...................................................... 46

5.3.3 VIBRAÇÃO DA CAIXA DE ENGRENAGEM PRINCIPAL........................ 48

5.4 DISPOSTIVOS DE AMORTECEDORES DE VIBRAÇÃO .......................... 48

5.4.1 AMORTECEDOR DE VIBRAÇÃO BIFILAR ............................................ 49

5.4.2 AMORTECEDOR DE VIBRAÇÃO LATERAL .......................................... 52

13

5.4.3 AMORTECEDOR DE VIBRAÇÃO VERTICAL DO NARIZ ...................... 53

5.4.4 MANUTENÇÃO DOS AMORTECEDORES ............................................ 54

6 SISTEMA HUMS ........................................................................................... 55

6.1 ACELERÔMETRO ..................................................................................... 56

6.1.1 ACELERÔMETRO HTA .......................................................................... 57

6.2 VELOCÍMETRO ......................................................................................... 57

6.3 PICKUP MAGNÉTICO ............................................................................... 58

6.4 DADOS OBTIDOS NO HUMS .................................................................... 59

6.4.1 INSPEÇÃO DO VXP ............................................................................... 61

6.5 MANUTENÇÃO NA AERONAVE ............................................................... 61

7 CONCLUSÃO ............................................................................................... 65

8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................. 66

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1 INTRODUÇÃO

A aviação civil é considerada qualquer utilização que não seja militar. Deste

modo, é dividida em duas categorias: transporte aéreo (operações de transporte

comercial de passageiros e/ou cargas) e aviação geral (todas as outras operações

comerciais ou privadas).

A aviação geral é relacionada às operações de aviação desportiva,

experimental, executiva, agrícola, treinamento, táxi aéreo (onshore e offshore), entre

outras. Dentre eles, é destacado o fretamento de helicópteros para cadeia offshore.

Segundo o Tenente Coronel Salles, chefe do Terceiro Serviço Regional de

Prevenção e Investigação de Acidentes Aeronáuticos (SERIPA III): “A operação

offshore consiste no transporte aéreo de colaboradores de empresas da cadeia de

produção de óleo e gás, do continente para as unidades marítimas (plataformas)

situadas no meio do oceano. Se comparadas a voos sobre terra, as missões offshore

apresentam características peculiares, que exigem ainda mais cuidados e

segurança.”. Os principais operadores no Brasil são: Petrobrás, Shell, Modec, Statoil,

Chevron, Queiroz Galvão, Odebretch, etc.

O transporte aéreo é responsável por cobrir todo o mundo, ainda que de forma

irregular, entre os países. No Brasil este setor vem se desenvolvendo e modernizando,

aumentando assim o fluxo de aeronaves. No mundo, segundo a FlightAware, site que

realiza o monitoramento do tráfego aéreo, houve uma média de 9.728 aviões, que

transportaram 1.270.406 pessoas no céu a qualquer momento. Outro dado importante

é que, apesar do crescente número de voos, o ano de 2017 foi considerado o mais

seguro já registrado para viagens aéreas comercias de passageiros.

No setor aeronáutico, a busca de uma empresa para ser reconhecida como

benchmark tem sido requisito diferencial para a contratação do serviço pelo cliente.

Sendo assim, a manutenção está se tornando cada vez mais crucial para manter uma

empresa competitiva, ou pelo menos garantir sua permanência no mercado.

Na aviação, principalmente, o cliente está em busca do melhor resultado

operacional da empresa, com referências à confiabilidade e disponibilidade, de forma

que sejam garantidas em conjunto a segurança e preservação ambiental.

É nesse contexto que a manutenção tem obtido suma importância no

investimento da sua aplicabilidade, bem como no desenvolvimento de estudos e

soluções.

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A disponibilidade é um fator fundamental para empresa, afinal se a aeronave

estiver indisponível a empresa também não fatura. Tal como, a empresa deve oferecer

a necessária confiabilidade, garantindo a pontualidade e normalidade nas operações,

mas, sobretudo, garantindo a segurança nos voos, pois acidentes e incidentes

aeronáuticos têm graves consequências e tomam grandes proporções no cenário

mundial.

Nesse trabalho será, portanto, apresentado um estudo da manutenção com

foco em disponibilidade e confiabilidade, de modo que possam ser desenvolvidos

estudos visando à resolução e/ou diminuição de falhas possíveis.

1.1 INTRODUÇÃO AO ASSUNTO

A manutenção nos helicópteros Sirkorky S-76, se desenvolve basicamente

em torno do sistema HUMS, que é responsável por fazer a coleta dos dados,

apresentando diagnósticos antecipados e possíveis falhas no sistema. E os planos

preventivos da aeronave são baseados nas frequências de vibração que esse

equipamento apresenta no monitor, e também através do prazo estipulado para

manutenção indicados no manual, de acordo com as horas de voo.

Ressalta-se que todos os procedimentos são obrigatoriamente baseados na

ANAC (Agência Nacional de Aviação Civil), órgão que irá ditar e fiscalizar todas as

normas relacionadas à aviação civil.

A análise de vibrações é essencial para o monitoramento da condição do

helicóptero, pois toda excitação em um sistema produz uma vibração no mesmo,

inclusive no rotor principal de um helicóptero. Através das medidas em deslocamento,

velocidade e aceleração da vibração, é possível avaliar o quanto esse equipamento

ou componente está vibrando. Por meio da análise da frequência é possível detectar

o que está causando essa vibração. Esse controle é de suma importância na aviação,

para um melhor monitoramento de qualquer anomalia e vibração excessiva que possa

vir ocorrer durante um voo e comprometer a sua segurança.

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1.2 APRESENTAÇÃO

Este trabalho deseja apresentar à comunidade acadêmica e leitores em geral

a importância da correta interpretação da análise de vibração em helicópteros, e

medidas aplicadas a partir dos dados coletados, a fim de garantir uma manutenção

objetiva, segura e eficaz, de forma a evitar as panes do equipamento.

O tema escolhido é considerado significativo pela razão de integrar

importantes conceitos e tecnologias em função de uma manutenção estratégica na

complexa indústria aeronáutica. O estudo torna-se interessante pelo suporte técnico

oferecido pelos fabricantes de aviação através de manuais e estudos baseados em

dados adquiridos, e por meio de informações das empresas que operam suas marcas

de aeronave. Consequentemente, o plano de manutenção sofre constantes melhorias

desde que não seja menos restritivo que o do fabricante.

Vale ressaltar a intensa seriedade nos quesitos de disponibilidade com alta

confiabilidade, a fim de oferecer a segurança esperada pelo cliente e preservação da

imagem empresarial no mercado. Um acidente aéreo significa enormes perdas para

uma empresa: vidas, equipamentos, contratos, danos ambientais decorrentes do

acidente e imagem da empresa.

1.3 OBJETIVO

O objetivo deste trabalho é expor as fontes de vibração presentes na

aeronave, não só para corrigi-las, mas também interpretar e compreender as

características de cada vibração pertencente a cada fonte, otimizando os resultados

obtidos da manutenção e evitando ajustes desnecessários.

1.4 DELIMITAÇÕES

Este trabalho se limita ao estudo das vibrações no sistema da aeronave S-76

através do HUMS e os procedimentos de manutenção, portanto não aborda os

cálculos de possíveis ajustes. Destacando a limitação de acesso às informações para

a realização de análises de vibração.

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1.5 JUSTIFICATIVA

No Brasil existe uma carência de estudos no setor aeronáutico, por

conseguinte este trabalho pretende beneficiar as empresas de aviação e estimular o

desenvolvimento de novas políticas. Desta forma, a pesquisa está direcionada a todos

os profissionais de manutenção, principalmente, profissionais da manutenção de

helicópteros e de graduação em manutenção.

1.6 METODOLOGIA

A metodologia deste trabalho se baseia na pesquisa bibliográfica e análises

de campo. O desenvolvimento foi baseado nas metodologias de confiabilidade,

análise de dados, análise de falhas, entre outras, identificando os seguintes passos:

O primeiro passo foi à pesquisa bibliográfica sobre os seguintes temas:

vibração, análise de vibração, manutenção de helicópteros, confiabilidade.

O segundo passo foi o estudo e a pesquisa das possíveis fontes de vibração

pertencente aos sistemas do helicóptero Sikorsky S-76, objeto do trabalho.

O terceiro passo foi estudo de dispositivos de redução de vibração e teste que

podem ser realizados.

O quarto passo foi o levantamento de dados de ocorrências nos sistemas de

armazenamento de dados da empresa.

O quinto passo foi definir as ações possíveis para reverter o quadro

apresentado nos índices.

1.7 ESTRUTURA DO TRABALHO

Capítulo 1 – Caracteriza-se como uma introdução que apresenta os objetivos

básicos do trabalho, delimitações, justificativas e metodologia, de modo que seja

possível identificar o foco e as principais questões que se pretende abordar.

Capítulo 2 – Trata-se da revisão bibliográfica, onde é exposto o histórico da

aviação e da manutenção.

Capitulo 3 – Denominam-se os conceitos e definições específicos de

manutenção, desenvolvidos no estudo.

Capítulo 4 – É apresentado o helicóptero, com suas partes fundamentais e

princípio de sustentação no ar.

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Capítulo 5 – Aborda a teoria e conceitos de vibrações. Além, de tratar da

vibração específica da aeronave e de seus amortecedores.

Capítulo 6 – Analisa o sistema HUMS, seus componentes, a sua utilização na

aeronave e os principais procedimentos de manutenção.

Capítulo 7 – Conclusões.

Capítulo 8 – Bibliografia.

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2. HISTÓRIA DA AVIAÇÃO

2.1 O INÍCIO DA AVIAÇÃO

O desejo de voar não é algo novo para a humanidade, isso vem desde os

tempos pré-históricos, através da observação dos pássaros. Milênios se passaram, e

muitas tentativas frustradas foram realizadas em busca do sonho de voar, mas usar

penas de aves e ''bater as asas'' como pássaros, não seriam suficientes para

conseguir tal objetivo.

A primeira tentativa de voo que a história nos relata foi por volta dos 400 a.C.

na Grécia antiga, em que um pombo de madeira conseguia ''voar'' por 180 metros. E

em 300 a.C., a pipa, que é uma espécie de planador, foi inventada pelos chineses. A

primeira pessoa a se dedicar seriamente a construir uma máquina planador e

ornitópteros capazes de carregar uma pessoa, foi o artista e inventor Leonardo Da

Vince, utilizando um sistema parecido com o dos pássaros, movimentando

constantemente as “asas” do equipamento, conforme a figura 1. Porém ele nunca

construiu tal equipamento, mas seus desenhos ficaram preservados na história.

Figura 1 - Réplica do Ornitóptero de Da Vinci

Fonte: http://www.stickpng.com

Muitos achavam que voar era algo impossível, até que em 23 de outubro de

1906, Santos Dumont realizou o primeiro voo público de um avião sem artifícios

externos. Porém muitos atribuem a invenção do avião aos irmãos Wright que

realizaram seu primeiro voo em 17 de dezembro de 1903, numa praia da Carolina do

Norte para poucas pessoas, e fizeram o que seria considerado o primeiro voo de um

avião controlado do mundo. Ao contrário de Santos Dumont, que fazia suas exibições

http://www.stickpng.com/

20

publicamente, os irmãos Wright eram mais reservados e proibiam fotografias. Coube

também a eles, a realização do primeiro voo comercial do mundo, em 7 de novembro

de 1910, entre Dayton a Columbus, que durou uma hora e dois minutos, percorrendo

a distância de 100 km.

O primeiro projeto de um helicóptero foi feito por Leonardo Da Vince no séc.

XV, e foi esquecido até o começo do séc. XX, quando foram inventados os primeiros

aviões. E em 1907, na França, Paul Cornu realizou o primeiro voo bem-sucedido de

um helicóptero. Na figura 2 é possível observar a sua réplica, que conseguiu atingir

uma altura de 20 metros.

Figura 2 – Réplica do helicóptero de Paul Cornu

Fonte: http://www.theaerodrome.com/forum/showthread.php?t=38602

2.2 PRIMEIRA GUERRA MUNDIAL (1914 - 1918)

Não demorou muito para os aviões passarem a ser utilizados para serviços

militares, e foi durante a primeira guerra mundial que os aviões passaram a ser mais

utilizados e se desenvolveram.

Durante a primeira guerra os engenheiros criaram motores mais potentes para

os aviões e mudaram seu “design” para melhorar sua aerodinâmica, como exemplo,

pode-se citar o SPAD VII (figura 3). Tais mudanças puderam aumentar sua velocidade

de 110 km/h pré-guerra, para 230 km/h pós-guerra. E aumentaram o número de

tripulantes para 2 pessoas.

http://www.theaerodrome.com/forum/showthread.php?t=38602

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Figura 3 – SPAD VII

Fonte: http://www.cavok.com.br

Durante a primeira guerra não havia ainda o conceito de manutenção

preventiva, e os aviões, assim como os demais equipamentos, apresentavam muitas

falhas em suas missões.

2.3 A “ERA DE OURO DA AVIAÇÃO” (1918 - 1939)

Após a primeira guerra começaram a surgir as primeiras linhas aéreas, e

houve um grande desenvolvimento dos aviões nessa época, mudando os perfis dos

aviões, melhorando a potência do motor, e os aviões passaram a ser construídos de

alumínio, e não mais de madeira.

Em 1920, o argentino Raul Panteras começou a desenvolver o ajuste angular

das pás do helicóptero para melhorar o controle de voo.

Em 1927 a agência dos correios americana, passou a contratar linhas aéreas

para realizar o serviço, o que contribuiu muito para o desenvolvimento da aviação

comercial.

A partir de 1930, na Alemanha e Inglaterra, começaram a surgir os aviões de

turbina a jato, e com isso os aviões voavam cada vez mais alto. Porém na altitude o

ar é menos denso, e tem menos oxigênio. Especialistas resolveram esse problema

criando a cabine pressurizada, que é utilizada até os dias de hoje.

Após a primeira guerra começou-se a pensar em manutenção preventiva com

o objetivo de se prevenir as falhas.

http://www.cavok.com.br/

22

2.4 SEGUNDA GUERRA MUNDIAL (1939 - 1945)

Durante a segunda guerra houve um crescimento muito grande na produção

dos aviões, em consequência do rápido desenvolvimento da tecnologia. Nessa época

surgiram os primeiros bombardeiros de longa distância, os aviões a jato, e os caças.

As criações dos bombardeiros de longa distância causaram um grande

impacto e foram fundamentais durante o curso da segunda guerra. Neste período o

avião Thunderbolt, mostrado na figura 4, foi um dos mais utilizados para serviços

militares.

Figura 4 - Réplica do P-47D-40RA Thunderbolt

Fonte: http://www.warbirddepot.com

Durante a segunda guerra o conceito de manutenção preventiva já era

empregado, e os aviões, assim como os demais equipamentos, reduziram bastante

as falhas em suas missões. Mas os conceitos de confiabilidade e RCM ainda não eram

empregados, de modo que a manutenção ainda tivesse alto custo e baixa eficiência.

E por muitas vezes a introdução de falhas nos equipamentos ocorria devido à troca

excessiva de componentes.

http://www.warbirddepot.com/

23

2.5 PRIMEIRA ERA COMERCIAL (1945 - FINAL DA DÉCADA DE 1970)

Após o fim da segunda guerra, a ramo da aviação comercial passou a se

desenvolver cada vez mais, e passaram a ser projetados aviões apenas para o

transporte civil.

Dois tipos de aviões deram uma grande contribuição para alavancar as linhas

aéreas, os turbo-hélices (1945-1980), e principalmente os aviões com turbina a jato,

que conseguiam voar mais alto e rápido, e que são utilizados até os dias de hoje.

Destaque para a Boeing, que em 1958 criou o Boeing 707, figura 5, que foi o

primeiro avião a jato de passageiros de sucesso. E que atualmente é a maior

fabricante de aviões do mundo.

Figura 5 - Boeing 707

Fonte: https://www.pinterest.com

Com a grande expansão da aviação civil e comercial após a segunda guerra,

mesmo com aplicação rigorosa da manutenção preventiva, os aviões vinham

apresentando falhas aparentemente ”sem motivo”, pois todos os procedimentos e

recursos de manutenção eram aplicados da melhor forma. Houve a necessidade de

se descobrir quais eram as causas das falhas, uma vez que tudo era feito para

preveni-las. Daí surgiu o RCM, após um profundo estudo dos Engenheiros Nowlan e

Heap, que trouxe a estarrecedora revelação de que a manutenção preventiva feita em

excesso é prejudicial ao equipamento, e causadora das falhas chamadas de falhas

precoces ou falhas de mortalidade infantil.

https://www.pinterest.com/

24

Em 1965, os grandes homens de negócios começaram a usar o helicóptero

como meio de transporte para longas distâncias, o helicóptero passou a se tornar

símbolo de poder e fonte de prestígio.

2.6 SEGUNDA ERA COMERCIAL (DÉCADA DE 1980 - DIAS ATUAIS)

Nos anos 70, surgiu o helicóptero AH-64 Apache que foi melhorado e passou

a ser utilizado para fins militares em todo mundo.

Na década de 1990, surge o AgustaWestland EH101 que era um helicóptero

bem diversificado, que fazia desde transporte de passageiros a resgates no mar, e

era também usado para fins militares. E o seu ruído foi diminuído mesmo com as

vibrações rotineiras.

Atualmente os helicópteros são muito utilizados em serviços offshore

transportando passageiros, com destaque para o helicóptero Sikorsky-76, objeto de

estudo (figura 6), que transporta 12 passageiros e 2 tripulantes, e voa a uma

velocidade de aproximadamente 250 Km/h.

Figura 6 - Sikorsky S-76

Fonte: http://www.talonairjets.com

Após o advento do RCM, toda manutenção de aeronaves passa a ser baseada

num plano preventivo, elaborado pelo fabricante, que determina a periodicidade de

ajustes e trocas de componentes com base na vida útil, que é levantada em testes de

vida acelerados de cada componente crítico que comprometa a segurança do voo.

http://www.talonairjets.com/

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3 CONCEITOS DE MANUTENÇÃO

Para uma melhor compreensão e desenvolvimento desse trabalho serão

abordados primordialmente conceitos e definições considerados importantes no

contexto da aviação.

3.1 MANUTENÇÃO

No dicionário Aurélio, a manutenção é formada por um conjunto de ações que

ajudam no correto funcionamento ou conservação de algo. A ANAC (Agência Nacional

de Aviação Civil) especifica apresentando que, qualquer ato de inspeção, revisão,

reparo, limpeza, conservação ou substituição de partes de uma aeronave e seus

componentes, deve ser considerada como manutenção.

Complementando o conceito, e citando Alan Kardec e Júlio Nascif, que

definem a manutenção moderna de modo a: “Garantir a disponibilidade da função dos

equipamentos e instalações de modo a atender a um processo de produção, com

confiabilidade, manutenibilidade, segurança, a preservação do meio ambiente e

custos adequados”.

É possível encontrar aspectos sobre a manutenção incluindo como atividade

gestora e executora, focada na disponibilidade e confiabilidade, de modo que seja

mantido o desempenho mínimo esperado das funções, considerando a segurança

humana e a integridade ambiental.

De forma mais abrangente, pode-se adicionar como função da manutenção o

ato de modificar e melhorar o equipamento, levando em consideração questões

econômicas, de segurança, normas das autoridades normativas de cada setor de

atuação e ambientais.

3.1.1 MANUTENÇÃO CORRETIVA

Segundo Kardec (2009), é a manutenção que é feita após uma pane ou falha

do equipamento que comprometa a sua função requerida. Atuando em equipamentos

que apresentam um desempenho abaixo do esperado, nesses casos então será

realizada a manutenção corretiva. E a sua principal função é restaurar ou corrigir as

condições de funcionamento do equipamento.

26

De acordo com Almeida (2000), a manutenção corretiva apesar de parecer o

modo mais fácil, por fim, se torna uma manutenção de altíssimo custo e baixa

disponibilidade de produção, além de requerer estoque de peças sobressalentes para

efetuar a sua manutenção, podendo haver prejuízos ainda maiores caso o tempo de

reação seja prolongado.

A manutenção corretiva é a forma mais primitiva da manutenção, que se

passou antes da segunda guerra mundial, onde não havia um grande rigor com a

disponibilidade dos equipamentos, nem com as prevenções de falhas. Os

equipamentos que apresentavam um desempenho abaixo do esperado, tinham suas

peças substituídas, porém essa manutenção muitas vezes se tornava complicada,

pois se utilizavam as peças até a sua falha, podendo gerar falhas catastróficas na

máquina e acarretar problemas piores no momento da sua falha ou até acidentes.

3.1.2 MANUTENÇÃO PREVENTIVA

A partir da limitação da manutenção corretiva em atingir uma maior

confiabilidade e disponibilidade para os equipamentos, surgiu a manutenção

preventiva não só com o objetivo de corrigir as falhas existentes, mas poder evitá-las,

o que também possibilitou a redução com os custos de manutenção. Essa

manutenção se deu entre o período da segunda guerra até os anos 60.

“A manutenção preventiva é efetuada em intervalos predeterminados, ou de

acordo com critérios prescritos, destinada a reduzir a probabilidade de falha ou a

degradação do funcionamento de um item” (ABNT - 1994). Ao contrário da

manutenção corretiva, a manutenção preventiva visa intervir antes da falha ou perda

de desempenho do equipamento através de paradas programadas no equipamento

para efetuar a manutenção, aumentando a confiabilidade do equipamento.

Segundo Slack et al. (2002), a manutenção preventiva veio com o objetivo de

reduzir ou até mesmo eliminar as probabilidades de falhas por falta de manutenção,

fazendo uso de alguns processos em intervalos pré-definidos, como: limpeza,

lubrificação, substituição e verificação. O que possibilitou uma redução drasticamente

nos custos de manutenção.

27

3.1.3 MANUTENÇÃO PREDITIVA

A partir da década de 70, com um mundo altamente globalizado, competitivo

e com um aumento na exigência da qualidade dos produtos. Viu-se a necessidade de

obter uma manutenção de excelência baseada na condição do equipamento, com o

objetivo de fazê-lo funcionar pelo maior período de tempo possível.

A NBR 5462 define manutenção preditiva como a manutenção que permite

garantir uma qualidade de serviço desejada, com base na aplicação sistemática de

técnicas de análise, utilizando-se de meios de supervisão centralizados ou de

amostragem, para reduzir ao mínimo a manutenção preventiva e diminuir a

manutenção corretiva.

Já para Kardec (2009), é a manutenção baseada na condição do

equipamento, que através de um monitoramento busca predizer quando o

equipamento passará de um limite já pré-estabelecido pela equipe de manutenção.

Quando se observa que esse equipamento ultrapassou esse limite, é então feita a

manutenção corretiva programada.

O principal objetivo da manutenção preditiva para Kardec é prevenir falhas

nos equipamentos, e garantir sua operação ininterrupta pelo máximo de tempo

possível.

3.1.4 ENGENHARIA DA MANUTENÇÃO

A engenharia da manutenção é uma mudança cultural radical, é uma

perseguição constante de benchmarks para estar nivelado com o que tem de mais

moderno no mundo da manutenção. Para Kardec (2009), a engenharia da

manutenção está dedicada a:

Consolidar a rotina;

Implantar melhorias;

Aumentar a confiabilidade;

Aumentar a disponibilidade;

Aumentar a seguranças;

Dentre outros.

28

Objetivos a serem alcançados com confiabilidade, segurança e buscando o

menor preço possível. É utilizada para eliminar problemas crônicos e melhorar

desempenhos de equipamentos.

A chamada Manutenção Proativa é outra face da Engenharia de Manutenção,

a qual busca analisar, identificar e eliminar as causas de falhas, e não apenas seus

efeitos.

3.1.5 RCM

Para Fortes (2009) a manutenção centrada na confiabilidade (MCC) é um

método de planejamento de manutenção que busca definir o melhor processo para o

tratamento de potenciais falhas, e garantir que a máquina continue a cumprir suas

funções desejadas por seus usuários.

Já para Moubray (1997) o MCC deve garantir a confiabilidade inerente

daquele item, definir o processo utilizado e o que deve ser feito para a garantia do

mesmo.

Os planos de manutenção de aeronaves são elaborados pelos fabricantes

com base na confiabilidade levantada dos seus componentes críticos e são frutos de

um profundo estudo de RCM.

3.2 MANUTENIBILIDADE

Segundo Benjamin Blanchard, manutenibilidade é uma característica inerente

a um projeto de sistema ou produto, e se refere à facilidade, precisão, segurança e

economia na execução de ações de manutenção nesse sistema ou produto. Ou, de

forma mais simples, é a probabilidade de um equipamento com falha seja reparado

dentro de um tempo t.

3.3 FUNÇÃO

Conforme Nascif e Kardec, a função pode ser conceituada como o objetivo

para qual um equipamento, sistema ou instalação foi projetado, de acordo com um

padrão de desempenho desejado.

29

3.4 DEFEITO

De acordo com a Abraman, o defeito está relacionado a um estado que implica

a irregularidade do comportamento de um equipamento ou instalação. Porém, não

provoca perda imediata da função.

O defeito não provoca a parada imediata do equipamento, porém ocorre uma

queda parcial do desempenho dessa máquina ou equipamento, podendo continuar o

processo até que seja feita a parada para o reparo, porém se não sanada pode evoluir

para uma falha.

3.5 FALHA

Em contraposição ao defeito, a falha irá provocar a perda imediata do

desempenho da função e a capacidade total de desempenhar a função requerida pelo

equipamento ou instalação, nas condições estabelecidas para sua aplicação.

Diferente do defeito, a falha será uma medida de urgência, que não vai poder esperar,

pois gera a interrupção do sistema de produção e indisponibilidade do equipamento.

3.6 CONFIABILIDADE

A confiabilidade de um equipamento ou sistema é definida pela probabilidade

de desempenhar a função requerida, no instante de tempo estabelecido, tendo em

vista parâmetros operacionais, de segurança e ambientais definidos (Pinto e Xavier,

2001). Deste modo, a Manutenção Centrada na Confiabilidade é um método

estruturado para indicar a melhor estratégia de manutenção, utilizando-se de ações

que visam assegurar que o equipamento atue nos padrões previamente

estabelecidos, com recursos racionalizados, gestão de ativos, combinação de

ferramentas estatísticas, de modos e efeitos de falha, e de avaliação de riscos.

Fogliatto acrescenta que a confiabilidade de um item pode ser descrita

matematicamente como a probabilidade do mesmo cumprir sua função com sucesso,

podendo assumir valores entre zero e um, e podendo ser calculada por axiomas da

probabilidade.

30

3.7 RISCO

De acordo com Narváez, o risco pode ser considerado como a probabilidade

de ocorrência de eventualidades indesejáveis nos equipamentos, em relação a efeitos

hostis. Em vista disso, o perigo é uma propriedade intrínseca de uma situação, e não

pode ser controlado ou reduzido. De outro modo, o risco sempre pode ser gerenciado,

agindo-se na frequência de ocorrência, nas consequências ou em ambas.

3.8 DISPONIBILIDADE

Segundo Kardec, a disponibilidade pode ser conceituada como o tempo que

o equipamento, sistema ou instalação está disponível para operar ou em condições

de produzir, sendo a relação entre o tempo que o equipamento ficou disponível para

produzir e o tempo total que está programado.

3.9 ABNT NBR ISO 55.000

A norma ISO 55.000 descreve uma visão geral do sistema para gestão de

ativos e terminologias. A ISO 55.001 define os requisitos para um sistema de

gerenciamento, ou seja, estabelece uma estrutura de políticas, processos, objetivos e

governança. Para complementar tem a ISO 55002 que irá orientar quanto à aplicação.

De modo geral, a conformidade com a norma irá refletir o pensamento mais

recente e as melhores práticas de gerenciamento de ativos. Logo, é aplicável para

organizações que estão em busca de uma cultura de melhoria através do

gerenciamento de desempenho, risco e custos de maneira muito eficaz e eficiente.

Esta norma é reconhecida mundialmente, e oferece uma linguagem comum e

uma estrutura de tomada de decisões confiável, permitindo a consistência prática de

gerenciamento de ativos.

31

4 HELICÓPTERO

O helicóptero é uma aeronave de asa rotativa, ou seja, os rotores giram em

torno de um mastro, diferente dos aviões que são denominadas aeronaves de asa

fixa.

Esta característica possibilita que o helicóptero realize decolagem e pouso

verticalmente e pairar. Sendo assim, a aeronave pode ser utilizada em áreas

congestionadas ou isoladas, por exemplo, em voos offshore para plataformas ou em

voos para salvamento de vidas.

Durante o voo de helicóptero vão existir quatro forças atuantes, sendo elas:

sustentação, tração, peso e arrasto. Cada força estará atuando com direção e

intensidade distintas, conforme mostrado na figura 7, e serão responsáveis pela

movimentação da aeronave. Estes princípios que serão abordados nos itens

seguintes.

Figura 7 - Forças que atuam na aeronave

Fonte: http://www.pilotopadrao.com

4.1 PRINCÍPIO DE SUSTENTAÇÃO

Segundo o físico Daniel Bernoulli, na teoria do escoamento dos fluidos, se a

velocidade de uma partícula de um fluido aumenta enquanto ela escoa ao longo de

uma linha de corrente, a pressão do fluido deve diminuir, e vice-versa. Desse modo,

irá ocorrer a diferença de pressão nas pás, consequentemente a força de sustentação,

ao passo em que se move em direção à área de menor pressão. A figura 8 exemplifica

este fluxo de corrente sinalizando exatamente como será o comportamento da

pressão, no momento em que ocorrerá o aumento de sustentação.

32

Figura 8 - Velocidade e pressão no aerofólio

Fonte: http://fenomenosdaengenharia.blogspot.com

William Carlson explica que o piloto de helicóptero quando controla por meio

dos comandos de voo, está mecanicamente alterando o ângulo de incidência das pás,

também conhecido como ângulo de passo (figura 9). Deste modo irá interferir

diretamente na pressão, ou seja, na força de sustentação. Essa mudança constante

é que permite um voo controlado, e a mudança do ângulo de ataque.

Figura 9 - Ângulo de incidência e de ataque

Fonte: http://www.rottaativa.com

É importante relacionar que o aumento e redução do ângulo de ataque irão,

respectivamente, aumentar ou diminuir a geração de sustentação. Deste modo, é

possível definir que o ângulo de ataque é um dos principais fatores que determinam a

magnitude da sustentação (controle vertical) e do arrasto produzido por um aerofólio.

33

4.2 PRINCÍPIO DE ARRASTO

O arrasto é uma força aerodinâmica gerada devido à resistência do ar ao

avanço do helicóptero, e pode ser classificado em diversas formas. Além disso,

apresenta papel determinante no desempenho total de um helicóptero.

Arrasto parasita - provém de partes como fuselagem, trem de pouso, cargas

externas e componentes externos que não geram sustentação. Destacando

que essa força é diretamente proporcional à velocidade da aeronave.

Arrasto de perfil – é a resistência de fricção apresentada pelas pás à

passagem do ar. Como a RPM é constante a força permanece inalterada,

mas aumenta ligeiramente em altas velocidades.

4.3 PRINCÍPIO DE PESO

A força peso atua na direção vertical sob a atração gravitacional da Terra.

Evidenciando-se que o peso, diferentemente da massa, não é uma propriedade

inerente ao corpo e irá variar de acordo com a força gravitacional do meio em que se

encontra.

Tendo em vista tais conceitos, pode-se identificar a capacidade de o

helicóptero pairar no ar, que é a sustentação produzida no rotor principal igualada ao

peso. De acordo com a necessidade de subida ou descida, o piloto atua através da

alavanca do coletivo, alterando a mudança de passo e a sustentação total do rotor.

4.4 PRINCÍPIO DE TRAÇÃO

É a força necessária para vencer a força de arrasto gerada durante o voo e

permitir o deslocamento do helicóptero para frente. Deste modo, se a tração

ultrapassar o arrasto, a velocidade do helicóptero irá aumentar. Toda essa força é

gerada através do rotor principal que é acionado através da turbina, onde as pás se

mantêm em velocidade constante e a única coisa que irá ocorrer é a mudança dos

ângulos conforme o comando do piloto.

34

4.5 CONTROLES BÁSICOS DE VOO

Os pilotos utilizam quatro controles básicos de voo: cíclico, coletivo, pedais e

manete de potência. Tais comandos são indicados na figura 10, exceto a manete de

potência, e serão explicados a seguir.

Figura 10 - Controle de voo e suas funções básicas

Fonte: http://blog.hangar33.com.br

Coletivo – É o comando que atua nas pás do rotor principal. É encarregado de

fazer o helicóptero decolar pelo controle vertical, através da alteração do ângulo

de ataque das pás no rotor principal de forma igual.

Figura 11 - Coletivo

Fonte: O autor

35

Cíclico – É o comando que realiza movimentos em quatro direções (frente, trás,

esquerda e direita), responsável por criar a força de tração. Ele faz com que o

disco do rotor principal se incline, aliviando a pressão exercida em uma

determinada região da pá. Deste modo é capaz também de realizar o controle

da velocidade de voo no helicóptero.

Figura 12 - Cíclico.

Fonte: O autor

Pedais – É o comando responsável por controlar o ângulo de ataque do rotor

de cauda. O pedal direito diminui o ângulo de ataque, consequentemente

diminuindo a tração do rotor de cauda, fazendo a fuselagem girar para a direita.

Por sua vez, o pedal esquerdo aumenta o ângulo, gerando o efeito inverso, a

fuselagem gira para a esquerda. Observa-se que os pedais utilizam da função

do rotor de cauda, anti-torque, para auxiliar no direcionamento (direita –

esquerda) da aeronave.

36

Figura 13 – Pedais

Fonte: O autor

Manete de potência – É um dos mais importantes comandos de voo, afinal

todos os comandos dependem mais da rotação do rotor principal do que da

velocidade da aeronave. Essa manete que irá fazer todo o controle de rotação

dos rotores, localizada no teto do cockpit ao lado da manete de combustível.

Figura 14 - Manete de Potência

Fonte: O autor

37

4.6 PRINCIPAIS COMPONENTES E SUAS FUNÇÕES

O helicóptero é uma aeronave de alta complexidade, portanto este capítulo

irá abordar os principais componentes e suas respectivas funções, com a finalidade

de facilitar a compreensão dos conteúdos seguintes.

4.6.1 ROTORES

A aeronave Sikorsky S-76 possui um rotor principal e um rotor de cauda,

ambos são acionados através das turbinas. Os números de rotações por minutos

diferem-se por meio de caixas de engrenagens, e os eixos de transmissão serão

responsáveis por realizar essas ligações.

A figura 15 demonstra a rotação de cada componente, e sua devida

localização.

Figura 15 - Caixas de engrenagem, eixo de transmissão e turbinas.

Fonte: Manual de Manutenção Sikorsky S-76

38

4.6.1.1 ROTOR PRINCIPAL

O rotor principal é totalmente articulado, e consiste basicamente de quatro

pás, um bifilar, um cubo de alumínio forjado, quatro amortecedores, uma swashplate

e quatro hastes de controle de passo (pitch control rod). Tais componentes podem ser

observados na figura 16.

Figura 16 - Rotor de Principal


Todo esse conjunto tem como principal função gerar a sustentação da

aeronave, além de sofre a atuação dos controles de voo e gerar a tração. O rotor gira

aproximadamente a 314 RPM em sentido anti-horário com o eixo de transmissão.

Este sistema ainda tem acoplado componentes que irão reduzir o nível de

vibração na aeronave, são eles: o amortecedor de vibração bifilar, podendo ser

instalado até dois na aeronave; quatro amortecedores (damper), cuja função é

39

suavizar o avanço e recuo da pá; e o pitch control rod que será ajustado de modo que

todas as pás estejam no mesmo plano rotor.

4.6.1.2 ROTOR DE CAUDA

O rotor de cauda consiste em duas seções conectadas à caixa de

engrenagem de cauda, um feixe de inclinação, quatro hastes de controle e um pitch

beam (figura 17). Ele está localizado no lado superior esquerdo do estabilizador

vertical, e gira aproximadamente a 1723 RPM.

Figura 17 - Rotor de Cauda


Este componente possui duas funções principais: compensar a tendência da

fuselagem em girar no sentido contrário ao rotor principal (efeito anti-torque) e auxiliar

o direcionamento da aeronave. Diferentemente do rotor principal, o rotor de cauda não

possui amortecedor de vibração instalado em seu corpo.

40

4.6.2 CAIXA DE ENGRENAGEM PRINCIPAL

A caixa de engrenagem principal altera a direção de acionamento dos motores

para a cabeça do rotor principal e a suporta. A 107% NR, reduz a rotação do motor de

6409 RPM para 313,5 RPM no eixo do rotor principal e 3491 RPM no eixo do rotor de

cauda, fornecendo os meios para a condução do mesmo. Podemos observar na figura

18, todas as engrenagens e eixos, além de identificar a localização que cada acessório

está acoplado.

Figura 18 - Engrenagens e acionamentos


Este componente possui três estágios de redução dos eixos de entrada do

motor para o eixo do rotor principal, realizados através de uma série de engrenagens

helicoidais e de dente retos. As unidades de roda livre em cada entrada do motor

permitem o desengate dos motores quando a rotação do rotor principal ultrapassa a

rotação relativa do motor, e isto irá ocorrer durante o desligamento dos motores ou

autorrotação. Ressaltando que a autorrotação é um mecanismo importante para

realização de pouso de emergência em caso de falha do motor, consiste basicamente

de um fenômeno aerodinâmico, em que o deslocamento horizontal irá manter a

rotação do rotor do helicóptero.

41

A lubrificação é feita através de duas bombas de óleo acionadas pelo

engrenamento. Além disso, a caixa de engrenagens principal aciona os seguintes

acessórios: o soprador do radiador, as bombas hidráulicas do primeiro e segundo

estágio. E tem também instalados acessórios adicionais, como freio rotor com seu

acumulador/reservatório, gerador de corrente alternada, dois detectores/filtros de

limalha, conforme observado na figura a seguir.

Figura 19 - Caixa de engrenagens principal e os principais componentes que estão acoplados

a mesma


4.6.3 TURBINA

O sistema de motores consiste de duas turbinas, que comportam os sistemas

de combustível, lubrificação, controle, ignição e partida. Ambas são montadas no

mesmo compartimento, lado a lado, conforme a figura 20. Cada conjunto de potência

consiste de um motor de turbina marca Turbomeca Arriel 2S2, suportes do motor,

ventoinha de arrefecimento de óleo, arranque/gerador, meio de transmissão, linhas

de combustível e lubrificação.

42

A turbina a gás é uma máquina projetada para utilizar os processos

termodinâmicos a fim de converter a energia térmica em energia mecânica na forma

de torque giratório. Ainda na figura 20, é possível identificar as principais partes da

turbina, sendo elas: entrada de ar, compressor axial, compressor centrífugo, câmara

de combustão, turbina geradora de gás, turbina livre ou turbina geradora de potência,

exaustão, caixa de redução, eixo de potência e caixa de acessórios.

Figura 20 - Localização das turbinas na aeronave e seus principais componentes


O eixo de acionamento do motor o conecta a uma caixa de engrenagens

principal, conforme já mostrado. Cada motor permite uma rápida troca com um

sobressalente já com todos os equipamentos instalados, para facilidade de

manutenção e manuseio.

É importante acentuar que o helicóptero é capaz de realizar normalmente

todos os procedimentos de voo caso ocorra a parada de uma das turbinas. Contudo,

isto só será realizado em situações de emergência, ou seja, a aeronave não pode ser

acionada sem que as duas turbinas estejam operantes.

43

5 VIBRAÇÃO

Neste capítulo será apresentado o conceito de vibração de forma geral, e a

importância da análise. Como o objetivo do trabalho é especificar a vibração em

aeronaves, serão apresentados somente os pontos relevantes para entender a

sequência.

5.1 CONCEITO

As vibrações em máquinas são respostas causadas por excitações de

esforços mecânicos ou eletromagnéticos. São movimentos de uma máquina ou

componente além e aquém de um determinado ponto de repouso, dentro de um

intervalo de tempo. Sendo assim, um corpo é dito em vibração quando descreve um

movimento oscilatório em torno de um ponto de referência fixo.

Este tipo de movimento pode ser observado facilmente em diversas áreas:

terremotos, corda de violão, música, pêndulo, etc. Contudo, os maiores interesses

deste trabalho são em estruturas e elementos de máquinas quando sujeitas a ações

dinâmicas.

Uma vez que não é possível eliminar completamente a vibração do sistema,

é necessário o controle e a manutenção para manter o helicóptero dentro de níveis

aceitáveis previstos no manual. Tendo como objetivo principal a segurança, e como

secundário são, a redução de custos de manutenção e comodidade dos

passageiros/tripulação.

Geralmente, as vibrações nas aeronaves são divididas em três categorias:

Baixa frequência – Até 10 Hz, em geral está presente no rotor principal, e

causado por um desequilíbrio da cabeça do rotor que pode ocorrer no chão ou

em voo. Tais vibrações são relativamente de fácil solução, porque há poucas

fontes possíveis.

Média frequência – Entre 10 a 100 Hz, é a vibração que está presente, até certo

ponto, em todos os regimes de voo. Portanto, estão dispostos sistemas de

atenuação na aeronave para minimizar esta vibração. Via de regra, provém dos

eixos de transmissão do rotor de cauda, caixa de engrenagem intermediária ou

44

traseira, balanceamento impróprio e funcionamento incorreto dos controles de

vibração.

Alta frequência – Acima de 100 Hz, é comumente sentida com um

formigamento nos pés ou nos dedos em toda a estrutura do helicóptero, além

dos sons associados. Na maior parte dos casos origina-se do motor e caixa de

engrenagem principal.

Já a amplitude da vibração predominante pode variar entre os helicópteros.

Para que este deslocamento esteja dentro dos padrões é necessário que haja

monitoramento através da análise de vibração, e a intervenção da manutenção

quando aplicável. No entanto, para evitar ajustes desnecessários é preciso

compreender e interpretar as características de vibração normais do helicóptero

Sikorsky S-76.

5.2 ANÁLISE DE VIBRAÇÃO

A análise de vibração é um método imprescindível na detecção prematura de

anomalias de operação em virtude de problemas, tais como falta de balanceamento

das partes rotativas, desalinhamento de juntas e rolamentos, excentricidade,

interferência, erosão localizada, abrasão, ressonância, folgas, etc.. A vibração é

responsável pela degradação da integridade estrutural, bem como a redução na vida

útil do componente, e diminuição da eficácia dos componentes eletrônicos ou

computadores que são essenciais para o controle e navegação da aeronave. Além de

tornar a viagem desagradável para passageiros e tripulantes devido ao desconforto

na cabine.

Desta forma, o procedimento de análise é utilizado para que se possa

observar os parâmetros de vibração de um determinado componente, de acordo com

a taxa de variação das forças dinâmicas geradas. Este acompanhamento pode ser

realizado sem que haja a necessidade de interromper o funcionamento dos

equipamentos.

Com equipamentos de análise e métodos adequados pode-se detectar com

segurança a causa de valores excessivos e solucionar o problema com a maior

rapidez e precisão possível.

45

5.3 FONTES COMUNS DE VIBRAÇÃO EM AERONAVE

Existem várias vibrações presentes no helicóptero, algumas são normais, e

outras anormais e corrigíveis. É importante que seja possível identificar os

componentes com níveis elevados de vibrações, mas também deve ser analisada a

tendência de elevação do nível de vibração, mesmo que ainda esteja dentro do

normal, para que seja feita a programação de uma correção e/ou acompanhamento.

Deste modo, serão tratados os componentes que apresentam maior irregularidade de

vibração.

5.3.1 VIBRAÇÃO DO ROTOR PRINCIPAL

O rotor principal do helicóptero em estudo gira a uma rotação

aproximadamente de 314 RPM. Os principais sintomas de problemas do rotor principal

são vibrações de frequências baixas ou médias (até 100 Hz), sentidas na fuselagem,

assentos, controles de voo, pedais ou painel de instrumentos. Em geral, as

irregularidades de vibração são causadas por anomalias, sendo elas: na extensão das

pás do rotor principal ou tipcap – ponta da pá, desgaste nos rolamentos de haste de

controle de passe (pitch control rod bearing), desgaste no bifilar ou falha nos

amortecedores de vibração.

De modo geral, a forma mais comum de correção para as vibrações oriundas

do rotor principal é garantir que o peso do bifiliar esteja na posição correta e sem pitchs

de corrosão, fazendo a limpeza se necessário. Outro ponto importante é assegurar

que todas as pás estejam com o mesmo peso e no mesmo plano rotor, através,

respectivamente, de ajustes das arruelas de pesos e altura do pitch control rod (hastes

de controle de passo). Todos os valores do ajuste são fornecidos através de diversos

sensores que enviam dados para o sistema HUMS e computador, além disso, os

sensores são capazes de identificar se há falha nos amortecedores de vibração.

Também é necessária a inspeção diária em toda extensão da pá a fim de certificar

que não haja trinca, principalmente no tip cap - por ser a área com maior incidência.

E por fim, verificar se não foi alterada a inclinação da borda de fuga da pá.

É possível observar na figura 21 a imagem real da cabeça do rotor principal,

o bifilar e uma das pás do helicóptero S-76.

46

Figura 21 - Cabeça e uma das pás do rotor principal

Fonte: O autor

Para que ocorra a resolução do problema, o primeiro passo é identificar a

frequência de vibração. Uma vez que isso esteja estabelecido, deve-se consultar a

seção aplicável no manual da Sikorsky S-76 para corrigir o problema, levando em

consideração a amplitude limite determinada.

5.3.2 VIBRAÇÃO DO ROTOR DE CAUDA

O rotor de cauda deste helicóptero gira a uma rotação de aproximadamente

1723 RPM, e está representado na figura 22. O principal sintoma de problemas com

o rotor de cauda são vibrações de média frequência (entre 10 a 100 Hz) sentida nos

pedais, controles de voo ou painel de instrumentos. Tais problemas de vibração

podem ser gerados por um desbalanceamento do rotor de cauda, pás danificadas,

desgaste nas hastes de passo (pitch links), desbalanceamento do eixo de

transmissão, desacoplamento do boot (vedação de borracha das pás fixadas por

abraçadeiras), aprisionamento de água nas pás, placa de retenção torqueada

incorretamente, caixa de engrenagem intermediária ou traseira.

47

Figura 22 - Rotor de cauda e conjunto de pás

Fonte: O autor

Da mesma forma, para que ocorra a resolução do problema, o primeiro passo

é identificar a frequência de vibração. Uma vez que isso esteja estabelecido, deve-se

consultar a seção aplicável no manual da Sikorsky S-76 para corrigir o problema.

Contudo, é possível citar as principais formas de correção. Primeiro, certificar

que a vedação de borracha (boot) está no devido lugar, não permitindo a entrada de

água na pá. Também é possível fazer a verificação do balanceamento das pás através

de sensores e sistema HUMS, e inclusão de arruelas de pesos se aplicável.

Outro item que deve ser verificado, é o alinhamento e acoplamento entre os

eixos de transmissão e as caixas de engrenagens, afinal, estão diretamente ligados

ao rotor de cauda.

Os problemas do rotor de cauda são tipicamente sentidos no cockpit quando

em níveis muito altos, de modo que uma verificação do balanceamento do rotor

traseiro seja feita sempre que ocorrer qualquer manutenção no rotor de cauda.

48

5.3.3 VIBRAÇÃO DA CAIXA DE ENGRENAGEM PRINCIPAL

A caixa de engrenagens principal contém muitas fontes possíveis de vibração

de alta frequência (acima de 100 Hz), como os vários acessórios montados no corpo

da caixa de engrenagem; as próprias engrenagens e rolamentos, o blower de

resfriamento de óleo, as bombas, o gerador, etc. Quase sempre as oscilações são

ouvidas, em vez de sentir, e usualmente estão mais localizadas. Estas poderiam ser

detectadas como vibrações que são afetados apenas pela variação de velocidade do

rotor principal, e podem ser evidentes no taxiamento ou em voo. Há também inúmeros

sons de choque de engrenagem que ocorrem em várias condições, cuja aceitabilidade

deve ser determinada pela medição dos níveis de vibração.

5.4 DISPOSTIVOS DE AMORTECEDORES DE VIBRAÇÃO

Alguns dispositivos são instalados na aeronave com a finalidade de reduzir a

vibração de média frequência, que está presente em todos os regimes de voo.

Contudo, podem ser projetadas de diferentes formas. Segundo Kareem et al. (1999),

existem basicamente 3 tipos de amortecedores:

Amortecedores passivos - São amplamente utilizados, constituídos de um

sistema inercial secundário, que é colocado junto a estrutura principal,

acrescentando amortecimento indireto à estrutura, de modo que altere a

frequência de resposta, além de não oferecer risco de desestabilizar a

estrutura.

Amortecedores ativos - Eles surgiram após a limitação dos amortecedores

passivos em conseguirem ajustar-se à variação do carregamento, deste modo,

os amortecedores ativos têm a capacidade de se adaptar as mudanças do

ambiente e em diferentes momentos, variando o seu coeficiente de

amortecimento de acordo com a necessidade, para alcançar os níveis

preestabelecidos no manual.

Amortecedores mistos ou híbridos - Eles são compostos por amortecedores

passivos e ativos, e utiliza-se do amortecedor ativo para cargas muito elevadas,

se caso o fornecimento de energia falhar, ainda há o amortecedor passivo.

49

A seguir serão abordados todos os redutores de vibração que podem ser

adicionados na aeronave Sikosky S-76. Apesar da diversidade, no helicóptero em

estudo só é instalado amortecedores passivos.

5.4.1 AMORTECEDOR DE VIBRAÇÃO BIFILAR

O amortecedor de vibração bifilar é basicamente um amortecedor pendular.

Ele é composto por duas partes em forma de “X” – quatro braços cada, chamados de

“estrelas” – feitas de alumínio forjado e montados uma sobre a outra, totalizando oito

braços. O bifilar superior irá absorver vibrações de 5/revoluções, enquanto o inferior

amortece as vibrações de 3/revoluções. De acordo com a finalidade da aeronave, é

adotado somente o bifilar inferior para que seja diminuído o peso do helicóptero. O

uso do bifilar 5P é opcional e geralmente é instalado em aeronaves onde se deseja

um ambiente vibratório mínimo.

Figura 23 – Vista expandida dos 2 amortecedores de vibração bifiliar


Cada braço possui um conjunto de pesos independentes e de mesma massa,

ligados a dois pontos de pivoteamento. Este conjunto de peso descreve um

movimento pendular em relação ao suporte, e ele possui frequência natural ajustada

para a frequência da vibração que se deseja reduzir, podendo ser 1P, 2P, 3P, 4P, 5P,

etc.

Na aeronave em estudo é utilizado somente um bifilar que estará atuando na

vibração de 3P, na primeira parte da figura 23 é possível identificar os 4 braços que

50

formam o “X”, instalados no helicóptero. E logo em seguida os demais componentes:

peso, placas de pivoteamento e arruelas bisoteadas.

Figura 24– Peso do amortecedor de vibração bifiliar

Fonte: O autor

Com base nas patentes US3932060 e US3874818, o amortecedor de

vibração bifilar possui uma massa (presa nas placas de pivoteamento) que é

suportada por dois pinos (pivôs) e, durante a operação, as placas podem se mover

conforme um movimento pendular em relação ao braço que as sustentam. Quando a

frequência natural do pêndulo (placas e massa) é excitada por uma força externa de

mesma frequência, o pêndulo se move em direção oposta à força excitadora,

reduzindo ou eliminando assim a vibração.

A massa com as placas tem a forma de “U”, que são montadas abraçando o

braço da “estrela” e suportada por pinos pivôs. O movimento pendular da massa é

possível graças ao rolamento dos pinos de suportação sobre a superfície circular das

51

aberturas existentes tanto na extremidade do braço como nas placas da massa.

(adaptado de : https://patents.google.com/patent/US3932060).

Figura 25 – Desenho esquemático do peso do bifilar

Fonte: https://patents.google.com/patent/US3874818

Os pesos são contidos nas placas de pivoteamento por parafusos que

prendem duas arruelas bisoteadas, estas por sua vez irão centralizar os pesos contra

a superfície de contato durante a operação, e fornecem apoio vertical nas condições

estáticas (figura 24). Os braços de suporte do bifilar têm uma seção reta em “I” para

melhor eficiência estrutural.

O conceito utilizado por este componente é de pesos dinâmicos pendulando

no mesmo plano, que geram forças inerciais em oposição às forças das pás. O uso

do campo de forças centrífugas do sistema de rotação do helicóptero, como a força

de restauração nos pêndulos, fornece ajuste constante através de toda gama de RPM

em que o rotor opera. Este pêndulo é sintonizado para neutralizar e cancelar as forças

vibratórias em suas próprias fontes, o rotor principal, antes que elas sejam sentidas

dentro da fuselagem.

Estes pesos irão se mover sozinhos pela ação da força centrífuga. O principal

cuidado na manutenção em relação a eles é durante a limpeza, para que não os

deixem travados. Ou seja, é necessário que eles estejam livres para fazer o

movimento e atenuar a vibração.

https://patents.google.com/patent/US3932060

https://patents.google.com/patent/US3874818

52

Segundo o manual da Sikorsky, uma fonte de vibração de 4 revoluções

corresponde ao valor de 20.9 Hz. Cada vibração está relacionada a algum múltiplo da

rotação, ou seja, 1P, 2P, 3P, 4P, 5P, que são respectivamente relacionadas a cada

giro completo da pá sobre o seu próprio eixo.

A tabela a seguir destina-se a fins informativos para auxiliar o usuário na

determinação de uma possível fonte de freqüência. Antes da ação de manutenção ou

remoção envolvendo um suspeito componente, recomenda-se entrar em contato com

a assistência técnica de atendimento ao cliente da Sikorsky.

FREQUÊNCIAS DE COMPONENTES MECÂNICOS

COMPONENTES RPM CPM FREQ (Hz)

Rotor Principal 1P 107% Nr 313.2 5.2





Engrenagem Cônica - Segunda Redução 107% Nr 1668.5 27.8



Eixo do Rotor de Cauda 107% Nr 3491.2 58.2

Primeira Redução Helicoidal 107% Nr 4560.4 76.0

Bevel Pinion First Reduction 107% Nr 4560.4 76.0

Bomba de óleo 107% Nr 6240.7 104.0

Bomba Hidráulica 107% Nr 6240.7 104.0

Nº. 1 Eixo de entrada (Turbina) 107% Nr 6409.3 106.8

Nº. 2 Eixo de Entrada (Turbina) 10% Nr 6409.3 106.8

Blower Drive Spur 10% Nr 8441.8 140.7

Generator Drive Spur 10% Nr 12665.1 211.1

Generator Electrical Line Freq. 107% Nr 25330.8 422.2 Tabela 1 – Frequência de Componentes dinâmicos

Fonte: Adaptação do Manual de Manutenção Sikorsky S-76

5.4.2 AMORTECEDOR DE VIBRAÇÃO LATERAL

O amortecedor de vibração lateral é um sistema absorvedor do tipo massa-

mola que atenua vibrações laterais significativamente na área do cockpit e cabine de

passageiros, na ordem de 4/revoluções, através de forças que se opõem à vibração.

53

Este componente está instalado no teto da cabine, e é composto por um

conjunto de molas e pesos, como um absorvedor dinâmico, dispostos no

compartimento e protegidos por carenagem, que podem oscilar para compensar a

vibração lateral. Ele pode ser ajustado por meio da adição ou retirada de pesos até

que as vibrações decresçam.

Figura 26 - Amortecedor de vibração lateral e sua localização


5.4.3 AMORTECEDOR DE VIBRAÇÃO VERTICAL DO NARIZ

O amortecedor de vibração vertical do nariz também é um sistema absorvedor

do tipo massa-mola que irá atenuar as vibrações de 4/revoluções através do mesmo

método de oposição de forças, este está localizado no compartimento eletrônico do

nariz da aeronave.

Consiste em duas massas dinâmicas conectadas por meio de pinos e buchas,

e suportadas em uma estrutura de base. De maneira semelhante ao amortecedor de

vibração lateral, também há presença de mola interna cujo objetivo é exercer forças

entre as massas opostas. A pré carga nas molas é controlada por dois parafusos que

são ajustados manualmente, e a tensão poderá ser aumentada ou reduzida a fim de

54

ajustar a sua frequência natural e então reduzir os níveis de vibração no cockpit,

através da alteração da rigidez do sistema.

Figura 27 – Pesos e compartimento do Amortecedor de vibração vertical

Fonte: Esquerda – O autor, Direita - Manual de Manutenção Sikorsky S-76

5.4.4 MANUTENÇÃO DOS AMORTECEDORES

Os dispositivos de redução de vibração lateral e vertical do nariz são ajustados

de acordo com o centro de gravidade da aeronave (CG). Segundo David Mondey, CG

é o ponto da estrutura onde agem todas as forças combinadas, sendo alterado pela

retirada ou inclusão de algum componente na aeronave. Consequentemente, será

necessário fazer o ajustes de colocação ou remoção de pesos nos amortecedores

conforme cálculos feitos pelo sistema.

No bifilar, o peso tem valor fixo, portanto não é preciso realizar ajustes.

Entretanto, como este dispositivo não está alocado em nenhum compartimento e

trabalha em alta rotação, é necessário um acompanhamento diário de suas condições

estruturais e, se aplicável, a substituição.

55

6 SISTEMA HUMS

O sistema HUMS, trata-se de uma ferramenta da manutenção preditiva,

(Health and Usage Monitoring System – sistema de monitoramento da saúde e uso)

que foi implantado com o propósito de diagnosticar e auxiliar na constatação de

discrepâncias através da coleta e análise de parâmetros. Este sistema ganha cada

vez mais espaço em todas as áreas, devido a sua eficiência na coleta de dados para

auxiliar o diagnóstico, melhorando a garantia da segurança, confiabilidade e

disponibilidade.

O termo HUMS começou a ser disseminado na aviação offshore, após queda

com o Boeing 234LR Chinook, operado pela British Airways Helicopters, em que

transportava passageiros da indústria petrolífera em 1986, resultadando na morte 43

passageiros e 2 membros da tripulação.

Hoje a regulamentação e tecnologia continuam em desenvolvimentos. O foco

não é unicamente a segurança, mas também, o aumento da disponibilidade, redução

de custos de manutenção, otimização e gerenciamento do inventário de peças,

aumento da confiabilidade, integração entre sistemas, melhor desempenho, aumento

do tempo médio entre falhas (TMEF) e redução do tempo médio para reparo (TMPR).

Nas aeronaves, o sistema tem como objetivo, monitorar e diagnosticar os

principais componentes, baseando-se nas suas frequências de vibração. O

diagnóstico é realizado por meio da coleta e análise dos dados de vibração oriundos

dos dezenove sensores instalados estrategicamente na aeronave.Os velocímetros,

acelerômetros e pick-ups magnéticos são utilizados como sensores primários de

monitoramento, a sua localização pode ser observado na figura 28. Além disso, pode

ser detectada a localização do processador VXP, conector e tracker. Vale ressaltar

que o tracker só é instalado durante o voo de manutenção, para verificação do plano

rotor das pás.

56

Figura 28 - Diagrama da localização dos sensores da aeronave

Fonte: Manual de Manutenção (Honeywell)

Para a operação adequada do sistema HUMS é necessário que todos os

sensores estejam funcionando de forma precisa para o correto monitoramento dos

sistemas da aeronave.

A determinação do correto funcionamento dos sensores pode ser feita por

meio de:

• Teste dos sensores diretamente pelo software do sistema;

• Teste dos sensores individualmente;

• System checkout e System operational checks.

6.1 ACELERÔMETRO

É um sensor piezoelétrico que produz uma carga elétrica a qual é proporcional

em frequência e amplitude à aceleração da vibração que o sensor está submetido.

Essa carga elétrica é amplificada e é analisada pelo sistema HUMS, e através da

relação carga elétrica gerada e aceleração/deslocamento, determina o nível de

vibração.

57

Figura 29 – Acelerômetro

Fonte: Manual de Manutenção – Líder Aviação

6.1.1 ACELERÔMETRO HTA

O acelerômetro tipo HTA (high temperature accelerometer) é um modelo de

acelerômetro especial utilizado em regiões sujeitas a altas temperaturas, por exemplo,

áreas do motor. Não possui nenhuma aplicação externa e requer cuidados especiais

quanto a ruído elétrico.

Figura 30 - Acelerômetro para alta temperatura utilizado nas turbinas


6.2 VELOCÍMETRO

Segundo o manual de manutenção VXP – Honeywell, o velocímetro é um

sensor da mesma forma que o acelerômetro, porém possui um amplificador de sinal

internamente, e por isso necessita de uma alimentação externa. Deste modo, é

produzida uma tensão de saída proporcional à velocidade em polegadas por segundo

(ips).

58

Figura 31 - Velocímetro


6.3 PICKUP MAGNÉTICO

O pick-up magnético é um sensor que utiliza a alteração do campo magnético

como princípio de operação, sendo composto de um ímã permanente e uma bobina

interna.

O sinal de saída do sensor é uma tensão alternada que varia em amplitude e

forma de onda à medida que a velocidade do dispositivo monitorado muda. Uma forma

de onda completa (ciclo) ocorre quando o atuador, material ferroso, passa na área de

detecção do sensor. Um ímã permanente estabelece um campo magnético fixo. Um

sinal de saída é gerado alterando as forças desse campo, causado pela aproximação

e passagem do material ferroso próximo ao pólo da peça. A presença alternada e

ausência de material ferroso variam a “resistência do fluxo” do campo magnético, que

muda dinamicamente a força do campo. Essa mudança induz corrente na bobina que

está ligada a saída dos terminais.

Figura 32 - Pickup Magnético


59

6.4 DADOS OBTIDOS NO HUMS

O sistema HUMS utilizado na aeronave S-76 em estudo, é fabricada pela

Honeywhell, modelo VXP. Os principais componentes são unidade de aquisição

(DAU), unidade de exibição (notebook), o adaptador de cartão, unidade de USB,

impressora, sensores e cabos. Além disso, o VXP oferece interface com a maioria dos

equipamentos padrão da indústria.

Os sensores estão posicionados em componentes vitais da aeronave, por

exemplo, transmissão, caixas de engrenagens, rolamentos e motores. Todas as

informações são encaminhadas a uma unidade que coleta os dados a bordo do

helicóptero (DAU – Data Aquisiton Unit), que armazena em um cartão de memória.

Figura 33 - Unidade de aquisição, localizado no compartimento do bagageiro

Fonte: O autor

Posteriormente ao voo, ou entre eles, este cartão é retirado e introduzido no

computador para que ocorra a análise das informações coletadas (Figura 34). Dessa

maneira, o sistema revela o comportamento vibratório dos componentes monitorados,

e é capaz de comparar com os limites pré-estabelecidos pelo fabricante. Tal sistema,

ainda é capaz de emitir alertas quando os parâmetros são excedidos.

60

Figura 34 - Unidade de exibição e cartão

Fonte: Esquerda – O autor; Direita - Manual do sistema de monitoramento de vibração (Honeywell)

Desta forma, torna-se confiável a identificação de desvios nos

comportamentos dos componentes, possibilitando atividades de manutenção

(inspeções e ajustes) antes que a falha ocorra. Em algumas ocorrências, os pilotos

também podem ter acessos às informações no cockpit, averiguando os avisos

apresentados pelo HUMS e planejando com maior precisão e segurança o voo.

Outra maneira possível de fazer a leitura dos dados de vibração é durante os

voos de manutenção, onde o notebook é conectado através de um cabo e conector,

disponibilizando os dados durante o voo, conforme mostrado na figura 35.

Figura 35 - conector e cabo, localizado na parte superior da cabine de comando

Fonte: O autor

O contexto operacional dos eventos também é registrado para que possam

ser avaliadas totalmente as tendências, e a equipe de manutenção consiga realizar a

manutenção preditiva baseada nas condições.

A Skybary, repositório eletrônico relacionado à operação de voo e gestão do

tráfego aéreo, afirma que equipamentos mais recentes permitem que os dados

adquiridos durante o voo sejam transmitidos via comunicações por satélite para as

61

unidades de controle de manutenção do operador, para que o tempo de inatividade

de manutenção seja minimizado pelo pré-planejamento. Esses sistemas também

podem ser configurados para relatar automaticamente condições urgentes ou de

emergência ao operador e ao fabricante em qualquer lugar do mundo.

Os dados obtidos pelos HUMS são utilizados para realizar todos os ajustes

de manutenção sob condições da análise de tendência. Além disso, o VXP é

utilizado como documentação pré e pós-manutenção, registro de manutenção de

vibrações em aeronaves novas ou revisadas, coleta de dados e soluções de

problemas de vibração.

6.4.1 INSPEÇÃO DO VXP

A manutenção de rotina no VXP consiste principalmente de inspecionar o

equipamento em busca de problemas básicos e realizar testes funcionais no

equipamento, a fim de verificar a correta operação. Todos os reparos, exceto

pequenos procedimentos de manutenção, serão feitos pelo fabricante. O VXP deve

ser inspecionado toda vez que for usado. No mínimo, uma inspeção completa de todos

os componentes deve ser realizada a cada 12 meses. Ambas as inspeções são

realizadas de acordo com o manual disponibilizado pelo fabricante.

6.5 MANUTENÇÃO NA AERONAVE

De forma prática, os dados obtidos pelo HUMS são usados basicamente de

três maneiras distintas: diariamente para acompanhamento da vibração de todos

componentes, caso haja a troca de algum componente que age diretamente na

vibração e para monitoramento pela engenharia de manutenção da empresa.

No primeiro caso, é o acompanhamento através dos downloads realizados

após todos os voos do dia, onde vai ser avaliada a tendência de vibração e/ou fato

que gerou uma vibração repentina. Tal avaliação é feita emitindo o status do

componente, a amplitude de vibração e o respectivo sensor, exposto em três

indicadores:

• Verde – O componente está dentro do padrão de vibração preestabelecido, não

há necessidade de intervenção.

62

• Amarelo – O componente está próximo ao limite de vibração preestabelecido,

a manutenção deve fazer o planejamento para correção da vibração.

• Vermelho – O componente excedeu o limite preestabelecido, a aeronave não

poderá realizar voos até que a manutenção haja de forma corretiva e abaixe os

níveis de vibração até o indicador verde.

Figura 36 - Análise de vibração da aeronave

Fonte: O autor

A figura acima mostra a leitura da vibração do helicóptero após um dia de voo,

onde todos os indicadores estão verdes, representando que não há nenhum

componente próximo do limite de vibração preestabelecido pelo fabricante.

Na maior parte dos casos, quando há um aumento gradativo de vibração em

determinado componente, sem que tenha ocorrido manutenção recentemente, é

considerado a princípio que haja um desgaste do componente ou sistema vinculado a

ele. Através de uma inspeção visual, é confirmada a hipótese e feita as substituições

necessárias. Caso, não seja confirmada a hipótese anterior, é começada uma

investigação das possíveis panes de acordo com o manual.

63

Além disso, é possível que aconteça um aumento repentino da vibração, em

geral por dois motivos: defeito ou falha de um componente de forma que prejudique a

sua atuação e gere vibração na aeronave, e manutenção recente inadequada que

inconscientemente introduziu a vibração ao sistema.

Conforme já citado, a segunda forma de utilizar os dados do HUMS, é após a

troca de algum componente que tem efeito direto sobre a vibração. Sendo assim, o

manual irá indicar quando será necessário fazer a análise de vibrações, os

procedimentos e as condições em que serão realizados.

De modo geral, após a substituição do componente é programado um voo de

manutenção, onde o próprio sistema irá indicar, através do computador, se será

preciso ajustar algum amortecedor, alinhamento, link ou plano rotor, e o valor que

deverá ser feito o ajuste. É importante ressaltar, que a aeronave só será liberada para

voo de transporte de passageiro ou carga, depois que todos os dados de vibração

estiverem com os indicadores verdes.

Figura 37 - Procedimento de ajuste para voos de vibração


O procedimento de ajustes para voos de vibração, figura 37, é basicamente

dividido em duas etapas: giro em solo e em voo. Primeiramente, no giro em solo é

determinado um pré-ajuste do plano rotor do rotor principal e realizado o

balanceamento dos rotores. Já em voo (hover e 145 knots), será feito os ajustes

64

referentes a vibração de 1P (ajuste final do plano rotor e borda fuga) e dos

amortecedores de vibração.

Os valores são transmitidos através da tela do computador, como

representado na figura 38, onde é possível observar o plano rotor, funcionamento do

damper, os valores de peso e borda de fuga, e os ajustes que será necessário em

cada pá identificada através das cores (vermelha, preta, amarela e azul).

Figura 38 – Dados coletados do HUMS – VXP.

Fonte: Manual do sistema de monitoramento de vibração (Honeywell)

A terceira forma que ocorre a utilização dos dados obtidos é através do envio

diário da equipe de manutenção para engenharia, pois eles serão os responsáveis por

realizar relatórios, controle, gráficos, e gerar melhorias de manutenção de toda a frota

de helicópteros.

65

7 CONCLUSÃO

Com este trabalhado de conclusão de concurso pudemos conhecer e verificar

a importância da manutenção preditiva nas aeronaves, na detecção e monitoramento

das vibrações existentes. Também, através do sistema HUMS podemos ver o registro

dessas vibrações, sejam elas de baixa, média ou alta intensidade, e podendo ser

visualizadas na tela. Uma vez que não há como eliminar a vibração do sistema,

devemos buscar mantê-las dentro dos limites pré-estabelecidos pelo manual do

fabricante.

Deste modo, concluímos que, em nome da segurança, confiabilidade e

disponibilidade, é necessário estar atento aos parâmetros analisados e executar os

devidos ajustes, como também nos sistemas de amortecedores de vibração, pois

qualquer discrepância estará prejudicando todos os demais sistemas e irá agir

negativamente na vida útil, comprometendo a segurança de voo e conforto de

passageiro e tripulação.

Na aviação, o objetivo principal da manutenção é a segurança dos seus

passageiros e tripulantes, e em segundo plano vem a redução de custos com

manutenção.

66

8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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em 20 de Abril de 2018, disponível em Slide Share: https://pt.slideshare.net/

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