Evolução dos Requisitos de Aeronavegabilidade Relacionados à Fadiga Estrutural em Aeronaves
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- Sebastiana Canto Benke
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1 Evolução dos Requisitos de Aeronavegabilidade Relacionados à Fadiga Estrutural em Aeronaves Jessica Bello Naressi Faculdade de Tecnologia Professor Jessen Vidal FATEC SJC Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 609 de
2 Visão Geral da Apresentação O objetivo desta apresentação é fornecer uma perspectiva sobre a evolução dos requisitos de fadiga em aeronaves da categoria transporte, incluindo: - Definição de dano por fadiga; - Principais acontecimentos históricos; e - Alterações nos requisitos Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 610 de
3 O que é Dano Por Fadiga? É um dano progressivo, se inicia com o surgimento de pequenas trincas que crescem sob a ação de cargas repetidas e podem resultar na fratura do elemento estrutural. Ocorrem em locais específicos ou de modo generalizado, em toda a fuselagem. Principais causas: Falha de projeto ou de manufatura, material com defeito, erros na montagem e manutenção inadequada Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 611 de
4 Evolução dos Requisitos de Fadiga Comet F-111 Aloha CAR 4b.316 CAR 4b.270 Amdt Amdt WFD Rule Safe-life (SBR) Opção do requerente Fail-safe (SBD) Sim Inspeção impraticável? Não Damage-tolerance (SBI) WFD LOV Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 612 de
5 SAFE-LIFE Safety By Retirement Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 613 de
6 Comet F-111 Aloha CAR 4b.316 CAR 4b.270 Amdt Amdt WFD Rule Safe-life (SBR) Opção do requerente Fail-safe (SBD) Sim Inspeção impraticável? Não * CAR - Civil Aviation Requirements (Regulamentos de Aviação Civil) Damage-tolerance (SBI) WFD LOV Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 614 de
7 Projeto Safe-Life (SBR) CAR (Civil Aviation Requirements) 4b.316 (20 de Julho de 1950) contou com a abordagem vida segura (segurança-por-aposentadoria) para tratar fadiga de duas formas: Projetar a estrutura com o objetivo de não desenvolver trincas durante um período determinado (vida segura). Esta vida segura é confirmada com ensaios de fadiga, aplicando-se coeficientes de segurança adequados. Aposentar a estrutura ou componente antes que a vida limite seja atingida Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 615 de
8 Comet O DeHavilland Comet entrou em operação em Primeiro jato comercial de transporte. Tecnologia Avançada. Integridade estrutural elevada. Dois acidentes em Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 616 de
9 Comet Causas Identificadas Falha por fadiga estrutural, devida a propagação instável de uma trinca na fuselagem. Início da falha em furos de rebites localizados junto ao canto das janelas. Pouca preocupação com o conceito de fadiga dos materiais levando ao erro de projeto da aeronave Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 617 de
10 Comet Impacto Aeronaves passaram a adotar janelas com cantos arredondados, para assim reduzir a concentração de tensão. Alteração no CAR adição do 4b.270 em 1956, que incluiu a estratégia Fail- Safe como uma opção para Safe-Life Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 618 de
11 Comet F-111 Aloha * CAR 4b.316 CAR 4b.270 Amdt Amdt WFD Rule Safe-life (SBR) Opção do requerente Fail-safe (SBD) * CAR renomeado para CFR (Code of Federal Regulations) Sim Inspeção impraticável? Não Damage-tolerance (SBI) WFD LOV Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 619 de
12 FAIL-SAFE Safety By Design Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 620 de
13 Fail-Safe (SBD) A estrutura deve ser capaz de resistir ao carregamento esperado em serviço, mesmo que ocorra falha em um de seus componentes; Visa à detecção de falhas óbvias em tempos predeterminados; Projetos redundantes a fim de se evitar falhas; Considerado superior ao Safe-Life e mais fácil de implementar (Sem a necessidade de testes de fadiga em larga escala); Aviões certificados à prova de falhas teve vida indefinida. Porém Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 621 de
14 F-111 Força Aérea dos Estados Unidos; Geometria inovadora, asas móveis; Aços de alta resistência; Dezembro de 1969, com apenas 107 horas de voo, um F-111 perdeu a semi-asa esquerda. Treinamento de baixo nível, com menos da metade da carga limite permitida no projeto Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 622 de
15 F-111 Causas identificadas Falha, desenvolvida durante a fabricação, na estrutura inferior da semi-asa esquerda. Não era uma falha obvia Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 623 de
16 F-111 Impacto Preocupação em inspecionar a estrutura da aeronave; Alteração no CFR - Emenda no Part 25. Obs.: USAF (Força Aérea dos EUA) determina o início dos estudos sobre estruturas para determinar um método que garantisse a integridade estrutural; Publicada a norma MIL-A-83444, definindo a filosofia DTA (Damage Tolerance Analysis); Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 624 de
17 Comet F-111 Aloha CAR 4b.316 CAR 4b.270 Amdt Amdt WFD Rule Safe-life (SBR) Opção do requerente Fail-safe (SBD) Sim Inspeção impraticável? Não Damage-tolerance (SBI) WFD LOV Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 625 de
18 DAMAGE TOLERANCE Safety By Inspection Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 626 de
19 Damage Tolerance Amdt Exigia ao requerente avaliar toda a estrutura nas áreas possíveis de se propagarem falhas por fadiga. A estrutura deve manter sua resistência residual durante um período de uso mesmo após danos; As inspeções ou outros procedimentos são necessários para detectar possíveis falhas antes de ocorrer uma falha catastrófica. Porém Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 627 de
20 Aloha Airlines Boeing ; Ilhas havaianas voos curtos / ambiente corrosivo; Projeto ciclos ciclos acumulados; A fuselagem era dividida em quatro seções (cavernas e longarinas) e eram cobertas por painéis de alumínio rebitados a estrutura; Esses painéis eram sobrepostos e unidos por uma emenda feita com resina epóxi e cravada com três fileiras de rebites escareados Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 628 de
21 Aloha Causas identificadas Devido ao ambiente corrosivo a resina epóxi se descolou; Rebites ficaram sobrecarregados e trincas surgiram nos furos (vários locais); Ruptura da parte superior da fuselagem durante vôo 35m²; Piloto consegue pousar com segurança; Apenas uma vítima fatal Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 629 de
22 Aloha Impacto Alteração no CFR 14 Part Amdt Widespread Fatigue Damage (WFD) - danos generalizados por fadiga Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 630 de
23 Comet F-111 Aloha CAR 4b.316 CAR 4b.270 Amdt Amdt WFD Rule Safe-life (SBR) Opção do requerente Fail-safe (SBD) Sim Inspeção impraticável? Não Damage-tolerance (SBI) WFD LOV Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 631 de
24 WIDESPREAD FATIGUE DAMAGE (WFD) Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 632 de
25 WFD (1998) alterado (Alteração 25-96) - Introduziu o termo WFD ; Abordava a ideia de que a presença simultânea de trincas de fadiga poderiam ocorrer na em vários locais da estrutura; Prevenir o WFD inclui: Ensaios; Posterior avaliação dos resultados dos testes em escala real; Avaliação das possibilidades de inspeção; Ações obrigatórias de manutenção Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 633 de
26 Comet F-111 Aloha CAR 4b.316 CAR 4b.270 Amdt Amdt WFD Rule Safe-life (SBR) Opção do requerente Fail-safe (SBD) Sim Inspeção impraticável? Não Damage-tolerance (SBI) WFD LOV Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 634 de
27 LIMIT OF VALIDITY (LOV) Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 635 de
28 LOV O LOV engloba conhecimentos do Damage Tolerance e WFD, requer: Ensaios, Análises de áreas sensíveis à propagação de trincas, Experiências em serviço, Entre outros estudos, para que com isso se estabeleça uma vida limite da estrutura, em que seja demonstrado que o WFD não ocorrerá. Importância de se estabelecer uma vida limite à estrutura e seus componentes (conceito safe-life) Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 636 de
29 Conclusão A evolução ocorreu de modo positivo para a segurança de voo, pois após o acidente da Aloha Airlines não foram registrados outros acidentes de fadiga estrutural de grande impacto. Houveram incidentes que reforçaram a necessidade do estudo do WFD, mas sem vitimas, pois o dano foi detectado antes da falha generalizada. Recentemente (2015) foi realizada a 1ª reunião de um ARAC (grupo criado com autoridades, operadores, e fabricantes) que visa revisar o e material associado, pois hoje tem algumas dificuldade de interpretação, falta de material guia, entre outros. Esse ARAC discute metálico e composto, e deve durar 2 anos. Assim, nos próximos 5 anos deve sair nova emenda do requisito Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 637 de
30 Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 638 de
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