I&D e testes na aviação - soluções de medição

O ensaio de vibrações no solo (GVT) é um processo crucial na I&D e nos ensaios de aviação, envolvendo investigações de vibrações experimentais e analíticas. Estes ensaios são essenciais para determinar as caraterísticas modais das estruturas das aeronaves. Ao medir com exatidão a resposta dinâmica destas estruturas a várias forças de excitação, o GVT ajuda a identificar frequências naturais, formas modais e propriedades de amortecimento. Estes dados precisos são vitais para garantir a segurança, a fiabilidade e o desempenho das aeronaves, permitindo aos engenheiros validar e otimizar eficazmente os projectos estruturais.

As soluções de medição para aplicações de aviação da Kistler incluem vários acelerómetros de eixo único e triaxiais de primeira qualidade, mas também martelos de impulso, sistemas de condicionamento de sinal, sistemas de aquisição de dados e software.

Os ensaios de vibração em voo (FVT) são um procedimento vital na I&D e nos ensaios de aviação, realizados durante operações de voo reais para avaliar o comportamento vibratório das aeronaves. Este ensaio fornece informações críticas sobre a forma como as estruturas das aeronaves respondem às forças aerodinâmicas e às condições operacionais do mundo real. Ao captar dados de vibração detalhados, o FVT ajuda a identificar as principais caraterísticas modais, tais como frequências naturais, formas modais e rácios de amortecimento. Esta informação é essencial para verificar a integridade estrutural e o desempenho das aeronaves, garantindo que cumprem as rigorosas normas de segurança e fiabilidade. Os engenheiros utilizam estas informações para aperfeiçoar e melhorar os projectos de aeronaves, contribuindo para uma aviação mais segura e mais eficiente.

As tecnologias de medição da Kistler para I&D e testes de aviação incluem vários acelerómetros de eixo único e triaxiais pequenos e perfeitamente adequados. As opções de temperatura de funcionamento vão desde temperaturas criogénicas a temperaturas muito elevadas.

Os ensaios de trens de aterragem e de travões de aeronaves são procedimentos essenciais para garantir a segurança e a fiabilidade das aeronaves durante a descolagem, a aterragem e a rolagem. O trem de aterragem tem de suportar forças de impacto significativas durante estas operações, particularmente durante a aterragem, quando o trem absorve o peso da aeronave e a energia cinética da descida. Na I&D e nos testes de aviação, estes testes avaliam o desempenho e a durabilidade dos componentes do trem de aterragem, incluindo os suportes, as rodas e os travões, em várias condições de carga. Ao simular cenários do mundo real, os engenheiros podem avaliar a forma como o trem de aterragem lida com estas forças de impacto, garantindo a integridade estrutural e a eficiência da travagem. Este teste rigoroso ajuda a identificar potenciais problemas e assegura que o trem de aterragem pode suportar as tensões da utilização repetida, contribuindo para o funcionamento seguro da aeronave.

O ensaio de queda de aeronaves é um procedimento crucial para avaliar a integridade estrutural e a tensão nos componentes da aeronave durante cenários de impacto. Em I&D e ensaios no sector da aviação, estes ensaios implicam a queda da aeronave ou dos seus componentes de uma altura especificada para simular as forças de impacto reais experimentadas durante aterragens violentas ou situações de emergência. Ao avaliar a resposta dinâmica da aeronave, os engenheiros podem determinar até que ponto a estrutura absorve e distribui estas forças, assegurando que os componentes críticos permanecem intactos. As principais medições efectuadas durante os ensaios de queda incluem medições da aceleração e da força de impacto, que fornecem dados detalhados sobre a forma como a aeronave responde ao impacto. Além disso, os ensaios de queda ajudam a avaliar a segurança dos ocupantes, analisando a forma como o impacto afecta a cabina e a disposição dos lugares. Estes testes rigorosos garantem que as aeronaves podem suportar condições de impacto severas, aumentando a segurança e a fiabilidade globais.

Na investigação e desenvolvimento e nos ensaios no sector da aviação, as medições em túnel de vento são essenciais para compreender as forças aerodinâmicas que actuam nas aeronaves em várias condições de fluxo. Ao medir as forças de elevação, arrasto e laterais, os engenheiros recolhem dados precisos que são essenciais para otimizar o design e o desempenho. Os sensores de força piezoeléctricos são particularmente valiosos para a investigação de fenómenos altamente dinâmicos devido à sua elevada rigidez e frequência natural. Além disso, as medições dinâmicas em túnel de vento ajudam a investigar o comportamento aeroelástico de estruturas como asas e superfícies de controlo em condições de fluxo críticas. Isto implica analisar a forma como o vento provoca a deformação e a oscilação destas estruturas. Os dados pormenorizados destas medições são cruciais para melhorar a segurança, a eficiência e o desempenho geral das aeronaves.

O ensaio de combustão de motores a jato é um processo crítico no desenvolvimento e produção de motores, centrado na investigação de instabilidades de combustão em áreas muito quentes. Os engenheiros de testes de I&D da aviação analisam estas instabilidades para garantir uma combustão eficiente e estável em várias condições de funcionamento. As medições de vibração e pulsação de pressão são cruciais para identificar as instabilidades que podem afetar o desempenho do motor. Estes testes são efectuados não só durante o desenvolvimento, mas também após o fabrico e na sequência de grandes revisões. Ao testar e analisar exaustivamente a dinâmica da combustão e as vibrações, os engenheiros podem melhorar a segurança, a eficiência e a longevidade dos motores a jato.

O ensaio de fuga térmica de baterias é crucial para a segurança e fiabilidade de aviões eléctricos e eVTOLs. Em I&D e testes de aviação, este procedimento envolve a investigação do comportamento da pressão durante um processo de fuga térmica de uma célula ou módulo de bateria. Ao compreender como a pressão se desenvolve e se comporta durante tais eventos, os engenheiros podem otimizar a conceção dos módulos de bateria. Isto inclui o aperfeiçoamento da forma, da espessura do material e das vias de ventilação para reduzir os riscos e aumentar a segurança. Testes e análises minuciosos ajudam a garantir que os sistemas de baterias podem suportar condições extremas, contribuindo para a segurança geral e o desempenho da aviação eléctrica.

Os ensaios de colisão com aves são essenciais para garantir a segurança e a durabilidade das estruturas e componentes das aeronaves. Estes ensaios envolvem a medição das forças de impacto e a investigação do comportamento dos componentes da aeronave quando atingidos por aves. Ao simular impactos de aves, os engenheiros de I&D e de testes da aviação podem avaliar a forma como diferentes partes da aeronave, como a fuselagem, as asas e os motores, respondem a estas forças dinâmicas. Os sensores de força piezoeléctricos, com a sua elevada rigidez e consequente elevada frequência natural, fornecem medições precisas, ajudando os engenheiros a identificar os pontos fracos do design. Isto ajuda a otimizar a integridade estrutural e a resiliência das aeronaves, garantindo que podem suportar tais impactos e manter a segurança durante o voo.

Os ensaios de propulsão de aeronaves eléctricas são cruciais para caraterizar o desempenho do sistema de propulsão, desde o motor elétrico até à hélice. Isto implica a medição do binário e da velocidade de rotação para garantir uma eficiência e fiabilidade óptimas. Uma configuração adicional do dinamómetro permite a realização de testes abrangentes, medindo também as forças e os momentos em todas as direcções gerados pela hélice. Esta configuração ajuda os engenheiros de I&D e de testes da aviação a analisar o comportamento do sistema de propulsão em várias condições de funcionamento, assegurando que os aviões eléctricos e os eVTOL podem funcionar de forma segura e eficiente. Ao testar e caraterizar minuciosamente o sistema de propulsão, os engenheiros podem otimizar o design e o desempenho, contribuindo para o avanço da tecnologia da aviação eléctrica.

Os Ensaios de Vida Altamente Acelerados (HALT) e os Ensaios de Stress Altamente Acelerados (HASS) são processos críticos na investigação e desenvolvimento no sector da aviação e nos ensaios para validar os critérios de conceção durante o desenvolvimento de componentes para aeronaves. Estes testes, que fazem parte do rastreio de stress ambiental (ESS), combinam stress térmico e de vibração extremos para identificar potenciais pontos fracos e garantir a fiabilidade e durabilidade dos componentes durante todo o seu ciclo de vida.

Os acelerómetros leves com estabilidade a altas temperaturas são cruciais para medir com precisão as respostas dinâmicas durante os testes HALT e HASS. Ao submeter os componentes a estes testes rigorosos, os engenheiros podem detetar e corrigir falhas de conceção numa fase inicial do processo de desenvolvimento, melhorando a segurança e o desempenho globais das aeronaves. Esta validação exaustiva ajuda a garantir que os componentes das aeronaves podem suportar os ambientes exigentes que irão encontrar em serviço.

Os sistemas hidráulicos são cruciais para o funcionamento das aeronaves, incluindo os comandos de voo, o trem de aterragem e os sistemas de travagem. Na investigação e desenvolvimento da aviação, o ensaio destes sistemas envolve a medição de pressões estáticas e dinâmicas em várias condições para garantir a fiabilidade e a segurança. Os dispositivos hidráulicos, como bombas, actuadores e superfícies de controlo, convertem os comandos de voo em acções em tempo real, tendo um impacto direto na segurança de voo. 

Sensores de pressão de alto desempenho para aplicações aeronáuticas, como os sensores piezoresistivos, são essenciais para avaliar essas pressões. Estes sensores oferecem uma elevada estabilidade e repetibilidade, o que os torna ideais para ambientes de aviação agressivos com temperaturas extremas, vibrações elevadas e níveis de choque.

O ensaio de actuadores é essencial em I&D e ensaios no sector da aviação para garantir o bom funcionamento e a fiabilidade dos actuadores que controlam superfícies de voo críticas, como flaps, ailerons e lemes. Estes actuadores são responsáveis pela execução de movimentos precisos que afectam diretamente o desempenho e a segurança de uma aeronave.

Para validar o desempenho do atuador, são utilizados sensores de força e de binário de reação para medir as forças e os binários gerados durante o funcionamento. Além disso, são utilizados acelerómetros de resposta DC para identificar com precisão a posição dos actuadores, garantindo que respondem corretamente às entradas de controlo. Estes testes exaustivos garantem que os actuadores funcionarão de forma fiável em várias condições de voo, contribuindo para a segurança e eficiência globais da aeronave.

Os ensaios de colisão na aviação são um processo crítico para melhorar a segurança e a capacidade de sobrevivência das aeronaves. Na investigação e desenvolvimento e nos ensaios de aviação, estes ensaios simulam cenários de colisão graves, mas com capacidade de sobrevivência, para avaliar a forma como as estruturas das aeronaves respondem às forças de impacto. Uma componente essencial destes testes é a utilização de manequins de teste de colisão, equipados com sensores para medir as forças sentidas durante uma colisão.

Os engenheiros realizam vários testes de colisão, incluindo a queda de secções de fuselagens de aviões ou de aviões inteiros de alturas significativas. Estes testes ajudam a recolher dados sobre a forma como a estrutura do avião se comporta, como entra em colapso e quanta carga é transferida para os ocupantes. Os manequins de teste de colisão estão equipados com tecnologias de medição para testes de aviação, como acelerómetros e células de carga, para medir variáveis como forças g, movimento da cabeça e do pescoço e compressão da coluna vertebral. Os dados recolhidos nestes testes são cruciais para melhorar a conceção das aeronaves, de modo a minimizar os riscos de lesões durante os acidentes.

Na I&D e nos testes de aviação, a investigação sobre maquinagem é vital devido à utilização de materiais novos e leves que melhoram o desempenho das aeronaves. Estes materiais avançados requerem frequentemente ferramentas e processos de maquinação especializados para alcançar a qualidade e precisão desejadas. Ao analisar os processos de corte, como o torneamento, a fresagem e a perfuração, os investigadores podem desenvolver soluções personalizadas para estes materiais. 

Os dinamómetros piezoeléctricos, tanto estacionários como rotativos, são utilizados para medir as forças e os momentos envolvidos na maquinagem. Esta tecnologia de sensores permite medições muito dinâmicas devido às suas elevadas frequências naturais. Os conhecimentos adquiridos com esta investigação são cruciais para o desenvolvimento e avaliação de ferramentas e materiais que, em última análise, contribuem para a elevada qualidade e durabilidade dos componentes críticos das aeronaves.

O ensaio de flexão da asa é um procedimento crucial em I&D e ensaios de aviação para avaliar a integridade estrutural e a flexibilidade das asas das aeronaves. Este ensaio envolve a aplicação de forças ascendentes significativas às asas para simular as tensões que estas encontrariam durante o voo, particularmente durante manobras e turbulência. Neste ensaio, a asa da aeronave é ancorada de forma segura e é utilizado um sistema de cabos para aplicar cargas ascendentes nas asas. Os cabos são fixados nas asas e ligados a um guincho ou sistema de roldanas que aumenta gradualmente a tensão. O objetivo é observar como as asas se deformam e identificar quaisquer potenciais fraquezas estruturais. Os sensores de força piezoeléctricos são uma excelente escolha para esta aplicação devido à sua capacidade de cobrir uma vasta gama de medição e à sua vida útil muito longa.