UNIVERSIDADE TUIUTI DO PARANÁ. Celso Luiz de Amorim Junior. Clemerson Clei de Moura Souza Coelho. Luciano de Souza Bento

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1 UNIVERSIDADE TUIUTI DO PARANÁ Celso Luiz de Amorim Junior Clemerson Clei de Moura Souza Coelho Luciano de Souza Bento Sistema hidráulico e trem de pouso do avião NE 821 Carajá Curitiba 2008

2 2 UNIVERSIDADE TUIUTI DO PARANÁ Celso Luiz de Amorim Junior Clemerson Clei de Moura Souza Coelho Luciano de Souza Bento Sistema hidráulico e trem de pouso do avião NE 821 Carajá Trabalho de Conclusão de Curso apresentada ao curso de Tecnologia em manutenção de aeronaves da Faculdade de Ciências aeronáuticas da Universidade Tuiuti do Paraná, como requisito parcial na obtenção do grau de tecnólogo em manutenção aeronáutica. Orientadora: Rosana Adami Mattioda Curitiba 2008

3 3 TERMO DE APROVAÇÃO Celso Luiz de Amorim Junior Clemerson Clei de Moura Souza Coelho Luciano de Souza Bento Sistema hidráulico e trem de pouso do avião NE 821 Carajá Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado e aprovado para obtenção do Título de Tecnologia em Manutenção de Aeronaves da Faculdade de Ciências Aeronáuticas da Universidade Tuiuti do Paraná. Curitiba, 11 de dezembro Tecnologia em manutenção de aeronaves José Dimas Novaes Patriota Faculdade de Ciências Aeronáuticas Universidade Tuiuti do Paraná Orientadora: Profª Mestre Rosana Adami Mattioda

4 4 SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS RESUMO ABSTRACT INTRODUÇÃO QUESTÃO PROBLEMA OBJETIVOS JUSTIFICATIVA FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA APRESENTAÇÃO SISTEMA HIDRÁULICO DO TREM DE POUSO COMPONENTES DO SISTEMA DESCRIÇÃO DO SISTEMA VÁLVULA SOLENÓIDE COMANDO SELETOR BOMBA MANUAL FUNCIONAMENTO DO SISTEMA ABAIXAMENTO DO TREM DE EMERGÊNCIA CIRCUÍTO ELÉTRICO DO TREM DE POUSO TREM DE POUSO TREM DE POUSO DO NARIZ TREM DE POUSO PRINCIPAL AMORTECEDOR HIDROPNEUMÁTICO FREIOS DESCRIÇÃO DO FREIO CILINDRO MESTRE FREIO DE ESTACIONAMENTO CONJUNTO DOS FREIOS FUNCIONAMENTO DO SISTEMA CONCLUSÃO REFERÊNCIAS... 67

5 5 LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 O AVIÃO NE 821 CARAJÁ FIGURA 2 COMPONENTES DO SISTEMA FIGURA 3 BOMBA MECÃNICA FIGURA 4 DIAGRAMA ELÉTRICO DE ATUAÇÃO DAS PORTAS DO TREM FIGURA 5 MECANISMO DE COMANDO DA VÁLVULA SELETORA FIGURA 6 COMANDO SELETOR FIGURA 7 VISTA SUPERIOR DA UNIDADE DE POTÊNCIA FIGURA 8 BOMBA MANUAL DE EMERGÊNCIA FIGURA 9 DIAGRAMA DO SISTEMA HIDRÁULICO FIGURA 10 DIAGRAMA ELÉTRICO DO TREM DE POUSO FIGURA 11 MICROCONTACTORES DA MANETE DE POTÊNCIA FIGURA 12 TREM DE POUSO DO NARIZ FIGURA 13 CONJUNTO DIRECIONAL FIGURA 14 ESQUEMA DO ESPAÇADOR BI-PARTIDO E MOLA FIGURA 15 BATENTES DO TREM FIGURA 16 TREM DE POUSO PRINCIPAL FIGURA 17 TRAVA EM CIMA E EMBAIXO FIGURA 18 GANCHO TRAVA EMBAIXO FIGURA 19 AMORTECEDOR HIDRÁULICO FIGURA 20 SISTEMAS DOS FREIOS FIGURA 21 CILINDRO MESTRE FIGURA 22 VÁLVULA DO FREIO DE ESTACIONAMENTO FIGURA 23 CONJUNTO DO FREIO FIGURA 24 DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DO SISTEAM DE FRENAGEM... 65

6 6 RESUMO Este presente trabalho mostrará quais componentes constituem o sistema hidráulico do trem de pouso e freios do avião NE 821 Carajá. Serão abordados como ocorre o funcionamento destes componentes, bem como a eficiência e a segurança que eles proporcionam, demonstrando a essencialidade dos princípios de segurança e a capacidade dos operadores para solucionar qualquer falha, e também que os mecânicos estejam aptos a prevenir estas falhas. Palavras chave: sistema hidráulico, trem de pouso, freios.

7 7 ABSTRACT This present work will show which components constitutes the hydraulical system of the landing gear and brakes of airplane NE Carajá. They will be boarded as they occur the functioning of these components, as well as the efficiency and the security that they provide, demonstrating to the essenciality of the security principles and the capacity of the operators to solve any imperfection, and also that the mechanics are apt to prevent these imperfections. Words key: hydraulical system, landing gear, brakes.

8 8 1.0 INTRODUÇÃO O avião NE 821 Carajá é um avião de médio porte, e necessita de um sistema hidráulico para operar seu trem de pouso e seu sistema de freios. Sendo como itens essenciais na aeronave, necessita que opere com bastante segurança, que seja de fácil e acessível manutenção e tenha dispositivos que permitam evitar que ocorram falhas em seus componentes. Abordaremos neste presente trabalho o sistema hidráulico deste avião. Este sistema é responsável pelo trem de pouso e freios da aeronave. Serão mostradas todas suas peças que compõem o sistema bem como o método de funcionamento. Serão citadas as formas que o sistema usa para prevenir eventuais panes, sejam elas normais e anormais.

9 9 1.1 QUESTÃO PROBLEMA O sistema hidráulico do NE 821 Carajá é responsável principalmente pela distenção e recolhimento do trem de pouso e sistema de freios, itens essenciais na operação da aeronave. Este sistema complexo operando em conjunto é realmente confiável em todas as operações da aeronave? 1.2 OBJETIVOS Mostrar como são e como funcionam os diversos componentes de todo o sistema bem como sua operação com segurança e os dispositivos que servem para evitar falhas. 1.3 JUSTIFICATIVA A escolha deste assunto é muito interessante pelo fato de se poder analisar o funcionamento do referido sistema, ao mesmo tempo em que é de suma importância para o funcionamento da aeronave, também é essencial que apresente uma boa atuação, tenha uma longa duração e que tenha sistemas de prevenção de falhas e procedimentos adequados para sua eventual emergência caso ocorra falhas. É notável que pela quantidade de peças o sistema funcione em conjunto de uma maneira bastante harmoniosa, fazendo com que a aeronave funcione adequadamente e tenha sempre uma segurança sempre que for requisitada.

10 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Este trabalho fundamenta-se no manual da Embraer (Empresa Brasileira de aeronáutica) e nas apostilas de estudos genéricos sobre manutenção aeronáutica da ANAC (Agência Nacional de Aviação Civil). Através do manual do fabricante pode-se entender todo o funcionamento do sistema, bem como conhecer as peças que o compõem. E através de apostilas genéricas de estudo existe a possibilidade de entender como funcionam as peças primárias que ao longo do tempo foram aprimoradas para que todo o conjunto trabalhe com segurança.

11 APRESENTAÇÃO O avião Carajá NE 821 é um avião bimotor e opera com motores turboélices. Foi projetado e construído em parceria pela Embraer e Neiva, ambas fabricantes de aeronaves. Sua fuselagem é construída em modelo semimonocoque, onde é constituída de cavernas e reforçadores longitudinais, os quais estão rebitados num revestimento externo do tipo trabalhante. Suas asas são metálicas do tipo cantilever e são instaladas na parte baixa da fuselagem. Suas extremidades são confeccionadas de fibra de vidro e são removíveis. Cada asa possui dois tanques de combustível do tipo célula. Também nas asas são instalados naceles que abrigam os motores e os compartimentos do trem de pouso principal. Estas naceles são partes integrais das asas, sendo que suas partes dianteiras abrigam os berços onde são presos os motores, e as partes traseiras abrigam tanques de combustíveis e bagageiros. É equipado com trem de pouso escamoteável, que o fecha totalmente dentro de seu compartimento. É um avião não pressurizado, e pode atender serviços de cargas, transporte de passageiros e executivos. Figura 1 O avião NE 821 Carajá Fonte: Manual da Embraer p. 1

12 SISTEMA HIDRÁULICO DO TREM DE POUSO 4.1 COMPONENTES DO SISTEMA Um sistema hidráulico serve para acionar um determinado sistema, facilitando o uso deste por parte do operador. Neste avião, dispomos do sistema hidráulico para acionar o trem de pouso. O sistema do trem de pouso é constituído basicamente por: Unidade de potência (power pack); Bombas mecânicas; Bomba manual; Filtros; Tubulações; Cilindros atuadores das portas do trem; Cilindros atuadores do trem de pouso Seletor de posições; Bocal de abastecimento.

13 13 Figura 2: Componentes do sistema Fonte: Manual da Embraer p. 24 O componente que funciona como unidade de potência é a unidade central do sistema hidráulico, onde contém o reservatório do fluído hidráulico e as válvulas que

14 14 irão permitir o funcionamento do trem de pouso. Ela permanece alojada na seção do nariz. Na seção dos motores, as bombas mecânicas do sistema hidráulico são do tipo engrenagem, cada motor tem uma acoplada ao seu eixo, e sendo assim, fornecem um fluxo contínuo de fluído hidráulico para o sistema. O eixo que liga a bomba ao motor possui um ponto de cisalhamento, ou seja, uma diminuição do seu diâmetro em determinado ponto que evita que o motor seja abalado caso haja um emperramento da bomba. Isso age como uma proteção para o motor, já que os sistemas do motor e hidráulico são interligados. A pressão de funcionamento do sistema é de aproximadamente 1900 psi. Há também filtros de fluído hidráulico instalados em cada parede de fogo dos motores, para filtrar o fluído hidráulico assim que ele deixa a bomba. Estes filtros são muito importantes para o bom funcionamento do sistema, pois qualquer tipo de sujeira que entre no sistema pode prejudicar o sistema, visto que existem passagens por válvulas e tubulações de espaço muito pequeno, que com fluído contaminado podem vir a emperrar. Na medida em que os motores estão em giro, as bombas succionam fluído hidráulico do reservatório e o envia sob pressão para a unidade de potência. Este componente, por sua vez, determina o ciclo correto de operação do sistema hidráulico, sempre em concordância com o que foi solicitado pelo seletor de posições do trem de pouso. O seletor do trem de pouso fica localizado na cabine de comando dentro do painel principal de instrumentos do primeiro piloto, em seu lado direito inferior. Localizada entre as poltronas dos pilotos, uma bomba manual é usada para baixar o trem em caso de emergência. É de crucial importância que a tripulação

15 15 responsável pela operação do avião esteja devidamente familiarizada com a operação correta da bomba manual de emergência, para que seja usada de maneira adequada e eficaz quando em uma emergência. Um bocal para tomada de pressão do sistema e um bocal de abastecimento, encontram-se localizados no lado direito da seção do nariz, sendo estes acessíveis através de janelas removíveis.

16 16 Figura 3: Bomba mecânica 1 Ponto de cisalhamento 2 Eixo de acoplamento 3 Anel de vedação 4 Eixo da engrenagem auxiliar Fonte: Manual da Embraer p DESCRIÇÃO DO SISTEMA Estando os motores em funcionamento, as bombas estão sempre enviando fluído hidráulico do reservatório para a unidade de potência, passando pelos filtros.

17 17 Existem no sistema da tubulação duas válvulas unidirecionais, localizadas logo abaixo da unidade de potência. Essas válvulas existem para impedirem que ocorra uma perda de pressão no sistema caso um motor venha a falhar, fazendo assim, que o outro motor em funcionamento continue enviando pressão necessária ao funcionamento do sistema. Neste caso, se supostamente um motor vir a falhar, o fluído continuará sendo enviado ao sistema com devida pressão, e a tubulação que liga a bomba do motor parado, não retirará pressão do outro motor. E uma outra válvula unidirecional também é instalada no interior da unidade de potência, em sua linha de pressão, para não permitir que o fluido hidráulico retorne caso entre em uso da bomba manual. Na tubulação do sistema também é localizada uma válvula de alívio principal para manter a pressão adequada no sistema, impedindo assim que o sistema falhe por sobrepressão. O excedente de pressão então é enviado para o reservatório, caso a pressão ultrapasse 1900 psi. É importante salientar que essa válvula sofra as devidas inspeções periódicas para manter sua devida calibração de pressão e limpeza, fazendo-a útil na sua função caso no sistema ocorra sobrepressão. Logo abaixo da válvula unidirecional da unidade de potência, existe uma válvula chamada válvula de prioridade. Esta válvula serve para permitir que as portas do trem de pouso se abram antes de o trem de pouso começar a baixar. Isso acontece porque ela se abre quando a pressão atinge 600 psi, e não 1900 psi como no resto do sistema. Outra válvula chamada de válvula solenóide é instalada no sistema para determinar a abertura ou fechamento das portas do trem de pouso. Ela constitui-se de um conjunto de pistões atuados por um solenóide e uma mola.

18 VÁLVULA SOLENÓIDE Esta válvula é alimentada por uma corrente elétrica que advém da barra de distribuição elétrica, através de microcontactores limitadores do trem de pouso. Quando o solenóide é desenergizado, o que acontece é que sempre que o seletor do trem de pouso é comandado, o conjunto de pistões no interior da válvula se movimenta por ação de mola, permitindo pressão de óleo para os cilindros atuadores das portas no sentido de abri-las. Quando o solenóide é energizado, o que acontece sempre que o trem de pouso está bloqueado (em cima ou embaixo), o conjunto de pistões se movimenta no sentido contrário ao da situação anterior, ou seja, permitindo pressão de óleo para os cilindros atuadores das portas, sendo que agora no sentido de fechá-las e mantê-las nessa posição. A todo o momento que houver falta de corrente elétrica na válvula solenóide, ela adotará a posição que permite a abertura das portas do trem de pouso, por ação de sua mola, evitando assim do trem quando acionado nesta circunstância, venha a bater de encontro com as portas. Isso é muito válido caso ocorra uma pane elétrica na aeronave. A válvula se posicionará aberta quando desenergizada, fazendo com que o trem de pouso esteja livre para baixar quando necessário.

19 19 Figura 4: Diagrama elétrico de atuação das portas do trem Fonte: Manual da Embraer p COMANDO SELETOR O componente que determina o abaixamento ou recolhimento do trem, é a válvula seletora de posições do trem de pouso. Através de cabos flexíveis é feita a transmissão dos comandos do seletor de posições para a válvula seletora, que atuam um mecanismo de comando. Estes cabos sofrem manutenção periódica quanto a sua elasticidade, dureza, flexibilidade e tensão

20 20 adequada ao uso. Também as partes por onde eles transitam são inspecionadas quanto a desgastes e torções nos eixos das corrediças. Este mecanismo de comando constitui-se de uma engrenagem montada em um eixo de acionamento da válvula, que trabalha sobre uma cremalheira localizada no eixo do conjunto de pistões. Assim, quando o seletor de posições do trem de pouso é levado para as posições acima ou abaixo, através do mecanismo de comando, é movimentado o conjunto de pistões, que deixa passar pressão de óleo para os cilindros atuadores do trem de pouso, no sentido de recolher ou baixar o trem, conforme selecionado. Uma unidade trava o comando do seletor do trem de pouso toda vez que ele é levado para um dos extremos do seu curso, seja em cima ou embaixo. Esta unidade é constituída de um pino guia montado em conjunto com um êmbolo, que por ação de mola bloqueia o comando seletor. Isso evita que os operadores de aeronave movam o trem de pouso por tocar inadvertidamente no comando seletor. O bloqueio é feito mediante a inserção do pino guia na unidade trava em ranhuras existentes no acoplamento de engate, que está montado em uma das extremidades do eixo de acionamento da válvula seletora (atrás da engrenagem). Na extremidade oposta do eixo de acionamento, (onde se encontra o braço de comando), está montado um balancim, que acompanha os movimentos do eixo. Sob o balancim, existem dois dispositivos de retorno que estão fixados na carcaça da unidade de potência. Cada dispositivo contém uma mola e um êmbolo. Sempre que o comando seletor de posições é atuado no sentido de recolher ou baixar o trem de pouso, o balancim aciona um dos dispositivos de retorno, comprimindo sua respectiva mola.

21 21 Como a unidade trava bloqueia o comando seletor nesta circunstância, fica claro que o conjunto permanece preso sob tensão. Quando o trem de pouso é travado em cima ou embaixo e as portas fechadas, um aumento normal de pressão acontece no sistema, isso porque a bomba de pressão está sempre enviando fluído. Este aumento de pressão é sentido por uma válvula de retardo de tempo, que tem por finalidade liberar a pressão do óleo para atuação da unidade trava do seletor, de 5 a 9 segundos após o fechamento das portas. Este óleo depois de liberado pela válvula de retardo de tempo, e com pressão entre 750 a 1250 psi, força o êmbolo da unidade trava, no sentido de retirar o pino guia de ranhura do acoplamento de engate. Quando isso acontece, o dispositivo de retorno que estava acionado, força o comando seletor de posições retornar para neutro. Este movimento provoca também o deslocamento da válvula seletora.

22 22 Figura 5: Mecanismo de comando da válvula seletora Fonte: Manual da Embraer p. 29 O comando seletor do trem de pouso está localizado no lado inferior direito do painel principal de instrumentos do primeiro piloto.

23 23 Ele é formado por um punho redondo montado sobre um braço de alavanca que está ligado à válvula seletora do trem de pouso, através de cabos flexíveis. No braço da alavanca existe um pino, montado transversalmente ao eixo longitudinal do braço. Ao lado do braço da alavanca, fixado a estrutura do painel principal de instrumentos existe um limitador de posições neutras (em cima e embaixo). Toda vez que o comando seletor retorna da posição em cima para posição neutra, o pino do braço da alavanca encontra-se com a parte superior do limitador, determinado a posição neutra em cima. Toda vez que o comando seletor retorna da posição embaixo para a posição neutra, o pino do braço da alavanca encontra-se com a parte inferior do limitador, determinando a posição embaixo neutra. Para selecionar as posições em cima e embaixo, deve-se puxar o comando seletor para fora e levá-lo para a posição desejada. Figura 30: Comando seletor Fonte: Manual da Embraer p. 30

24 24 Uma válvula térmica de alívio de baixa pressão, alojada na unidade de potência é útil para impedir uma alta pressão no sistema em função do aumento de temperatura ambiente. Isso somente é válido quando o avião encontra-se no solo e o sistema desligado. É formado internamente por um êmbolo montado sobre uma mola, que trabalha abrindo-se numa faixa de pressão entre 0 e 100 psi e fecha quando a pressão atingir 150 psi. A válvula de alívio abre, retornando para o reservatório o excesso sempre que a pressão chega a 2100 psi e fecha, permitindo a operação do trem de pouso em emergência, quando a pressão atinge 1900 psi. Na saída de óleo do reservatório para as linhas de sucção das bombas, há um filtro metálico que faz a filtragem do óleo que vai ser conduzido ao sistema. Também na saída do óleo para a bomba manual, existe um filtro com tela metálica com as mesmas finalidades. O fluido hidráulico, após ter sido filtrado e com sua pressão determinada, é então enviado aos cilindros atuadores das portas e do trem de pouso, através da válvula solenóide das portas e seletora de posições do trem, respectivamente, de modo a executar um ciclo de operação conforme solicitado na cabine de pilotagem, pelo comando seletor de posições do trem de pouso.

25 25 Figura 7: Vista superior da unidade de potência 1 Bocal de abastecimento, dreno e sucção 2 Filtro das linhas de sucção das bombas mecânicas 3 Válvula de alívio principal 4 Válvula de prioridade 5 Válvula de alívio térmico de baixa pressão 6 Filtro da linha de sucção da bomba manual 7 válvula de alívio da bomba manual 8 Válvula de retardo de tempo Fonte: Manual da Embraer p. 31

26 BOMBA MANUAL Uma bomba manual com a finalidade de possibilitar o abaixamento em emergência do trem é introduzida ao sistema. Esta bomba localiza-se sob o piso da cabine, exatamente entre as poltronas dos pilotos e seu punho de acionamento é acessível quando se levanta uma tampa com a inscrição abaixamento de emergência do trem. A bomba manual e a tubulação que a alimenta estão montadas em um plano mais baixo que o reservatório hidráulico, fazendo com que sempre haja fluído hidráulico suficiente para abaixamento do trem de pouso de emergência, até mesmo quando todo fluido do reservatório for perdido. Na saída da bomba, uma válvula unidirecional impede fluxo de óleo pela bomba, quando em funcionamento normal do sistema. Esta válvula abre, quando a pressão fornecida pela bomba manual for de 1 a 3 psi. Uma válvula de alívio instalada logo após a válvula unidirecional, impede um excesso de pressão no sistema, provocado pela bomba manual. Figura 8: Bomba manual de emergência Fonte: Manual da Embraer p. 32

27 FUNCIONAMENTO DO SISTEMA As bombas mecânicas succionam fluído hidráulico do reservatório e o enviamno sob pressão para a unidade de potência. O fluido hidráulico vindo das bombas é então dirigido ás válvulas unidirecionais, que impedem a perda de pressão caso o avião esteja em operação monomotor. Das válvulas unidirecionais o fluído hidráulico é levado para o interior da unidade de potência, a uma outra válvula unidirecional, que tem por finalidade evitar a perda de pressão quando em um abaixamento de trem de pouso, através da bomba manual de emergência. Como o seletor de posições do trem de pouso esta na posição neutra embaixo, a válvula solenóide das portas está energizada, permitindo que a linha de pressão do sistema alimente os cilindros atuadores das portas, de modo a mantê-las fechadas. A válvula seletora, que também é comandada pelo seletor de posições, nesta situação permanece em uma posição em que a linha de pressão vinda da válvula de prioridade é bloqueada. Ao mesmo tempo, ela possibilita o retorno do fluído hidráulico para a linha de sucção das bombas, através de uma tubulação especial, que está instalada entre as válvulas unidirecionais e a válvula seletora (internamente a unidade de potência). Este desvio provoca uma queda de pressão nas válvulas unidirecionais e de prioridade que se fecham, mantendo o óleo existente em seu interior preso. Isso faz com que este sistema aconteça em um ciclo vicioso. Quando o comando do seletor é levado para posição em cima, a válvula seletora é deslocada agora no sentido de bloquear o fluído hidráulico que, circulava

28 28 pelo sistema hidráulico quando o trem de pouso estava bloqueado embaixo e o comando seletor de posições em neutro embaixo (ciclo vicioso). Isso provoca um aumento de pressão na entrada da válvula unidirecional da unidade de potência que força sua abertura. Como o fluído hidráulico procura sempre o caminho mais fácil e a válvula solenóide, quando desenergizada permite a união da linha de pressão do sistema com a linha de abertura das portas do trem de pouso, o fluido hidráulico, então, flui para os cilindros atuadores das portas no sentido de abri-las, desviando-se da válvula de prioridade. O fluído hidráulico existente nas câmaras opostas dos cilindros atuadores das portas, que estava bloqueado em portas fechadas, retorna para a linha de sucção da bomba, através da válvula solenóide das portas. Quando as portas estão totalmente abertas, a pressão hidráulica no interior do sistema aumenta, provocando a abertura da válvula de prioridade em 600 psi. Assim, o fluído hidráulico sob pressão se dirige através da válvula seletora para os cilindros atuadores do trem de pouso, recolhendo-os. O fluído hidráulico existente nas câmaras opostas dos cilindros do trem de pouso, retorna para a linha de sucção da bomba, através da válvula seletora de posições do trem de pouso. Quando o trem de pouso é bloqueado em cima, através dos microcontactores limitadores a válvula solenóide das portas é energizada, o que possibilita a interligação da linha de pressão do sistema com a linha de fechamento das portas. Nesta situação, o fluído hidráulico sob pressão flui para os cilindros atuadores das portas no sentido de fechá-las.

29 29 O fluido hidráulico existente nas câmaras opostas dos cilindros atuadores das portas, que estava bloqueado me porta abertas, retorna para alinha de sucção da bomba através da válvula solenóide. Com o trem de pouso recolhido e as portas fechadas, um aumento normal de pressão acontece no sistema. Este aumento de pressão é sentido pela válvula de retardo de tempo, que possibilita o destravamento do comando seletor do trem de pouso. Isso acontece de 5 a 9 segundos após o fechamento total das portas. Assim, nesta condição, o trem de pouso está recolhido, as portas do trem de pouso estão fechadas e o comando seletor do trem de pouso está em neutro e em cima. Quando o trem de pouso completa seu ciclo de operação, no sentido de recolher, através da válvula seletora, que se movimenta quando o seletor de posições retorna para neutro, o sistema está novamente em condições de funcionar novamente neste ciclo vicioso. Com o trem de pouso em cima, seletor de posições do trem em neutro e em cima, o avião está em vôo. O sistema opera em ciclo vicioso, exatamente igual, como quando o trem está em baixo e o comando seletor em neutro embaixo, modificando somente o posicionamento dos êmbolos dos cilindros atuadores do trem de pouso. Na condição anterior, quando o seletor do trem de pouso é levado para condição embaixo, a válvula seletora é movimentada, o que cancela o funcionamento do sistema em ciclo vicioso.

30 30 Isto provoca um aumento de pressão na entrada da válvula unidirecional da unidade de potência, que é forçada a abrir permitindo ao fluído hidráulico conduzir-se para o sistema. Como a válvula solenóide é desenergizada e o seletor é levado para a posição embaixo, o fluído hidráulico é dirigido para os cilindros atuadores das portas, não atuando a válvula de prioridade. Quando as portas estão totalmente abertas, acontece um aumento de pressão no sistema, suficiente para atuar a válvula de prioridade, que permite a atuação do trem de pouso, através da válvula seletora de posições do trem. Uma válvula restritora localizada na linha de recolhimento do trem de pouso do nariz, tem como finalidade retardar e amortecer os comandos sobre o trem de nariz durante um abaixamento. Esta válvula é constituída de um êmbolo vazado montado sobre uma mola. Quando o fluído hidráulico é dirigido para o cilindro de atuação do trem de nariz, no sentido de recolhê-lo, a pressão hidráulica vence a mola e a válvula restritora perde sua finalidade. Quando o fluído hidráulico é dirigido para o cilindro de atuação do trem de nariz, no sentido de baixá-lo, o fluído de retorno e a mola forçam o êmbolo a se distender totalmente. Com isso, o fluído de retorno é forçado a passar pelo orifício existente no êmbolo, provocando um retardo e um amortecimento na atuação do trem de nariz. A válvula solenóide é energizada, quando o trem de pouso é bloqueado embaixo, possibilitando com isso, o fechamento das portas do trem. Quando as portas estão totalmente fechadas, a pressão no interior do sistema aumenta, sendo sentida pela válvula de retardo de tempo, que libera o fluído hidráulico

31 31 a atuação da unidade trava do seletor de posições e a válvula seletora, possibilitando o retorno do seletor e válvula seletora para a posição neutra embaixo. Isso acontece de 5 a 9 segundos após o fechamento total das portas do trem. O retorno do seletor de posições do trem de pouso para a posição neutra embaixo, provoca o deslocamento da válvula seletora que bloqueia a linha de pressão vinda da válvula de prioridade, e ao mesmo tempo possibilita o funcionamento do sistema em seu ciclo vicioso, através da linha especial existente na unidade de potência que desvia o fluído hidráulico da válvula de prioridade. Figura 9: Diagrama do sistema hidráulico Fonte: Manual da Embraer p. 36

32 32 Assim, com o trem de pouso embaixo, portas fechadas e seletor de posições do trem em neutro embaixo, o ciclo de operações está concluído. 4.7 ABAIXAMENTO DO TREM DE EMERGÊNCIA O abaixamento do trem de emergência se faz necessário quando houver falta de pressão hidráulica no sistema. Isto é conseguido através da bomba manual, que está localizada sob o piso da cabine, entre as poltronas dos pilotos. A bomba é acessível diretamente de dentro da cabine, pela abertura de uma tampa identificada com a inscrição abaixamento de emergência do trem, que se localiza na parte superior ao alojamento da bomba manual, no próprio piso da cabine de pilotagem. Na parte interna da tampa, um decalque especial descreve o procedimento de abaixamento do trem de emergência, que deve ser observado pelos pilotos com atenção para se obter uma utilização adequada quando preciso. Caso haja falta de fluído hidráulico no reservatório, a tubulação de alimentação da bomba manual, por estar em um plano mais baixo, permanece com uma quantidade de fluído suficiente para a operação do trem de emergência. Para se acionar o trem de pouso de emergência, é necessário levar o seletor de posições para a posição embaixo, para que a válvula solenóide seja desenergizada possibilitando assim a abertura das portas e para que seja deslocada a válvula seletora permitindo assim o abaixamento do trem de pouso. A bomba quando acionada, succiona o fluído hidráulico existente na linha de alimentação da bomba e envia-o sob pressão para o sistema, através de uma válvula

33 33 unidirecional que impede o retorno do fluído, quando este está em funcionamento normal. O fluído, então, é dirigido para a válvula unidirecional da unidade de potência, que impede o retorno do óleo para as bombas mecânicas. Seguidamente o fluído é levado para a válvula solenóide, que abre as portas. Quando a abertura das portas completa-se ocorre um aumento de pressão no sistema, provocando assim um aumento de pressão também na entrada da válvula unidirecional de potência. E este aumento de pressão determina a abertura da válvula de prioridade, que possibilita o abaixamento do trem de pouso através da válvula seletora. Com o trem de pouso totalmente abaixado, a válvula solenóide é desenergizada, permitindo o fechamento das portas. São necessários aproximadamente sessenta movimentos da bomba manual para o abaixamento do trem de pouso e fechamento das portas, situação que é indicada pelas luzes do trem de pouso no painel, onde exibe o trânsito do trem e seu travamento embaixo. Para o retorno do seletor do trem de pouso para neutro embaixo é necessário que se continue acionando a bomba manual. 4.8 CIRCUITO ELÉTRICO DO TREM DE POUSO Um circuito elétrico alimentado diretamente pela barra de distribuição de 24/28 vdc trabalha em conjunto com o sistema hidráulico, com a finalidade de determinar a abertura ou fechamento das portas do trem, dar indicações do trânsito e posição do trem de pouso e possibilitar comandos sobre o seletor de posições.

34 34 A indicação de posição do trem de pouso é conseguida por meio de um conjunto de lâmpadas. Estas lâmpadas são notoriamente fundamentais para que a tripulação saiba se o trem de pouso está travado embaixo, travado em cima ou em trânsito. E caso ocorra alguma irregularidade no sistema, a tripulação saberá por meio dessas indicações luminosas que o problema ocorre no sistema hidráulico ou no próprio sistema do trem de pouso. Assim tão logo pode-se tomar as devidas providências quanto as medidas a serem tomadas nestas situação. Os comandos sobre o seletor de posições do trem de pouso, somente são possíveis em vôo, isso porque um solenóide trava bloqueia o seletor quando o avião está no solo. Isso impede o recolhimento inadvertido nesta circunstância. Este solenóide trava é essencial no sistema, pois caso a tripulação locomova sem querer a alavanca do trem de pouso para cima, estando o avião parado ou em movimento no solo, esta não se recolherá. Evitando que o sistema hidráulico danifique o sistema forçando o trem a recolher no solo. O sistema é composto de um seletor de posições do trem, um solenóide trava do seletor, um microcontactor de segurança, um solenóide montado na válvula solenóide das portas, três microcontactores de trem embaixo, três microcontactores de trem em cima, dois microcontactores de porta fechada, três luzes verdes de trava em baixo, uma luz vermelha que indica o trânsito, uma buzina de alarme e microcontactores acionados pela manete de potência. O seletor de posições do trem de pouso contém um solenóide para evitar o recolhimento quando o avião esta no solo. Este solenóide trava, quando energizado,

35 35 libera o seletor de posições, quando o avião não está no solo e com todo sistema elétrico ligado. Quando desenergizado. Este solenóide de trava, bloqueia o seletor de posições por ação de mola. Ele é energizado pelo microcontactor de segurança do trem, que é atuado pelo amortecedor do trem de pouso esquerdo. Caso seja possível comandar o seletor de posições para a posição em cima, com o avião no solo, caso ocorra uma pane no solenóide trava, uma buzina de alarme é acionada para indicar condição insegura do trem de pouso. E isto é possível através de outro solenóide, denominado solenóide de alarme de trem inseguro. Este é energizado quando o seletor é levado para a posição em cima e a aeronave esta no solo. Os três microcontactores limitadores de trem embaixo, um para cada perna de força, trabalham em conjunto com as três luzes verdes e indicam o travamento do trem embaixo. Quando o trem está bloqueado em cima ou em trânsito elas permanecem apagadas.

36 36 Figura 10: Diagrama elétrico do trem de pouso Fonte: Manual da Embraer p. 45 Os três microcontactores limitadores do trem em cima, um para cada perna de força, e dois microcontactores limitadores de portas fechadas e a luz vermelha de alarme do trem, também trabalham em conjunto e fornecem indicação do trem em trânsito ou condição insegura do trem. Quando o trem está travado tanto em cima como embaixo, a luz vermelha está apagada. Estas luzes de indicação estão posicionadas do lado direito do comando seletor de posições do trem.

37 37 Os microcontactores acionados pela manete de potência, estão localizados no pedestal de manetes e tem por finalidade dar indicações inseguras, fazendo tocar assim a buzina de alarme sempre que, uma ou ambas as manetes de potência são levadas a uma posição que correspondam a 75% Ng e o trem de pouso não seja comandado na posição de abaixar. Isso é importante, caso os operadores da aeronave estiverem iniciando a preparação da aeronave para o pouso, e isso condiz com redução da velocidade do motor, e esquecerem de baixar o trem de pouso. A buzina do trem de pouso soará e indicará que estão numa situação que exigirá o trem de pouso embaixo, evitando acidentes como pouso sem trem baixado e travado. Figura 11: Microcontactores da manete de potência Fonte: Manual da Embraer p. 47

38 TREM DE POUSO O trem de pouso do avião Carajá é equipado com um trem de pouso do tipo triciclo, escamoteável, operado hidraulicamente e com as pernas de força equipadas com amortecedores do tipo óleo-pneumático. O fluído hidráulico utilizado é o MIL H 5606, e o gás comprimido é o nitrogênio seco. 5.1 TREM DE POUSO DO NARIZ O trem de poso do nariz está fixado em três pontos na estrutura da seção do nariz e recolhe para trás. O trem do nariz é travado embaixo, através da inversão angular das hastes articuláveis. Uma mola com a finalidade de auxiliar o travamento embaixo é presa entre a alavanca de articulação superior e a lateral direita da estrutura da seção do nariz. Um batente limitador do trem embaixo é montado, também na lateral direita da estrutura da seção do nariz. O trem de nariz é travado em cima, através de um gancho mecânico, que permanece na posição de travamento por ação de mola. O travamento por ação de mola é crucial no sistema caso ocorra uma pane elétrica no sistema. Assim, mesmo que ocorra qualquer anormalidade no sistema elétrico do avião, o conjunto permanece travado na sua posição que foi deixada. Quando o trem de pouso é acionado para a posição embaixo, o cilindro atuador se desloca ligeiramente, o que provoca o deslocamento de uma haste que está ligada ao gancho, sendo assim forçado a abrir, liberando o trem de pouso para concluir sua operação.

39 39 O batente limitador do trem em cima é o próprio gancho que o trava. A roda do nariz é equipada com aro de 6 por 6 e pneu também 6 por 6, de seis lonas com câmara de ar. Figura 12: Trem de pouso do nariz

40 40 1 Amortecedor de vibrações laterais 2 Pino guia do fechamento das portas 3 Guinhol da perna de força 4 Batentes do guinhol da perna de força 5 Guinhol do sistema direcional 6 Haste de comando do sistema direcional 7 Gancho trava do trem de pouso em cima 8 Haste de atuação do gancho trava do trem em cima 9 Haste articulável de trava do trem embaixo 10 Cilindro atuador do trem de pouso do nariz 11 Batente limitador de trem embaixo 12 Porta de alojamento do trem de pouso do nariz 13 Hastes articuláveis 14 Gancho de atuação das portas Fonte: Manual da Embraer p. 50 Um sistema direcional é incorporado ao trem de nariz com a finalidade de dar manobrabilidade ao avião. O sistema direcional é constituído de duas hastes rígidas, que estão com suas extremidades ligadas aos pedais do leme de direção e a um ginhol, que está montado sobre a parte superior da perna de força. Sempre que os pedais do leme de direção são atuados, o ginhol através das hastes rígidas também é atuado junto. Um outro ginhol, este fixado na parte superior da perna de força, possui dois batentes fixados na parte superior de suas extremidades. Assim, quando o trem de pouso está embaixo, todo e qualquer movimento do ginhol do sistema direcional é sentido pelos batentes do ginhol da perna de força, o que provoca o giro da perna do nariz. O curso angular máximo da roda do nariz é de 40, sendo 20 para cada lado.

41 41 O controle direcional da roda do nariz somente é possível no solo, porque quando o trem de pouso é recolhido, não existe mais condições de operação do ginhol do sistema direcional sobre os batentes do guinhol da perna de força. Nas laterais do alojamento do trem existem dois ganchos articuláveis, um em cada lado, que são acionados por pinos guias existentes na perna de força. Os ganchos estão ligados às hastes rígidas que por sua vez estão ligados nas portas. Assim, quando o trem de pouso é recolhido, os pinos guias da perna de força se encaixam nos ganchos, possibilitando o fechamento das portas. O contato dos pinos guias com os ganchos, somente acontece quando o trem de pouso do nariz está quase todo recolhido. Quando o trem de pouso é acionado no sentido de abaixar, os pinos guias forçam os ganchos a se movimentarem, o que provoca a abertura das portas.

42 42 Figura 13: Conjunto direcional Fonte: Manual da Embraer p. 52 Existem dois tipos de limitadores de batentes de curso angular da roda de nariz: primários e secundários. Na parte mais alta da perna de força está fixada uma ferragem semi-circular, onde se encontram os dois batentes fixos primários.

43 43 No topo do amortecedor está fixado o guinhol da perna de força, onde se encontra o batente móvel. Quando o avião esta no solo, taxiando ou sendo rebocado, a amplitude angular da roda do nariz é limitada pelo contato dos batentes primários. Estes batentes primários estão dispostos de tal forma que não interferem no comando do leme de direção. Isso é possível porque existe uma folga entre os batentes do guinhol da perna de força e o guinhol do sistema direcional. Esta folga permite que o leme de direção tenha sua amplitude angular respeitada.

44 44 Figura 14: Esquema do espaçador bi-partido e mola Fonte: Manual da Embraer p. 54 Entre o guinhol da perna de força e a extremidade superior do cilindro amortecedor existe um espaçador bi-partido.

45 45 A aparte inferior do bi-partido está fixada a extremidade superior ao guinhol da perna de força. As duas partes são unidas por um eixo que está fixado na parte inferior do bipartido e que passa através da parte superior. Entre a extremidade superior do eixo e a parte superior do bi-partido existe uma mola que mantém todo o conjunto unido sob tensão. Quando o avião esta sendo rebocado no solo, os batentes primários limitam a amplitude angular da roda do nariz, porém, se a roda do nariz for forçada a girar além do previsto, o espaçador bi-partido se desacopla, o que é possível, através da retração da mola, que em condições normais mantém a parte superior do bi-partido unida a parte inferior. O desacoplamento do espaçador bi-partido, possibilita a roda do nariz girar um pouco mais até o contato dos batentes secundários. Esses batentes são exatamente iguais aos batentes que existem nos aviões pré-modificação, somente com uma diferença, o ponto de contato dos batentes se encontram um pouco mais para trás, possibilitando a roda do nariz girar além do previsto sem danificar o conjunto.

46 46 Figura 15: Batentes do trem Fonte: Manual da Embraer p TREM DE POUSO PRINCIPAL O trem de pouso principal constitui-se de duas pernas de força, cada uma fixada em dois pontos da estrutura da asa, através de ferragens especiais e recolhem no sentido do eixo transversal, em direção à fuselagem. A ferragem dianteira de cada perna está fixada na parte traseira da longarina principal da asa, por intermédio de quatro parafusos. A ferragem traseira de cada perna está fixada em um ponto reforçado da estrutura da asa também por quatro parafusos.

47 47 O trem de pouso principal é travado em cima através de um gancho mecânico que permanece na posição de travamento por ação de mola. Quando o trem de pouso é acionado para a posição embaixo, o cilindro atuador se desloca ligeiramente, provocando o deslocamento de uma haste que está ligada ao gancho e que é forçada a abrir, liberando o trem para sua devida operação. O travamento embaixo é realizado por um gancho mecânico, que também permanece na posição de travamento por aço de mola. O gancho mecânico de travamento embaixo do trem de pouso é atuado por uma haste, que está ligada a uma das hastes articuláveis do trem. Assim, quando o trem de pouso for acionado para a posição em cima, a referida haste articulável se desloca, e a haste do comando do gancho de travamento embaixo, que é forçada a abrir liberando o trem de pouso para concluir sua operação. O sistema mostra que, tanto o gancho trava em cima como o gancho trava embaixo, são acionados quando o trem de pouso é forçado a trabalhar em qualquer posição. As rodas do trem de pouso principal são equipadas com aros de 6,50 por 10 e pneus 6,50 por 10, de oito lonas e com câmaras de ar. O fechamento do alojamento do trem de pouso é feito por duas portas. A externa é acionada mecanicamente pela própria perna de força, através das hastes rígidas. A interna é acionada hidraulicamente, através do cilindro atuador.

48 48 Figura 16: Trem de pouso principal Fonte: Manual da Embraer p. 57

49 49 Figura 17:Trava em cima e embaixo Fonte: Manual da Embraer p. 58

50 50 Figura 18: Gancho trava embaixo Fonte: Manual da Embraer p. 59

51 AMORTECEDORES HIDROPNEUMÁTICOS Os amortecedores são unidades hidráulicas auto-abastecidas que suportam o peso da aeronave no solo, e protegem a estrutura absorvendo e dissipando as tremendas cargas de choque nos pousos. Os amortecedores devem ser inspecionados e reabastecidos regularmente para funcionar eficientemente Um típico amortecedor pneumático/hidráulico usa ar comprimido combinado com fluido hidráulico para absorver e dissipar as cargas de choque, e é freqüentemente chamado de um ar e óleo ou amortecedor óleo-pneumático. Um amortecedor é feito essencialmente de dois cilindros telescópicos ou tubos, com as extremidades externas fechadas. Os dois cilindros, conhecidos como cilindro e pistão, quando montados, formam uma câmara superior e uma inferior para movimento do fluído. A câmara inferior é sempre cheia de óleo e a superior contém ar comprimido. Um orifício está colocado entre as duas câmaras e permite uma passagem do fluido para a câmara superior durante a compressão e o retorno durante a extensão do amortecedor. A maioria dos amortecedores emprega um pino medidor, para controlar a razão do fluxo do fluido da câmara inferior para a superior. Durante o golpe de compressão, a razão do fluxo do fluido é inconstante, mas é controlada automaticamente pelo formato variável do pino de medição quando ele passa através do orifício. Em alguns tipos de amortecedores, um tubo de medição substitui o pino de medição, mas a operação do amortecedor é a mesma.

52 52 Alguns amortecedores estão equipados com um mecanismo de restrição ou redução,que consiste em uma válvula de recuo no pistão ou no tubo, para reduzir o retrocesso durante o golpe causado pela extensão do amortecedor e para evitar que essa extensão seja muito rápida. Isto resultará num corte do impacto no final do golpe, evitando um possível dano para a aeronave e o trem de pouso. A grande maioria dos amortecedores está equipada com um eixo fixado ao cilindro inferior para permitir a instalação das rodas. Amortecedores não equipados com eixos possuem meios na extremidade do cilindro inferior, para instalação fácil de conjuntos de eixos. Todos os amortecedores possuem convenientes conexões que permitem sua fixação à estrutura da aeronave. Uma montagem, consistindo de uma entrada para reabastecimento de fluido e um conjunto de válvula de ar, está localizada próximo da extremidade superior de cada amortecedor para permitir o abastecimento com fluido e inflação com ar. Um obturador plástico designado a vedar a junta deslizante entre os cilindros telescópicos superior e inferior está instalado na extremidade aberta do cilindro externo. Na junta de vedação, um anel limpado está também instalado em uma ranhura no apoio inferior, ou porca superposta na maioria dos amortecedores para manter a superfície de deslizamento do pistão ou cilindro interno livre de lama, gelo ou neve. A entrada de matérias estranhas, na gaxeta sobreposta, resultará em vazamentos. A maioria dos amortecedores está equipada com braços de torque, fixados aos cilindros superior e inferior, para manter o correto alinhamento da roda. Amortecedores sem braços de torque têm a cabeça do pistão e cilindros ranhurados, os quais mantém o alinhamento correto das rodas.

53 53 Os amortecedores da roda do nariz são equipados com um ressalto superior de alinhamento, fixado no cilindro superior e um correspondente ressalto inferior de alinhamento fixado no cilindro inferior. Esses ressaltos alinham o conjunto roda e eixo na posição reta à frente, quando o amortecedor está totalmente estendido. Isto evita que a roda esteja virada para um dos lados, quando a perna de força do nariz for recolhida, prevenindo, assim, possíveis danos estruturais a aeronave. Os ressaltos conjugados mantêm ainda a roda do nariz na posição reta à frente antes do pouso quando o amortecedor estiver totalmente estendido. Alguns amortecedores possuem dispositivos para instalação de um eliminador externo de vibração (shimmy). Geralmente, as pernas de força do nariz são equipadas com um pino de travamento (ou liberação) para inibir curvas rápidas da aeronave, quando estacionada na pista ou no hangar. O desengrazamento deste pino permitirá ao garfo da roda girar 360º, permitindo então,que a aeronave seja manobrada em um espaço reduzido, como um hangar cheio. As pernas de força do nariz e as principais são usualmente munidas de pontos de levantamento, para colocação de macacos e de locais para instalação do garfo de reboque. Os macacos deverão sempre ser colocado nos pontos previstos para isso. E quando houver ponto para reboque, o garfo deverá ser instalado somente nesse lugar. Todos os amortecedores possuem uma placa de inscrição com instruções reduzidas para o reabastecimento do amortecedor com fluido e inflação com ar. A placa de inscrição está fixada próxima ao conjunto válvula de ar e ponto de reabastecimento, especificando também o correto tipo de fluido hidráulico a ser usado no amortecedor. É

54 54 de extrema importância a familiarização com estas instruções antes de reabastecer um amortecedor com fluido hidráulico ou inflar com pressão de ar. O golpe de compressão do amortecedor se inicia quando as rodas da aeronave tocam o solo; o centro do peso da aeronave continua a mover-se para baixo, comprimindo o amortecedor e deslizando o cilindro interno para dentro do cilindro externo. O pino de medição é forçado através do orifício e, devido ao seu formato irregular, controla a razão do fluxo do fluido em todos os pontos de golpe de compressão. Desta maneira, a maior quantidade possível de calor é dissipada através das paredes do amortecedor. Ao final do golpe, ao ser atingido o ponto mais inferior, o a sob pressão é mais comprimido, limitando a compressão do choque do amortecedor. Se não houver quantidade suficiente de fluido ou ar no conjunto, a compressão do choque não será limitada, e o amortecedor ficará em baixo. O golpe de extensão ocorrerá no final do golpe de compressão, quando a energia estocada no ar comprimido ocasiona o início do movimento da aeronave para cima em relação ao solo e as rodas. Neste momento, o ar comprimido atua como uma mola para retorna ro amortecedor ao normal. E é neste ponto que efeito de restrição ou redução é produzido, forçando o fluido a retornar através das restrições do mecanismo de retardo. Se esta extensão não for restringida, aeronave reagirá rapidamente tendendo a oscilar para cima e para baixo, devido a ação do ar comprimido. Uma luva, espaçador, ou anel batente incorporado ao amortecedor limita o golpe de extensão. Para uma eficiente operação do amortecedor, o adequado nível de óleo e depressão de ar, deve ser mantido. Para checar nível do fluido, o amortecedor deve estar sem pressão de ar e na posição totalmente retraído.

55 55 A descompressão de um amortecedor pode ser uma operação perigosa a não ser que pessoal encarregado do reabastecimento esteja complemente familiarizado com as válvulas de ar de alta pressão. Observam-se todas as necessárias precauções de segurança. As instruções do fabricante, quanto as adequadas técnicas de descompressão, são consultadas. Figura 19: Amortecedor hidropneumático Fonte: Apostila da Anac, Sistemas do Trem de Pouso p. 2