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Serviços / Gelo e sistemas aeronáuticos
Análise de engenharia e simulação na formação de gelo, ensaios e certificação
A ATS é uma empresa de engenharia: planejamos e fazemos as análises e os ensaios de gelo da sua aeronave e emitimos os documentos de certificação, prontos para você revisar e submeter às autoridades. Usamos simulação validada para saber onde as gotas super-resfriadas atingem, que gelo se forma e como ele afeta o voo.
Liderada pelo Dr. Guilherme A. Lima da Silva: dez anos na Embraer (1997 a 2007) projetando e certificando antigelo de asas e sondas pitot, com ensaios no túnel de gelo da NASA, e depois projetos de gelo para a indústria na ATS, incluindo substanciação e análises de apoio à certificação para o STC da Akaer com a Turkish Aerospace. Projetou o primeiro túnel de gelo do Brasil (UFRJ) e é o representante da ATS junto ao comitê SAE AC-9C.
Sem gelo. O aquecimento cinético (temperatura de recuperação) mantém a superfície acima de 0 °C em todo o bordo de ataque, mesmo com o ar abaixo de zero.
Gelo rime. Fator de congelamento ≥ 1: a água congela no impacto e o gelo acompanha a distribuição de coleta.
Gelo misto. Parte da água escoa antes de congelar e começam a aparecer chifres (chifres incipientes, ainda com pouca perda aerodinâmica).
Gelo glaze. A maior parte da água escoa e congela nos chifres. A altura e o ângulo do chifre superior são os parâmetros que mais afetam sustentação, estol e arrasto. O gelo sempre começa como rime, com a superfície fria; os chifres surgem depois que o calor latente aquece a superfície.
Hipóteses principais
- Camada limite integral com transição abrupta pelo critério de Makkonen (1985), rugosidade e Stanton rugoso do LEWICE 3.2; primeira lei completa em cada volume de controle, com a água conservada e escorrendo até congelar; um passo de crescimento.
- NACA 0012 de 1 m a 4° de ângulo de ataque, 10.000 ft, MVD de 20 µm (distribuição de Wright), escoamento 2D, gelo com 917 kg/m³.
- LWC do FAR 25 Apêndice C tabelado por Jeck (2002), corrigido pela distância percorrida na nuvem.
Modelo ilustrativo simplificado, não é simulação nem ensaio. Contra o túnel de gelo IRT da NASA (Shin e Bond), o erro médio de forma é 0,36 % da corda com um passo (0,33 % com dois), perto do LEWINT 1.04 (LEWICE 3.22), com 0,31 %. Referências: Shin & Bond, NASA TM-105374, 1992 (ensaio IRT); Silva, Barros, Pio, Rafael, Stefanini & Pimenta, Handbook of In-Flight Icing, Springer, 2023; Stefanini, dissertação Poli-USP, 2009; Smith & Spalding, J. R. Aeronaut. Soc., 1958; Ruff & Berkowitz, LEWICE, NASA CR-185129, 1990; Jeck, DOT/FAA/AR-00/30, 2002 (FAR 25 Ap. C); Neves et al., J. Aircraft, 2026.
Quer rodar o modelo ou conferir a validação? O código em Python do modelo e da comparação com o ensaio da NASA é enviado por e-mail.
Pedir o códigoParâmetros e variáveis resolvidas
Parâmetros fixos
- Corda / raio do bordo de ataque
- 1 m / 1,58 % c
- Ângulo de ataque
- 4°
- Gotas
- MVD 20 µm, distribuição de Wright (LEWICE)
- Altitude-pressão
- 10.000 ft (69,7 kPa)
- Transição
- abrupta, Rek ≥ 600·exp(−0,9λ) (Makkonen)
- Rugosidade
- ks = ½(0,15 + 0,3/Nf,estag) mm (LEWICE)
- Massa específica do gelo
- 917 kg/m³
Variáveis resolvidas
- Distância percorrida na nuvem
- —
- Fator de extensão F (Jeck)
- —
- LWC do envelope × F
- —
- Temperatura total (recuperação na estagnação)
- —
- h na estagnação (Smith e Spalding)
- —
- Água coletada na estagnação
- —
- Fração de congelamento na estagnação
- —
- Rugosidade equivalente ks
- —
- Início da transição, extradorso / intradorso
- —
- Espessura na estagnação
- —
- Chifre superior (altura, posição)
- —
Como o cálculo é feito
Modelo 1D do tipo usado nos códigos clássicos (LEWICE, ONERA, TRAJICE). Escoamento potencial por painéis em NACA 0012 de 1 m a 4°; eficiência de coleta β por trajetórias de gotas com MVD de 20 µm e a distribuição de Wright usada no LEWICE (pré-calculada para 100 a 250 KTAS). Camada limite integral a partir da estagnação: h laminar por Smith e Spalding (1958), com ue = C·s na estagnação; perfil laminar de Pohlhausen; transição abrupta quando o Reynolds da rugosidade, com a velocidade na altura ks, passa de 600·exp(−0,9λ), com λ = δ₁²(due/ds)/ν (Makkonen, 1985, correção por gradiente de pressão); turbulenta rugosa por Kays e Crawford, com a espessura de quantidade de movimento partindo da laminar na transição e número de Stanton de rugosidade C = 1,92 (LEWICE). Rugosidade equivalente do LEWICE 3.2, ks = ½(0,15 + 0,3/Nf,estag) mm, iterada com a fração de congelamento na estagnação. Primeira lei em cada volume de controle, marchando a água a partir da estagnação: convecção com a temperatura de recuperação, evaporação com a pressão e a temperatura da borda da camada limite, calor sensível e energia cinética das gotas, calor sensível do runback (que leva a temperatura de um volume ao seguinte), condução para o gelo, calor latente; a temperatura da superfície é resolvida no rime (abaixo de 0 °C) e na superfície molhada (acima de 0 °C). A água é conservada volume a volume: só para quando congela; o filme sobre o gelo segue o cisalhamento do ar, o gradiente de pressão e a quantidade de movimento das gotas. Um passo de crescimento, sem recalcular o escoamento sobre o gelo. LWC do FAR 25 Apêndice C para MVD de 20 µm, tabelado por Jeck (DOT/FAA/AR-00/30, 2002): Tabela 2 para o máximo contínuo (17,4 nmi) e Tabela 1 para o intermitente (2,6 nmi), interpolação linear em temperatura; no contínuo o LWC é multiplicado pelo fator de extensão F da Tabela 2 (1,34 em 5 nmi a 0,215 em 300 nmi, interpolado no logaritmo da distância); no intermitente o tempo é o de atravessar 2,6 nmi. Massa específica do gelo 917 kg/m³, como no LEWICE. Para formas de gelo de projeto usamos CFD++, LEWICE ou iceAccretionFoam e ensaio em túnel de gelo.
Comparação com ensaio (NASA IRT) e com o LEWINT
Modelo da ATS com as mesmas equações do applet e dois passos de crescimento (o segundo recalcula escoamento, trajetórias, camada limite e balanço sobre a forma com gelo), nas condições de Shin e Bond (NASA TM-105374, 1992): NACA 0012 de 0,533 m, α = 4°, MVD 20 µm, 2000 ft (seção de ensaio do IRT), 150 mph com LWC 1,0 g/m³ por 6 min e 230 mph com 0,55 g/m³ por 7 min, temperatura total de 28 °F a −15 °F. Em vermelho, o contorno externo das repetições do ensaio, digitalizado das Figuras 6 e 7 do relatório; em roxo tracejado, o LEWINT 1.04 (LEWICE 3.22, licença da ATS) nas mesmas condições, com passos automáticos. Erro médio de forma (distância média entre as curvas na região com gelo): modelo da ATS 0,33 % da corda, LEWINT 0,31 %; com um passo, como no applet, 0,36 %. A segunda figura compara Cp, β e h na superfície limpa com os do LEWINT: Cp e β um painel por velocidade, porque dependem de velocidade, MVD, ângulo de ataque e corda; h nos casos mais quente e mais frio de cada velocidade. Os dois códigos erram mais perto de 0 °C, onde a fração congelada depende muito do h e a dispersão entre repetições do ensaio também é maior.
Experiência em formação de gelo
- ProjetoAkaer, ASOJ TA, 2020 a 2024: STC da Turkish Aerospace, substanciação e análises de apoio à certificação de formação de geloA ATS fez as análises, com simulação, em parceria com a Akaer. Gelo em novas antenas, radomes e dispositivos do STC, e ingestão de gelo pelos motores.
- IndústriaEmbraer, 1997 a 2007: projeto e certificação de antigelo da asa e de sondas pitot, TAT, porta estática e smart probesAntigelo térmico do slat e da asa com LEWICE e o túnel de gelo da NASA. Smart probes certificadas com CFD++, antes da TSO-C16b. A base da prática de engenharia de gelo da ATS.
- ProjetoProjetos de gelo para Vertical (2025), Joby (2023–24), New Avionics (2017, detector de gelo em drone), Collins Aerospace (2012), Droplet Measurement Technologies (sonda de LWC), Desaer (turboélice bimotor) e Zodiac Aerotechnic (detector de gelo)Detalhes e escopo dos clientes sob consulta.
- PesquisaTrês casos de impingement com CFD++ no 1º AIAA Ice Prediction WorkshopEmpenagem, aerofólio de três elementos e nacele Boeing, com bons resultados em gotas grandes super-resfriadas.
- Certificação e normasApresentações no SAE AC-9C em 2010, 2018, 2024 e 2025Portland, Colorado Springs, Ottawa e Capua. O Dr. Lima da Silva é o representante da ATS junto ao comitê.
- iceAccretionFoamNosso solver 3D iceAccretionFoam: dois artigos na Phil. Trans. R. Soc. A (2025) e projeto FAPESP PIPE 2025/19697-9Desenvolvido com o Prof. Hrvoje Jasak, University of Cambridge. É desenvolvimento de produto, separado da experiência em projetos acima.
Projeto principal: um STC para a Turkish Aerospace
Akaer, ASOJ TA, 2020 a 2024. Um programa de longo prazo: um Supplemental Type Certificate (STC) da Turkish Aerospace, com a Akaer, para uma aeronave de vigilância modificada com novas superfícies. A ATS fez a substanciação e as análises de apoio à certificação de formação de gelo e de sistemas de proteção contra gelo, com simulação, ao longo dos quatro anos.
Projeto 2020 a 2024
Pelo que a ATS foi responsável
Substanciação e análises de apoio à certificação, com simulação, para uma aeronave de vigilância baseada no Bombardier Global 6000. O STC e a certificação foram da Turkish Aerospace (TA), na Turquia, com a Akaer; o papel da ATS foram as análises de engenharia de gelo. O programa durou quatro anos.
Trabalho de gelo
Formação de gelo nas novas entradas de ar, radomes, radar e dispositivos adicionais do STC. Desprendimento de gelo e ingestão pelos motores. Comparação com a aeronave original (baseline) para o gelo adicional. Desenvolvimento e simulação dos sistemas de proteção contra gelo com FENSAP-ICE, como o cliente exigiu.
Além do gelo
Redesenho do sistema de controle ambiental para a variante de vigilância conforme o 14 CFR Part 25, novo sistema de resfriamento líquido suplementar para o radar e outros equipamentos, e ensaios de laboratório, em solo e em voo. As análises da ATS alimentaram os relatórios de certificação.
Precisa só de uma parte? Definimos o escopo com você.
“O trabalho deles tem sido adequado tanto para desenvolvimento quanto para certificação.”
American Kestrel Company, sobre as organizações que lista para análise de gelo 3D, entre elas a ATS. Seu fundador, David Parkins, é Representante de Engenharia Designado (DER) da FAA para certificação de gelo e ex-presidente do subcomitê SAE AC-9C. Tradução do original em inglês. Ver a página
O que você recebe
A ATS emite os relatórios de certificação, sejam eles de resultados de análise ou de ensaios, e também a descrição do sistema, a avaliação de segurança, o plano de certificação ou qualquer outro documento de certificação. Você os revisa e os submete às autoridades. Esse é o nosso diferencial.
Eficiência de coleta e limites de impingement
Onde a água atinge, quanta e até onde, para cada tamanho de gota (MVD) e conteúdo de água líquida (LWC). Use para dimensionar áreas protegidas e escolher pontos de ensaio.
Formatos de gelo rime e glaze
Formatos 2D e 3D em superfícies desprotegidas nos envelopes do Apêndice C do FAR 25, com os pontos críticos encontrados para a sua aeronave.
Impacto aerodinâmico e nos sistemas
Formatos de gelo enviados ao CFD para estimar penalidades de sustentação, arrasto e qualidades de voo, com verificação de ingestão em motores, hélices e bloqueio de sensores.
Um relatório que a autoridade consegue seguir
Premissas, evidência de malha e convergência, comparação com dados de referência e rastreabilidade às normas (SAE, MIL, ASTM) e aos pontos de ensaio.
As condições vêm da sua aeronave
O Apêndice C do FAR 25 se apoia em pesquisas da NACA das décadas de 1940 e 1950, e o Apêndice O acrescenta gotas grandes, cristais de gelo, condições mistas e chuva congelante. Mapeamos ambos no envelope de voo da sua aeronave.
Matriz de gelo construída a partir da missão
Analisamos todas as fases de voo, inclusive espera, e o tempo em cada uma. A duração importa porque o gelo continua crescendo.
Pontos críticos, não uma grade genérica
Para cada velocidade encontramos onde a temperatura de recuperação chega a 0 °C dentro do envelope. Esse cruzamento dá a maior massa de gelo, em glaze. Aeronaves leves e pesadas são verificadas.
Limites de impingement a partir da dinâmica de voo
Um modelo de voo em JSBSim fornece a faixa de ângulo de ataque em cada velocidade calibrada com peso e centro de gravidade variando, de modo que os limites de gotas cobrem o envelope real.
De onde vem o modelo, e como evoluiu
Do doutorado na Poli-USP ao iceAccretionFoam, com os artigos de cada etapa.
O modelo de acreção acopla o escoamento, a trajetória das gotas, a camada-limite e o balanço de massa e energia na superfície. Nasceu na Embraer e na Poli-USP e continua em desenvolvimento na ATS.
- 2003–2009Pesquisa
Poli-USP, com apoio da Embraer e da FAPESP: modelo de antigelo com filme contínuo e filetes (runback).
Validado contra o ensaio de Al-Khalil et al. (2001) e o ANTICE da NASA. Mestrado (2003) e doutorado: tese na Poli-USP.
- 2007–2010Pesquisa
Transição laminar-turbulenta e intermitência na transferência de calor e na forma do gelo.
Stefanini, Silvares, Silva e Zerbini (COBEM 2007; AIAA 2008-474). Ver Publicações.
- 2008–2009Pesquisa
Cal State Long Beach: camada-limite diferencial compressível de Cebeci integrada ao código.
Silva, Silvares, Zerbini, Hefazi, Chen e Kaups, AIAA, 2009.
- 2010–hojeProjeto
Sondas pitot: modelos de carga térmica e de envelope de ensaio, de planilha a Python.
Apresentados no SAE AC-9C (Portland, 2010) e usados em programas de eVTOL e na certificação de sondas.
- 2011Pesquisa
Funções de parede para transferência de calor em superfície rugosa.
Silva, Arima, Branco e Pimenta, SAE 2011-38-0023.
- ProjetosProjeto
Código eletrotérmico de antigelo para definir a distribuição de potência em sondas.
Sonda de LWC: CFD para Cp e impingement, distribuição ótima da potência elétrica e validação em túnel de gelo.
- 2023iceAccretionFoam
Início da colaboração com o Prof. Hrvoje Jasak.
Ponto de partida do iceAccretionFoam, nosso solver 3D próprio (NUMAP-FOAM Summer School 2023).
- 2024iceAccretionFoam
Primeiro artigo do iceAccretionFoam e gelo glaze no SAE AC-9C.
Teixeira da Silva et al., ICAS 2024-1112, Florença; SAE AC-9C, Ottawa.
- 2025iceAccretionFoam
Dois artigos na Philosophical Transactions of the Royal Society A, com o Prof. Jasak.
Impingement e gelo rime e gelo glaze; apresentação no SAE AC-9C, CIRA, Capua.
- 2026iceAccretionFoam
PIPE-FAPESP 2025/19697-9 e o modelo de acreção da ATS nos applets do site.
Fase 1 (julho de 2026 a fevereiro de 2027): versão beta 2D, rime e glaze; Fase 2: MVP 3D com antigelo e degelo térmicos (FAPESP, post). O modelo de acreção da ATS em Python, conferido contra o LEWINT e o ensaio da NASA, roda os applets de gelo do site.
Quatro ferramentas, escolhidas caso a caso
CFD++ e iceAccretionFoam tratam o 3D. FENSAP-ICE e LewInt dão referências independentes.
| Ferramenta | O que faz pelo seu projeto | Situação |
|---|---|---|
| CFD++Metacomp | Escoamento compressível 3D, impingement de gotas e gelo rime em geometrias completas de aeronaves, usado em nossos projetos de clientes. A ATS é a distribuidora exclusiva no Brasil. | Em uso na produção |
| iceAccretionFoamATS, foam-extend 5.0 | Um solver 3D para escoamento, gotas, filme de água e crescimento de gelo. O gelo cresce sem remalhar. A água segue as linhas de cisalhamento em asas enflechadas. Cp, β e rime 2D estão validados, o glaze 2D está em validação, e 3D e SLD vêm em 2027/28. | Em validação |
| FENSAP-ICEAnsys | Nossos engenheiros o executam em uma licença fornecida por você, como no STC da Akaer em que o cliente o exigiu, e o comparam com nossas outras ferramentas quando uma verificação cruzada ajuda o relatório. | Licença fornecida pelo cliente |
| LEWINT (LEWICE)NASA, American Kestrel | Formatos de gelo e análises térmicas rápidos com o LEWICE da NASA, com a interface LewInt para lotes de casos e gráficos automáticos. O LewInt é a versão internacional do LEWICE 2D, e a ATS tem licença. Usamos para os formatos de gelo do eVTOL da Vertical. | Licenciado |
Usar mais de um código é proposital. Os códigos diferem na física e no quanto os reguladores os conhecem, e a concordância entre eles é evidência para o seu relatório. O NASA Spinoff descreve como o LewInt estende o LEWICE.
Evidências que você pode conferir
Primeiro o trabalho em projetos, depois os resultados mostrados em workshops da comunidade, e por fim a validação do nosso solver próprio.
Trabalho em projetos
Projetos de clientes: Vertical (2025), Joby (2023–24), New Avionics (2017, detector de gelo em drone), Collins Aerospace (2012), Droplet Measurement Technologies (sonda de LWC), Desaer (turboélice bimotor) e Zodiac Aerotechnic (detector de gelo). Detalhes e escopo dos clientes sob consulta. Seguem os casos que podemos mostrar.
| Projeto | O que fizemos | Ferramentas e ensaios | Resultado ou local |
|---|---|---|---|
| Akaer, ASOJ TA (STC)Projeto | STC da Turkish Aerospace (TA), com a Akaer. A ATS fez a substanciação e as análises de apoio à certificação, com simulação: formação de gelo nas novas antenas, radomes e dispositivos adicionais do STC, ingestão do gelo pelos motores e comparação com a aeronave original (baseline) para o gelo adicional. | Substanciação, simulação e análise de apoio à certificação pela ATS. | 2020 a 2024. |
| Joby (eVTOL)Projeto | CFD e impingement de gotas em sonda pitot e certificação de gelo. O fabricante precisava certificar a sonda para cruzeiro durante a fuga de condições de gelo. | CFD 3D. | Mapeamento de carga de calor, coleta de água 3D, concentração de LWC e velocidade perto das sondas, e programas em Python que definem os pontos de operação e de ensaio em túnel contra a SAE AS5562, que a TSO-C16b da FAA chama. 2023 a 2024. |
| Vertical (eVTOL)Projeto | Certificação para gelo inadvertido e fuga em 3 a 5 minutos, seguindo a EUROCAE ED-314. Foco em seções de asa e estabilizador. | LEWINT (LEWICE 2D International). | Coleta de água, impingement local, formatos de gelo 2D e o relatório completo pronto para submissão à autoridade. 2025. |
| Collins Aerospace (former Goodrich), technology development projectProjeto | Estudo de impingement 3D de gotas em uma asa de aeronave, comparado com resultados do LEWICE 2D, para um cliente da Collins Aerospace. | CFD++ e LEWICE 2D. | 2012. |
| LWC probe redesign, Droplet Measurement TechnologiesProjeto | Análise de CFD e do sistema de proteção contra gelo para identificar o melhor projeto do aquecimento elétrico de uma sonda de LWC. | CFD para Cp e impingement de gotas, código eletrotérmico de antigelo, ensaios em túnel de gelo para validar o código. | Distribuição ótima de potência de aquecimento na sonda. |
| Desaer, twin turbopropProjeto | Análise de gelo, projeto, ensaios e certificação de uma aeronave turboélice bimotor não pressurizada para aplicações de defesa e comerciais. | Simulação, projeto, ensaios e certificação pela ATS. | Programa ATL-100. |
| Embraer: NASA Icing Research Tunnel test bodyProjeto | Posição e cargas de um corpo de teste no túnel de gelo. O túnel da NASA Glenn exige um relatório estrutural para operação segura. | RANS 3D totalmente turbulento e Euler 2D para as cargas aerodinâmicas, FEA para as cargas estruturais. | Posição do corpo definida e relatório de cargas estruturais emitido. |
| Zodiac Aerotechnic: ice detector shapeProjeto | Otimização da forma de um detector de gelo para atenuar a onda de choque e aumentar a transferência de calor convectiva. | CFD em várias formas candidatas. | Melhor coeficiente de transferência de calor selecionado, arrasto de pressão e de atrito minimizados, onda de choque atenuada. |
| Embraer: smart probes certificationIndústria | Certificação das smart probes do E170/190. A resposta a uma CRI da EASA antecipou, em 2003/2004, as condições de água líquida da SAE AS5562, que a TSO-C16b só incluiu mais de uma década depois. | Abordagem inovadora com uso intensivo de simulação e do CFD++. | Programas E170/190, 2003 a 2004. |
| Embraer: wing (slat and wing anti-ice)Indústria | Projeto e certificação do antigelo térmico do slat e da asa e das sondas pitot, TAT e porta estática. | Simulação LEWICE, ensaios no túnel de gelo da NASA, campanhas em túnel de vento e em voo. | Programas E145, E170 e E190, com relatórios de certificação. 1997 a 2007. |
| New Avionics: ice detector on a droneProjeto | CFD para identificar o melhor lugar de um detector de gelo em um drone DJI Phantom III: modelo de desempenho de voo, ângulo de ataque e velocidade de cruzeiro, condições de gelo e o efeito das hélices na eficiência de coleta e no conteúdo local de água líquida em decolagem, pouso, pairado e cruzeiro. | CFD++ e um modelo de desempenho de voo. | Apresentado no SAE AC-9C, Colorado Springs, 2018. 2017. |
| Pitot tube, A-4 Skyhawk, Brazilian NavyProjeto | Coleta de água no tubo de pitot com ângulo de ataque e derrapagem nulos. | CFD++. | β máximo de 0,916. A distribuição alimenta modelos 1D ou 2D do aquecedor. |
| Akaer, ASOJ TA: critical conditions and impingement limitsProjeto | Pontos críticos do envelope de velocidade e altitude, e faixas de ângulo de ataque para aeronaves leves e pesadas com centro de gravidade à frente e atrás. | Modelo de voo JSBSim, Python, CFD++. | Parte do pacote ASOJ TA. Mostrado abaixo. |
| Air data probes: heat load and envelope analysisProjeto | Programas em Python que definem os pontos de operação e os pontos de ensaio em túnel de gelo, comparados com normas antigas e atuais: FAR 25 Apêndice C, EASA, BS 2G 135 e SAE AS5562, que a TSO-C16b da FAA chama. | Programas em Python e modelo térmico baseado na AIR1168/4 com resfriamento evaporativo. | Usado na Joby e apresentado no SAE AC-9C, Portland, 2010. |
| Icing tunnel and pitot tests at UFRJProjeto | Projeto e instalação do primeiro túnel de gelo do Brasil, ensaios de gelo em pitot em voo e no túnel, duas bancas de tese, um artigo em periódico e a investigação do acidente do voo Air France 447. | Túnel de gelo, ensaios em voo e modelos térmicos. | J. Braz. Soc. Mech. Sci. Eng., 2016. |
1º AIAA Ice Prediction Workshop
Três casos de impingement executados com CFD++, com bons resultados em gotas grandes super-resfriadas.
Escada de validação do iceAccretionFoam
Este é o nosso solver próprio, em desenvolvimento, e é separado do trabalho em projetos acima. Cada etapa é comparada com dados experimentais publicados antes de começar a próxima. Os formatos rime no NACA 0012 concordam com as medições da NASA. No glaze o código reproduz o comportamento, e o corno superior ainda é menor que o medido enquanto a fração de congelamento térmica e a transferência de calor convectiva com transição são incluídas em 2026.
- Cp e βConcluído
- Gelo rime 2DConcluído
- Gelo glaze 2DEm andamento
- Formatos 3D e SLDPróximo
- Proteção térmicaPróximo
Casos de referência: NACA 0012 a 100 mph, Cp contra Emmons (1948) e XFoil, β contra Al-Khalil et al. (2001, NASA), formatos rime e glaze contra Shin e Bond (NASA) e LEWICE.
Artigos e apresentações do iceAccretionFoam
- Teixeira da Silva et al. (2025). Introducing the iceAccretionFoam solver: impingement and rime ice accretion. Phil. Trans. R. Soc. A.
- Carvalho et al. (2025). Advancing the iceAccretionFoam solver: glaze ice accretion. Phil. Trans. R. Soc. A.
- Teixeira da Silva et al. (2024). Initial development of a CFD icing tool. ICAS 2024-1112, Florence.
- SAE AC-9C, Capua (2025). iceAccretionFoam: rime and glaze ice accretion.
- SAE AC-9C, Ottawa (2024). Advancing the iceAccretionFoam solver: glaze ice accretion.
- Lima da Silva et al. (2011). Proposed wall function models for heat transfer around a cylinder with rough surface in cross flow. SAE 2011-38-0023.
Exemplos
Selecione uma imagem para ver cada exemplo.
Drone
Projeto de drone da New Avionics: eficiência de coleta β (esquerda) e conteúdo local de água líquida (direita) em um quadrirrotor com hélices girando na decolagem vertical. CFD++, apresentado no SAE AC-9C, Colorado Springs, 2018.
Solicitar proposta técnicaDe onde vem a experiência
Dez anos de projeto e certificação de antigelo na Embraer, depois projetos de clientes na ATS, junto com pesquisa e o desenvolvimento do nosso solver próprio.
Indústria Embraer, 1997 a 2007Projeto Projetos de clientes e de instalações da ATSPesquisa Artigos, workshops e comitêsiceAccretionFoam Desenvolvimento do nosso solver 3D próprio
- 1997–2007Indústria
Embraer: projeto e certificação de antigelo da asa e de sondas pitot, TAT, porta estática e smart probes, com ensaios no túnel de gelo da NASA e simulação.
E190: sistema pneumático, ECS e certificação de gelo, com a campanha de ensaios em túnel e em voo e os relatórios. E145: suporte técnico de sondas, ADs, boletins de serviço e manual de voo. E170/190: certificação de smart probes, um trabalho inovador e intensivo em simulação com CFD++, em resposta a uma CRI da EASA que antecipou em 2003/2004 as condições de água líquida da SAE AS5562, que a TSO-C16b só incluiu mais de uma década depois. Antigelo térmico do slat e da asa com simulação LEWICE e ensaios no túnel de gelo da NASA. Também o processo de certificação de sondas de 2001 com fabricantes e autoridades e um sistema antigelo de motor (SAE, 2007).
- 2003–08Pesquisa
Modelagem de antigelo em aerofólios no mestrado e doutorado na Universidade de São Paulo, em paralelo ao trabalho na Embraer.
- 2007Pesquisa
Dois artigos no Journal of Aircraft sobre simulação térmica de antigelo em aerofólios, ainda entre os mais citados.
- 2007Projeto
A ATS inicia serviços de engenharia, ensaios e certificação apoiados por simulação.
Seguem projetos de gelo para a indústria em sondas, asas e eVTOL, incluindo eficiência de coleta no tubo de pitot de um A-4 Skyhawk da Marinha do Brasil.
- 2009Pesquisa
Na Cal State Long Beach, integrou o método diferencial compressível de camada limite de Cebeci ao seu código de antigelo, com o escoamento da água.
Artigo no AIAA com os Profs. Hefazi, Chen e Kaups.
- 2010Pesquisa
Modelo de aquecimento de sondas pitot apresentado no SAE AC-9C, Portland.
- 2011Pesquisa
Funções de parede para transferência de calor em superfícies rugosas, validadas em um cilindro rugoso aquecido e implementadas em OpenFOAM e CFD++.
- 2016Projeto
Gelo em pitot em voo e no túnel de gelo projetado para a UFRJ, o primeiro do Brasil.
Resultados no Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering.
- 2012Projeto
Collins Aerospace (antiga Goodrich): estudo de impingement 3D de gotas com CFD++ em uma asa de aeronave, comparado com o LEWICE 2D, em um projeto de desenvolvimento tecnológico de um cliente da Collins Aerospace.
- 2017Projeto
New Avionics: posicionamento de detector de gelo em um drone DJI Phantom III com CFD++, incluindo o efeito das hélices na eficiência de coleta e no conteúdo local de água líquida.
Apresentado no SAE AC-9C, Colorado Springs, 2018.
- 2020–24Projeto
Akaer, ASOJ TA: STC da Turkish Aerospace, substanciação e análises de apoio à certificação de formação de gelo.
A ATS fez as análises, com simulação, do gelo nas novas antenas, radomes e dispositivos, da ingestão de gelo pelos motores e do gelo adicional contra a aeronave original.
- 2022Pesquisa
1º AIAA Ice Prediction Workshop com CFD++.
Handbook of numerical simulation of in-flight icing. Palestra na SUNY Korea.
- 2023–24Projeto
Joby (eVTOL): CFD e impingement de gotas em sonda pitot e certificação de gelo.
Mapeamento de carga de calor, coleta de água 3D, concentração de LWC perto das sondas e planejamento de ensaios em túnel.
- 2023iceAccretionFoam
NUMAP-FOAM Summer School no Cavendish Laboratory, Cambridge, e trabalho com o Prof. Hrvoje Jasak no iceAccretionFoam.
- 2024–25iceAccretionFoam
iceAccretionFoam: ICAS 2024, dois artigos na Phil.
Trans. R. Soc. A, SAE AC-9C em Ottawa e Capua.
- 2025Projeto
Vertical (eVTOL): formatos de gelo 2D de asas e estabilizadores com LEWINT, para gelo inadvertido e fuga em 3 a 5 minutos conforme a EUROCAE ED-314, com o relatório completo pronto para submissão à autoridade.
- 2026iceAccretionFoam
iceAccretionFoam: FAPESP PIPE aprovado.
A Fase 1 entrega o beta 2D em dezembro. A Fase 2 mira o MVP 3D.
Programas que apoiamos
Fornecedores de sensores e sondas
Pitot, TAT, sondas de ângulo de ataque e sondas inteligentes, em que normas como a TSO-C16b remetem à SAE AS5562.
Modificações e STCs
Novas sondas, antenas, radomes ou propulsão instalados em aeronaves já certificadas. Comparamos cada mudança com a aeronave original (baseline) e verificamos a ingestão de gelo pelos motores.
Drones, eVTOL e aeronaves elétricas
Rotores e células pequenas sem seção 2D representativa, muitas vezes sem sistema de proteção contra gelo convencional.
Fornecedores que oferecem um pacote maior
A Akaer e a Droplet Measurement Technologies usam a ATS para complementar sua experiência e entregar um pacote completo ao cliente final, dentro do escopo (SOW) desse cliente.
Apoio em picos de trabalho
Grupos de engenharia que já têm experiência em gelo, como a Embraer, usam a ATS para absorver picos de trabalho.
Programas sob FAA, EASA e ANAC
Asas, empenagens, entradas de ar, hélices e para-brisas de programas FAR/CS 23 e 25 que precisam de evidência de gelo. A ATS se reúne regularmente com especialistas da FAA, com reuniões dedicadas para apresentar problemas e soluções com CFD e simulação de formatos de gelo, e mantém contato frequente com ANAC, CAA e Transport Canada.
Como um projeto acontece
Os mesmos passos valem para uma sonda, uma asa ou um rotor eVTOL. O projeto dos sistemas de proteção contra gelo vem como serviço próprio.
Missão e desempenho
Perfil de missão, pesos, velocidades e altitudes. Faixas de ângulo de ataque a partir da dinâmica de voo.
Matriz de gelo e impingement
Pontos críticos nos envelopes dos Apêndices C e O. Escoamento 3D, trajetórias de gotas e limites de impingement.
Formatos de gelo de referência
Formatos rime e glaze na superfície desprotegida, nos pontos críticos e para as condições de escape.
Avaliação de segurança: efeitos aerodinâmicos
Degradação aerodinâmica, margens de sustentação, e o aumento de arrasto e de peso causado pelo gelo, classificando a criticidade do gelo de menor a catastrófica (FHA). Essa avaliação decide se a aeronave precisa de um sistema de proteção contra gelo, e é redigida como um relatório de certificação.
Avaliação de segurança: ingestão de gelo pelos motores
Análise de risco do gelo desprendido de superfícies protegidas e desprotegidas em direção aos motores, redigida como um relatório de certificação.
Relatório de certificação e plano de ensaios
Descrição do modelo numérico, validação e resultados de formatos de gelo, redigidos em formato de certificação e prontos para submissão às autoridades, além de um conjunto reduzido de pontos de ensaio em túnel e em voo, verificados com formas artificiais de gelo instaladas nas asas e em outras superfícies. Tudo sob NDA.
Nenhuma certificação é alcançada sem ferramentas numéricas.
Dr. Guilherme A. Lima da Silva, The Icing Engineering Process
Reconhecimento, palestras e imprensa
- A American Kestrel Company lista a ATS entre as organizações que fizeram análise de gelo 3D em seus programas
- FAPESP aprova o iceAccretionFoam no PIPE (2026)
- ATS apresenta o iceAccretionFoam no SAE AC-9C, na Itália (2025)
- Gelo em aeronaves explicado: entrevista à Revista Asas (2024)
- Handbook of Numerical Simulation of In-Flight Icing (2022)
- Prêmio Aço Verde do Brasil 2026, com a Samarco: queimador Low NOx projetado com CFD reduziu o NOx em até 37%