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Serviços / Sistemas pneumáticos
Engenharia de sistemas pneumáticos: projeto, análise, ensaios e certificação
Projeto, análise, ensaios e relatórios de certificação de sistemas pneumáticos de aeronaves (ATA 36): perda de carga, divisão de vazão, temperatura, controle, detecção de vazamentos e cargas nos dutos. Nós mesmos emitimos os documentos de certificação; você os revisa e os submete à autoridade.
Um pacote completo do sistema pneumático do Embraer E2, 2014 a 2018: projeto e análise do sistema, projeto da detecção de vazamentos, descrição do sistema (ATA 36), qualificação de componentes e propostas de ensaio de pressurização em solo e em voo.
- Embraer E2, 2014 a 2018Sistema pneumático: projeto e análise, projeto da detecção de vazamentos, descrição do sistema (ATA 36), qualificação de componentes, propostas de ensaio de pressurização em solo e em voo.
- Modelos usados pelo fabricanteUm modelo térmico validado e um modelo de elementos finitos exclusivo, criado para uso do fabricante.
- Relatórios usados na análise de segurançaOs relatórios entregues apoiaram a análise de segurança, e decisões complexas foram tomadas sem perder o prazo.
- Divisão de vazão e instabilidades resolvidasModelos em AMESim e FloMaster de uma planta de laboratório e do sistema da aeronave, validados, em regime permanente e transitório.
- Detecção de vazamento e de superaquecimentoTemperaturas dos compartimentos, tempos de detecção e ajustes do detector de superaquecimento para cada região.
Pacotes completos, dos requisitos aos relatórios de certificação
Preferimos programas inteiros e de longo prazo a tarefas isoladas: a ATS responsável pelo apoio ao projeto, pelos ensaios e pelos documentos de certificação.
O que um pacote cobre
Projeto e análise do sistema, projeto da detecção de vazamentos, descrição do sistema, insumos da análise de segurança, propostas de ensaio, revisão da qualificação de componentes e os relatórios de conformidade. Nós mesmos emitimos esses documentos, a partir de resultados de análise ou de ensaios. Você os revisa e os submete às autoridades. Esse é o nosso diferencial.
Uma equipe para o programa inteiro
Pelo menos um engenheiro sênior associado fica alocado do primeiro requisito ao último relatório, e assim decisões, pontos de ensaio e evidências ficam coerentes. Quando necessário, um engenheiro trabalha em tempo integral no local com a sua equipe.
Um exemplo: Embraer E2
2014 a 2018. O pacote do sistema pneumático do E2: projeto e análise, projeto da detecção de vazamentos, descrição do sistema (ATA 36), qualificação de componentes e propostas de ensaio de pressurização em solo e em voo, com os relatórios de certificação desenvolvidos e revisados pela ATS. Um modelo térmico validado e um modelo de elementos finitos foram entregues para uso do fabricante.
Precisa só de uma parte? Definimos o escopo com você.
O que você recebe
Modelo da rede, em regime permanente e transitório
Perda de carga, temperatura e divisão de vazão em todo o sistema, em várias condições de operação, com AMESim e FloMaster.
Controle e dinâmica
Controle de pressão, vazão e temperatura, com válvulas e regulagem modeladas, e instabilidades dinâmicas resolvidas no modelo.
Cargas e tensões nos dutos
Forças e deslocamentos das linhas, juntas de expansão e de bola e suportes, com tensões comparadas com os permissíveis estáticos e de fadiga, e as cargas passadas à estrutura primária.
Detecção de vazamento e de superaquecimento
Temperaturas dos compartimentos, tempos de detecção e ajustes dos detectores, a partir de um modelo 0D verificado com CFD.
CFD de dutos e entradas
Rompimento de dutos, perda de carga, entradas de ar ram e entradas de trocadores de calor (headers).
Documentos de certificação
Descrição do sistema, insumos da análise de segurança, propostas de ensaio e resultados de ensaio conforme FAR 25 ou 23, e qualificação de componentes conforme a RTCA DO-160.
Como um sistema pneumático funciona e é certificado
O sistema pneumático, ATA 36
O sistema pneumático, capítulo ATA 100-36, fornece ar quente e de alta pressão para os sistemas de ar-condicionado, de proteção contra gelo e chuva e de pressurização. Também pode atender a selos, ejetores, drenos, aquecimento, pressurização de radares, o sistema de geração de oxigênio a bordo (OBOGS) e qualquer outro sistema que precise de ar quente ou pressurizado da aeronave.
Os aspectos principais são a distribuição, a vazão, a temperatura e a pressão. A distribuição depende da perda de carga dos subcomponentes e das válvulas de controle. A divisão de vazão, ativa ou passiva, determina quanto de vazão cada ramo recebe.
Em uma aeronave comercial, o sistema geralmente tem válvulas de corte e de regulagem de pressão para os estágios de alta e de baixa do compressor do motor, um pré-resfriador e válvulas de controle de vazão e de pressão para os sistemas usuários, como ar-condicionado e proteção contra gelo.
Certificação de sistemas pneumáticos
Os requisitos de certificação e as análises de segurança, como a Functional Hazard Analysis, a Failure Mode and Effect Analysis (FMEA) e as árvores de falha, definem a redundância do sistema. Por isso as aeronaves têm um sistema do lado esquerdo e outro do lado direito.
O sistema e seus componentes podem ser certificados por análise, ensaio ou similaridade, conforme determinado em uma análise de meios de cumprimento de requisitos (MOC). Os ensaios geralmente incluem pressão de prova (proof) e de estouro (burst). Se os dutos tiverem juntas com movimento, podem ser necessários ensaios de fadiga e de vida acelerada.
Os relatórios principais de certificação são a descrição do sistema, a análise de segurança, a proposta de ensaio e os resultados de ensaio conforme FAR 25 ou 23, e a qualificação de componentes conforme a RTCA DO-160.
Análises, indicação e falhas
As análises requeridas geralmente são de perda de carga, distribuição ou divisão de vazão (flow sharing), desempenho térmico e temperatura. Outras envolvem o controle de pressão, vazão ou temperatura, ou seja, a dinâmica da planta e do seu controle. Também pode ser necessário CFD para rompimento de dutos, perda de carga, entradas de ar ram e entradas de trocadores de calor (headers).
Um subsistema muito importante é o de indicação e medição de vazão, pressão e temperatura e de detecção de falhas, com sensores dedicados para cada tarefa. A indicação é mostrada ao piloto, com níveis de severidade para a segurança de voo. As falhas podem ser sobretemperatura, sobrepressão ou vazamentos indesejados, que afetam principalmente a estrutura ou os equipamentos eletrônicos.
Dutos, cargas e estrutura
Um sistema de dutos pressurizados e quentes, que percorre boa parte da aeronave, precisa de juntas de expansão ou de bola e de suportes presos à estrutura primária. Em operação, a expansão térmica e as diferenças de pressão causam deslocamentos, e por isso o projeto precisa das forças e dos deslocamentos das linhas.
As forças geram tensões nas curvas, dutos e junções que são comparadas com os permissíveis estáticos e de fadiga dos materiais. Um requisito de certificação é saber quais cargas o sistema pneumático passa às estruturas primárias. O trabalho precisa de uma ferramenta CAD e de uma ferramenta de análise estrutural por elementos finitos, como NX Nastran ou Adina.
Ferramentas, e onde cada uma entra
As ferramentas servem ao trabalho de engenharia. Dizemos o que cada uma faz no projeto.
| Ferramenta | Papel no projeto | Situação |
|---|---|---|
| CFD++ | Rompimento de dutos, perda de carga, entradas de ar ram e headers de trocadores de calor, e análises térmicas de dutos e compartimentos. | Licenciada |
| AMESim, FloMaster | Modelos da rede pneumática: FloMaster para regime permanente e AMESim para regime transitório e controle. Usados com a licença do cliente. | Licença do cliente |
| Femap, NX Nastran, Adina | Análise de tensões das linhas, juntas e suportes, e cargas na estrutura primária, incluindo um modelo de elementos finitos entregue para uso do fabricante. | Licenciada |
| MATLAB | Controle e dinâmica da planta. Usado com a licença do cliente. | Licença do cliente |
| Python, Nsp, Scilab | Ferramentas de controle e dinâmica que não precisam de licença e substituem o MATLAB quando o cliente não fornece uma. | Em uso |
| Excel/VBA | Modelo 0D de todos os compartimentos: tempos de detecção de vazamento, temperatura máxima dos compartimentos e ajustes dos detectores de superaquecimento. | Licenciada |
Evidências que você pode conferir
Trabalhos de projeto para a Embraer.
Trabalhos de projeto
| Projeto | O que fizemos | Ferramentas e ensaios | Resultado ou local |
|---|---|---|---|
| Embraer E2, 2014 a 2018: projeto do sistema pneumáticoProjeto | Projeto e análise do sistema pneumático, projeto do sistema de detecção de vazamentos, relatórios de certificação desenvolvidos e revisados. | Modelo térmico validado. Modelo de elementos finitos exclusivo para o fabricante. | Modelo usado pelo fabricante. Relatórios usados na análise de segurança. Decisões complexas tomadas sem perder o prazo. |
| Embraer E2, 2014 a 2018: descrição do sistema pneumático (ATA 36)Projeto | Relatório de certificação de descrição do sistema pneumático. | Descrição do fornecedor revisada. | Relatório emitido pela ATS. |
| Embraer E2, 2014 a 2018: qualificação de componentes (sistema de gerenciamento de ar)Projeto | Requisitos de certificação cruzados com cada proposta e resultado de ensaio. | Válvulas, sensores, packs e computadores. Perguntas e revisões solicitadas aos fornecedores. | Processo estabelecido e entregue ao cliente: nenhuma peça, requisito ou ensaio ficou para trás. Engenheiro em tempo integral no local. |
| Embraer: modelo da rede pneumática, AMESim e FloMasterProjeto | Modelos em regime permanente e transitório. Perda de carga e temperatura mapeadas em várias condições de operação. | Planta de laboratório do sistema pneumático, e dinâmica e controle do sistema da aeronave, modelados e validados. | Problemas de divisão de vazão e de instabilidade dinâmica resolvidos. |
| Embraer: vazamento em duto de alta pressão (aviônicos)Projeto | Efeito do vazamento no compartimento de temperatura principal e dos jatos nas caixas eletrônicas, e tempo de detecção em 3D. | CFD 3D. | Efeitos do vazamento estudados para o projeto. |
| Embraer: modelo de compartimentos, Excel/VBAProjeto | Modelo 0D de todos os compartimentos: tempos de detecção, temperatura máxima do compartimento e ajuste do detector de superaquecimento em cada região. | Balanço de energia em cada compartimento. Um compartimento comparado com resultado de CFD. | Tempos de detecção calculados. Ajustes definidos para diferentes regiões. |
| Embraer: CFD térmico de duto (flange do pilone)Projeto | Material e espessura de isolamento para um flange do pilone. | CFD térmico. | Estrutura de alumínio protegida. |
| Embraer: CFD térmico do detector de superaquecimentoProjeto | Análise térmica do sistema de detecção de superaquecimento. | CFD térmico. | Projeto aprovado, sem alarmes falsos por condução. Oportunidade de otimizar o suporte do detector. |
Como um trabalho acontece
Requisitos e arquitetura
Base de certificação, requisitos do sistema e arquitetura do sistema pneumático.
Modelo da rede
Modelos em regime permanente e transitório de perda de carga, temperatura, divisão de vazão e controle.
Análise detalhada
CFD de dutos e entradas, elementos finitos das linhas e suportes, análises de vazamento e de detecção.
Ensaios e qualificação
Propostas de ensaio, ensaios em solo e em voo, e qualificação de componentes frente aos ensaios dos fornecedores.
Cumprimento dos requisitos
Descrição do sistema, insumos da análise de segurança e relatórios de ensaio emitidos pela ATS, revisados e submetidos por você.
Início da operação
Apoio à operação, dificuldades em serviço e acompanhamento.
Serviços relacionados
Perguntas que engenheiros fazem antes de nos contratar
Vocês projetam o sistema pneumático ou só fazem a análise?
As duas coisas. No pacote do Embraer E2, a ATS fez o projeto e a análise do sistema, o projeto do sistema de detecção de vazamentos e os relatórios de certificação. Também podemos entrar num projeto já em andamento e assumir só as análises.
Quais documentos de certificação vocês emitem para um sistema pneumático?
Descrição do sistema, insumos da análise de segurança, propostas de ensaio e resultados de ensaio conforme os requisitos FAR 25 ou 23, e qualificação de componentes conforme a RTCA DO-160. Você os revisa e os submete à autoridade.
Precisamos fornecer licença das ferramentas?
Para modelos em AMESim e FloMaster, sim: o cliente dá acesso à sua licença para uso no projeto. O MATLAB funciona do mesmo modo, e Python, Nsp e Scilab não precisam de licença e são alternativas a ele. CFD++, Femap, NX Nastran, Adina e Excel/VBA são licenciados pela ATS.
Como vocês verificam as cargas dos dutos na estrutura da aeronave?
Com um modelo estrutural das linhas, juntas e suportes em Femap com NX Nastran ou Adina: forças e deslocamentos por expansão térmica e pressão, tensões comparadas com os permissíveis estáticos e de fadiga, e as cargas passadas à estrutura primária, que é um requisito de certificação.
Podem trabalhar no local com a nossa equipe?
Sim. Na qualificação de componentes de um sistema de gerenciamento de ar, um engenheiro da ATS trabalhou em tempo integral no local para manter a interface com os fornecedores simples.
Os nossos dados ficam confidenciais?
Sim. Trabalhamos sob NDA, e os seus dados de projeto e relatórios ficam com você.
Conte-nos sobre o sistema e a fase da certificação
Envie a aeronave, o sistema e a pergunta que precisa ser respondida.
aerospace@aerothermalsolutions.co+55 11 3854-4224Um engenheiro da ATS responde. Trabalhamos sob NDA.
Duas formas de contratar: por pacote, para escopo e número de casos definidos, ou por hora, para escopo aberto. Um contrato por hora pode virar pacote.