FADIGA EM COMPONENTE DA ESTRUTURA DO TREM DE POUSO DE UMA

AERONAVE MONOMOTOR

N. J. Lourenço1, M.L.A Graça2, O.M.M Silva3, L.A.L Franco4.

nicelionjl@iae.cta.br

Praça Mal. Eduardo Gomes, 50 - Vila das Acácias. São José dos Campos - SP

CEP: 12228015 - Brasil

Instituto de Aeronáutica e Espaço(1,2,3,4)

RESUMO

O sistema de trem de pouso é considerado vital na operação de uma aeronave, não obstante,

falhas em serviço deste sistema são constantes tanto em aeronaves de pequeno porte como em

aeronaves comerciais de grande porte e causam grande impacto financeiro. Este trabalho

teve como objetivo determinar as causas que levaram a ruptura do trem de pouso de uma

aeronave de pequeno porte durante a corrida de frenagem. A aeronave apresentou fratura do

trem de pouso com toque do nariz na pista fato que acarretou danos extensos no grupo moto-

propulsor. Na análise de determinação da causa raiz foram usados recursos de metalografia,

microscopia ótica e estereoscopia e chegou-se a conclusão que a falha do componente

ocorreu por fadiga no material.

Palavras-chave: fadiga, fratura,trem de pouso.

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INTRODUÇÃO

O conjunto de trem de pouso de uma aeronave faz parte da estrutura responsável pelo

suporte da seu peso em situações estáticas, quando a aeronave esta parada, e também em

situações dinâmicas durante operações de taxi, pouso e decolagens. É possível identificar uma

quantidade variada de perfis de trens de pouso em função da utilização da necessária,

podendo, por exemplo, trens de pouso ser do tipo fixo, ou retrátil entre outras particularidades

inerentes ao projeto inicial [2]. O funcionamento inadequado do sistema pode levar a

acidentes com perdas econômicas que variam de pequenos reparos a serem efetuados na

aeronave até a sua perda total, como exemplo, podemos citar a quebra do trem de pouso da

aeronave ATR 72 com 51 pessoas abordo[3]. Durante o evento, a aeronave sofreu ruptura do

trem de pouso durante a corrida após o pouso. O acidente não se traduziu em tragédia devido

ao fato de a aeronave já se encontrar com baixa velocidade e assim a energia de impacto da

asa junto ao solo não provocou ruptura da asa com inversão da aeronave no dorso. Outro

acidente a ser mencionado foi a quebra do trem de pouso da aeronave MD11 no aeroporto

internacional de Campinas em outubro de 2012 que levou à interdição do aeroporto por 45

horas bloqueando todas as operações. No evento a empresa foi inicialmente multada em 2,8

milhões de reais pela ANAC e o ministério publico também ajuizou uma ação indenizatória

de 3 milhões contra a empresa [4].

A aeronave em estudo é um Cessna com mais de três décadas de vôo. Diferentemente

do que ocorre com automóveis as aeronaves não são consideradas pela idade, mas pela

manutenção. As manutenções obrigatórias de células e motor são realizadas em períodos de

tempo pré-determinados pelo fabricante e são requisitos fundamentais para que a autoridade

aeronáutica renove ou não o certificado de aeronavegabilidade.

No caso presente a aeronave estava com as manutenções de acordo com a legislação

fato que foi observado durante o curso da investigação.

Figura 1: A quebra do trem de pouso ocasionou toque da hélice e da ponta da asa no solo.

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Figura 2: Aeronave ATR-72 após pouso com fratura de trem de pouso em Carajas, PA.

MATERIAIS E MÉTODOS

O material recebido pode ser visto na Figura 3. Trata-se de parte do conjunto de trem

de pouso da aeronave produzido a partir de alumínio aeronáutico. Para a análise foram

realizadas analises visuais com fotografias para identificação geral do estado do material

recebido e posteriormente utilizado um equipamento estereoscópico Hirox KH8700, para

análise das superfícies fraturadas. As posições dos componentes na aeronave podem ser visto

com a ajuda do esquema mostrado na Figura 4 [1].

Figura 3 – Material como recebido.

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Figura 4: Desenho esquemático. Em (I) a “mesa” na posição de encaixe, em (II) o parafuso

fraturado, em (III) e (IV) o parafuso na posição de encaixe.

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RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os destroços da estrutura de fixação do trem de pouso, conhecido como “mesa” pode

ser visto na Figura 5. Observa-se que as fraturas são decorrentes de sobrecarga aplicada ao

material.

Figura 5 - Pode-se observar o componente fraturado (I). Em (II) e (III) detalhes das fraturas.

com características de falha por sobrecarga.

O componente que fixa o trem de pouso também sofreu fratura a partir de sobrecarga

aplicada ao material conforme se pode observar na Figura 6. O parafuso de fixação, Figura 7,

mostra uma superfície com indicio de fadiga, na Figura 8, pode-se observar detalhe da região

com indicio de fadiga. No exame via estereoscopia, Figuras 9,10 e 11 foi possível observar

marcas de praia típicas de fratura a partir de fadiga do material.

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Figura 6 – Pode-se observar o componente fraturado (I). Em (II) e (III) detalhes das fraturas

com características de falha por sobrecarga.

Figura 7 – Pode-se observar o pino de fixação fraturado (I).

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Figura 8: O pino fraturado foi secionado e pode-se observar região com indício de fadiga.

Figura 9: Detalhe,via estereoscopia, da região com fadiga.

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Figura 10: Detalhe da região com marcas de praia típica da fratura a partir de fadiga do

material.

Figura 11: Detalhe da fratura na região de fratura com marcas de praia correspondente à

região marcada com retângulo branco na figura anterior.

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CONCLUSÕES

O trem de pouso sofreu fratura por fadiga no pino de fixação do trem de pouso. Não foram

identificados indícios de corrosão no conjunto da estrutura. A fadiga pode ter sido provocada

a partir de um ajuste inadequado durante o posicionamento do parafuso durante o processo de

manutenção preventiva, porém fica no campo da hipótese por não poder ser comprovado de

forma objetiva.

AGRADECIMENTOS

À FAPESP pelo apoio financeiro.

REFERÊNCIAS

[1] P.PONK. AVIATION. Disponível em http://pponk.com/landing-gear/ acesso em

25/08/2016.

[2] Aircraft Landing and Gears System- FAA. Disponível em:

https://www.faa.gov/regulations_policies/handbooks_manuals/aircraft/amt_airframe_handboo

k/media/ama_Ch13.pdf acesso 30/08/2016.

[3] Relatório A-012/CENIPA/2013 / PRTTI- CENIPA. Disponível em:

http://www.cenipa.aer.mil.br/cenipa/paginas/relatorios/relatorios-finais acesso em

30/08/2016.

[4] ANAC multa aérea em R$ 2,8 milhões por fechamento de Viracopos. Disponível em:

http://g1.globo.com/sp/campinas-regiao/noticia/2012/10/anac-multa-empresa-aerea-em-r-28-

milhoes-por-fechamento-de-viracopos.html acesso em 30/08/2016.

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FATIGUE FAILURE IN SMALL AIRCRAFT LANDING GEAR STRUCTURE

ABSTRACT

The landing gear system faults are common in both small aircraft and large commercial

aircraft with fatalities as well financial loss. The aim of this work is to determine the causes

that led to the rupture of the landing gear of a small aircraft during landing and roll. The

aircraft suffered a landing gear collapse with twing tip touching the ground and in

consequence leading to extensive damage in the group motor-impeller. In order to determine

the fracture root cause an analysis was carried out. It was used resources of metallography,

optical microscopy and stereoscopy finally was concluded that the failure of the component

was due to fatigue.

KEYWORDS

Fatigue failure, landing gear, aircarft

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