Durante a fabricação de estruturas de compósito nas aeronaves podem ocorrer defeitos que requerem reparos. O estudo de técnicas de reparo evita o refugo quando essas podem ser reaproveitadas. Nesse intuito, há estudos sobre vantagens e viabilidade de muitas técnicas, dentre as quais através do reparo do tipo spot-face que consiste na aplicação de um patch de composto em local a ser reparado devidamente preparado. É desejável que o tipo do material e orientação das camadas sejam semelhantes para laminado e reparo. Este trabalho realiza a simulação numérica de laminados reparados por essa técnica à ruptura verificando o efeito da variação da orientação do reparo na sua resistência. Conclui-se que é importante que sejam verificadas as recomendações devido ao potencial decréscimo de carga de ruptura para placas reparadas incorretamente. Também é desejável que as peças do reparo tenham identificação visual clara para sua correta aplicação.

A aviação militar é caracterizada pela natureza repetitiva e precisão na execução de suas manobras. Como exemplo, podem-se citar as manobras de reabastecimento aéreo, vôos em formação e operação em alto ângulo de ataque. Devido à natureza dessas atividades, o controle automático torna-se uma alternativa válida para reduzir os riscos associados e garantir os critérios de qualidade de vôo necessários. Esse trabalho propõe um sistema de controle para realizar de forma automática a operação de reabastecimento em vôo baseado no método de sonda e cesto. Essa manobra, que existe desde 1923, exige a integração de duas aeronaves de forma exata e sincronizada, representando um grande desafio para a engenharia de aviação.

Este trabalho apresenta os resultados do desenvolvimento de um protótipo de Sistema Especialista (S.E.) para auxiliar na manutenção de aeronaves, aplicado à aeronave EMB120 Brasília, da Empresa Brasileira de Aeronáutica - EMBRAER. O S.E. dá apoio à equipe de manutenção no processo de tomada de decisões no trabalho de manutenção, utilizando um banco de regras contendo conhecimento especializado. Para sua implementação foi utilizado o Construturo de Sistemas Especialistas ("shell") VP-EXPERT, versão 2.1, da empresa Paperback Software International. Foi implementado o sub-sistema de Aviso de Estol, que evita a aeronave chegar a uma condição de estol ou perda de sustentação. Este trabalho se justifica pela necessidade real de se dar à equipe de manutenção uma ferramenta de apoio que a auxilie na solução de problemas na manutenção de aeronaves.

Um reparo estrutural, feito de uma chapa de reforço unida mecanicamente a um revestimento, pode degradar a vida em fadiga e o comportamento da tolerância a dano de um elemento estrutural típico de uma aeronave. Essa degradação está diretamente relacionada às concentações de tensões introduzidas pelas cargas dos rebites. Uma série de configurações de reparos rebitados típicos são apresentadas, analisadas e comparadas a respeito a sua fadiga e a características de tolerância a dano. As cargas nos rebites são determinadas numericamente utilizando-se um programa de computador baseado no Método dos Elementos de Contorno Dual. Curvas S-N com qualidade de furo aberto são utilizadas para estimar as vidas em fadiga. Cálculos de resistência residual são realizados para a situação de dano múltiplo oriundos da fileira crítica de furos. Resultados são comparados de maneira que a melhor configuração possa ser selecionada.

Univariate Statistical Process Control (SPC) has been extensively employed in industry for fault detection and product quality control. However, for complex systems, better results have been obtained by the use of more elaborate Multivariate Statistical Process Control (MSPC) techniques. This work proposes the use of MSPC techniques (Hotelling T2 and Runger U2 statistics) for health monitoring of the Embraer 190 horizontal stabilizer system. For illustration, these techniques are applied in a simulated case study representing a degradation scenario with progressive increase in friction. For comparison, Univariate SPC is also employed. The results indicate that MSPC provides earlier indications of degradation as compared to Univariate SPC. In addition, a sensitivity analysis reveals that the MSPC methods are more robust with respect to changes in the time profile of the degradation, as well as alterations in the influence of temperature on the friction coefficient. In all cases, the best results are obtained by using the Runger U2 statistic.

A disponibilidade das aeronaves modernas está diretamente ligada ao grau de complexidade de seus sistemas, à confiabilidade de seus componentes e às ferramentas embarcadas que auxiliam os técnicos durante as ações de manutenção. O trabalho desenvolvido nesta dissertação busca um melhor entendimento do sistema de manutenção e diagnóstico embarcado em uma aeronave regional com alto grau de integração entre seus sistemas, mostrando suas funcionalidades e os ganhos com sua correta utilização. Além disso, é discutida a importância da atualização periódica dos manuais de isolação de falha e da utilização sistemática dos mesmos, o custo adicional devido à transmissão de mensagens que não agregam valor via data link e a necessidade de testes detalhados durante o desenvolvimento dos sistemas de detecção de falhas para evitar que mensagens que não representam uma falha real sejam mostradas aos técnicos em manutenção. Ao final, são explicitadas as potenciais melhorias que deveriam ser levadas em consideração no desenvolvimento de um novo sistema de manutenção e diagnóstico, de modo que as expectativas do mercado sejam atendidas e superadas durante a operação de aeronaves modernas que possuem um alto grau de complexidade e integração.

This work develops an aircraft end of life management framework applicable to an executive airplane manufacturer. Usually, end of life operations are outsourced and the original airplane manufacturers do not get directly involved in whatever decisions and tasks are done in this field. However, after considering the possibility of managing the aircraft';s end of life through the manufacturer';s customer support department, a new approach emerges for managing reusable systems and making disposal of non reusable systems and carcasses. It tends to elevate end of life operations from an obligation to become an enhancement in customer satisfaction and possibly revenue, somewhat similar to what happened to maintenance procedures in the recent past of the aeronautical sector. For the development of the proposed system (approach), a process mapping is made for better understanding of operations needed to be done and a strategic approach to these operations is reached, leading to a new maintenance program called Life Monitoring. Therefore, a linkage among environmental management, customer support and aircraft salvaging is established in a way that both the company and the customer be benefited. Although the program is elaborated and applied in a simulated case, the results may be transferred to the manufacturing of any real executive aircraft and, less directly, any product. .

Metodologias de prognóstico de falhas têm atraído a atenção da indústria aeronáutica devido à necessidade de aperfeiçoar o planejamento da manutenção, maximizar a vida útil em operação dos equipamentos, aumentar a disponibilidade e a segurança, minimizar os custos de operação e manutenção ao longo da vida útil do sistema. O presente trabalho tem por objetivo propor uma metodologia de prognóstico de falhas baseada em modelo para o sistema de atuação do leme da aeronave EMBRAER 190. Esta metodologia consiste em modelar, simular, extrair características e analisar a condição real do sistema, com o intuito de realizar previsões acerca do tempo de vida remanescente do atuador do sistema. Os resultados são avaliados através da inserção de falhas incipientes em modelos simulados de um atuador para o sistema de leme da aeronave EMBRAER 190. Assim, uma estimativa do instante da falha é obtida com um grau de confiança associado.

Durante sua vida em serviço, uma aeronave está sujeita a inúmeros fatores que podem levar a danos estruturais. Quando isso acontece, uma solução possível é a instalação de reparos estruturais rebitados. A instalação de tais reparos com objetivo de restaurar a resistência estática da estrutura cria um novo problema de fadiga na estrutura, ao introduzir concentradores de tensão (furos rebitados), que anteriormente não existia. Tradicionalmente, para se levar em conta o espalhamento estatístico inerente ao comportamento da iniciação de trincas por fadiga em estruturas metálicas, faz-se uso de coeficientes de segurança conhecidos como scatter factors (em inglês, fatores de dispersão estatística), com valor variando entre três e quatro, para dividir a vida obtida através de uma curva S-N e estabelecer a vida em fadiga do reparo. Este trabalho pretende, utilizando a simulação de Monte Carlo, mostrar que probabilidades inaceitáveis de iniciação de trincas por fadiga podem ser obtidas quando são utilizados fatores de segurança pré-estabelecidos para determinar a vida de um reparo. Um estudo de caso é apresentado para demonstrar este fato. Além disso, são realizados estudos paramétricos, utilizando a simulação de Monte Carlo, para investigar a influência dos parâmetros de entrada na simulação - quantidade de furos na fileira mais externa do reparo, variação da vida média (obtida através de curva S-N) e variação dos desvios padrões - nas vidas em fadiga obtidas através do modelo de iniciação probabilística de trincas. Os resultados obtidos através destes estudos indicam que a variação da vida média apenas desloca o resultado no eixo x de uma distribuição normal, enquanto o aumento do número de furos na fileira mais externa e o aumento dos desvios padrões aumentam as probabilidades de iniciação de trincas por fadiga de forma prematura. Em outro estudo paramétrico, alterou-se a seqüência de números randômicos e pode-se mostrar que a distribuição de probabilidades de iniciação da primeira trinca sofre modificações que são tão maiores quanto menores se tornam as probabilidades de iniciação. Recomendou-se, portanto, o uso da distribuição mais conservativa. São apresentados, também, dois gráficos das probabilidades de iniciação de trincas por fadiga em reparos rebitados, com vidas calculadas utilizando-se fatores de segurança com valores três e quatro, respectivamente, variando o número de furos na fileira crítica e os desvios padrões. Estes gráficos apresentam probabilidades inaceitáveis de iniciação de trincas para um conjunto específico de número de furos e desvios padrões para ambos os fatores de segurança. Os resultados deste trabalho indicam que a vida em fadiga de um reparo estrutural não deve ser estabelecida da maneira tradicional, fazendo-se uso dos fatores de dispersão estatística pré-estabelecidos, mas sim através de estudo probabilístico, utilizando-se curvas de probabilidade acumulada de iniciação da primeira trinca de fadiga, de modo a garantir a segurança e a confiabilidade da estrutura.

O objetivo de estudo desta dissertação é apresentar uma metodologia para a realização de prognóstico e gerenciamento da saúde (Condition-Based Maintenance/Prognostic Health Management) de sistemas dinâmicos, assunto que vem crescendo de importância nas indústrias de forma global. O estudo de caso é realizado em um sistema de flap de uma aeronave regional acionado por motores CC sem escova, que foi modelado em MATLAB/SIMULINK. Através do modelo foi possível a realização do estudo de testabilidade e diagnosticabilidade das degradações e falhas do sistema e a implementação de técnicas de detecção de degradação através de controle estatístico de processo multivariável (MSPC), largamente utilizadas em diversas áreas da indústria. As técnicas de controle estatístico através de distâncias estatísticas, Hotelling';s T e Runger U, proporcionam uma medida de boa qualidade como mostrado nos resultados do estudo e pode ser usada para o prognóstico, como sugerido para trabalhos futuros.