DESAFIO DO CLIENTE
O National Institute for Aviation Research (NIAR) da Universidade Estadual de Wichita é a maior instituição universitária de pesquisa e desenvolvimento em aviação dos EUA. Em quatro localidades, ele abrange 30.000 metros quadrados, e tem mais de uma dúzia de laboratórios, todos dedicados ao avanço da tecnologia para aeronaves gerais, comerciais e militares.
"Os clientes escolhem a NIAR porque temos uma força de trabalho experiente e equipamentos de última geração", afirma o Dr. Waruna Seneviratne, diretor técnico da NIAR e cientista líder no programa de pesquisa de aeronavegabilidade e sustentação de aeronaves. "Temos experiência em muitos setores. Dados consultoria sobre tudo, desde a seleção de materiais e testes permitidos até testes de certificação em escala real e inspeções de desmontagem. É um sistema completo de apoio ao serviço"
A NIAR usa sua experiência para resolver alguns dos problemas mais difíceis no setor aeroespacial. Um deles é quanto mais tempo os componentes compostos da primeira geração irão durar, agora que estão chegando ao fim de suas vidas úteis certificadas. Uma visão significativa da mecânica da fratura de estruturas compostas é elusiva, pois esses componentes carecem de décadas de dados operacionais e pesquisas que podem ser facilmente acessadas para componentes metálicos. Como resultado, a busca do prolongamento da vida útil das estruturas compostas não pode ser realizada através das metodologias existentes. Caso em questão: o F/A-18 Hornet.
"O F/A-18 foi projetado nos anos 70, mas seu substituto, o F-35, não estará pronto para a Marinha dos EUA até 2019", disse Seneviratne. "A Marinha tem um grande número de F/A-18 se aproximando da aposentadoria, e quer prolongar com segurança a vida útil dessas estruturas compostas. Entretanto, desconhece-se quão bem estas estruturas envelhecidas irão tolerar tal serviço estendido. É isso que nossa pesquisa foi projetada para explorar"
SOLUÇÃO DA MTS
Para realizar testes de fadiga dos componentes e estruturas compostas envelhecidas do F/A-18, Seneviratne e sua equipe empregam uma variedade de soluções de testes MTS, desde estruturas de carga uniaxial de piso até plataformas de testes estruturais multiaxiais em escala real que incorporam numerosos atuadores MTS com classificação de fadiga. Estas soluções também incorporam o software AeroPro da MTS™para controle e aquisição de dados, controles digitais da MTS e Unidades de Potência Hidráulica SilentFlo™ da MTS.
A estrutura da asa do F/A-18 Hornet consiste em peles de asa compostas e juntas compostas a titânio coladas na raiz da asa - uma área muito carregada onde a asa se prende à fuselagem. A pesquisa se concentrou inicialmente na avaliação de corpos de prova dogbone de 25 polegadas de comprimento extraídos das peles das asas de F/A-18 desativados. Os testes cíclicos com carga de espectro replicaram cargas operacionais reais, de modo que a equipe pôde comparar os dados residuais de cada corpo de prova de resistência e vida útil de fadiga com os dados originais da certificação , bem como determinar a vida útil remanescente da junta
"Descobrimos que as uniões de compósito a titânio tinham uma vida muito mais longa do que alguém pensava", disse Seneviratne. "O histórico do serviço não teve efeito significativo sobre a força residual de cada junta. As juntas normalmente tinham mais de cinco tempos de fadiga adicionais, permanecendo sob um espectro de fadiga dominante de tensão, e várias sobreviveram dez tempos de vida sem degradação significativa da resistência"
Estas conclusões levaram a testes estruturais mais extensivos em escala real da asa interna, que consiste em peles compostas. O artigo de teste era composto por uma fuselagem central F/A-18, asas internas e abas de arrasto. Durante a primeira fase de testes, a estrutura da asa foi ciclada para uma vida útil adicional de cargas de teste enquanto era monitorada quanto a danos induzidos pela fadiga. Uma segunda fase de testes simulou diferentes tipos de danos durante o ciclo de fadiga contínua para avaliar a contenção de danos e a taxa de crescimento, se houver.
BENEFÍCIOS PARA O CLIENTE
O resultado mais importante da pesquisa do NIAR é que a Marinha dos EUA agora tem os dados necessários para apoiar os esforços deextensão de vida útil para os F/A-18 com um grau de confiança muito maior, especialmente quando se trata de construção composta avançada da asa interna. A Marinha e outros ramos das forças armadas podem aplicar esta metodologia a outras plataformas envelhecidas.
"Ao identificar possíveis problemas em um ambiente de laboratório controlado, podemos reduzir o risco de fenômenos inesperados que podem comprometer a segurança de toda uma frota", disse Seneviratne. "Os dados de nosso trabalho também ajudarão a informar e melhorar novos projetos de componentes e estruturas de aeronaves compostas"
O uso de soluções de teste MTS ajudou a equipe de Seneviratne a concluir esta pesquisa de forma segura e eficiente. A resposta dos atuadores e dos sistemas digitais de controle serviu para proteger tanto os artigos de teste caros quanto os operadores de teste. A agilidade das servoválvulas MTS, combinada com o controle independente da pressão e outras características de segurança, facilitaram o gerenciamento preciso dos atuadores do equipamento de teste estrutural, que podem exercer uma tremenda quantidade de força em um tempo muito curto.
"A confiabilidade também é importante", acrescentou Seneviratne. "Toda vez que você para um grande teste estrutural para manutenção de equipamentos de teste, isso custa dezenas de milhares de dólares. As soluções de teste MTS são muito confiáveis. Você configura o atuador e está pronto para ir até a hora de recalibrar. Já fizemos dezenas de milhares de testes de fadiga com eles, e o retorno do investimento é muito satisfatório"
Seneviratne também aprecia a versatilidade do software AeroPro, que torna mais fácil para seus pesquisadores automatizar a configuração e execução de uma grande variedade de testes - alguns dos quais utilizam várias centenas de strain gages e dezenas de canais de controle - sem ter que empreender o demorado processo de reconfiguração física de equipamentos de teste altamente complexos. Além disso, a MTS oferece serviços e suporte técnico de alta qualidade, bem como serviços de valor agregado, como calibração e projeto de sistemas hidráulicos.
"A MTS tem experiência na produção e suporte de soluções de testes complexos", concluiu Seneviratne. "Eles sabem como nos ajudar a operar com mais eficiência para que possamos fazer nosso trabalho a um custo mais baixo". É uma vitória para todos"
