Este trabalho tem por objetivo estudar o emprego da metodologia de Projeto de Experimentos, empregando-se Quadrados Latinos na análise de vibrações em aeronaves de asas rotativas. São avaliados os efeitos devido ao rotor principal, na condição de vôo à frente, para emprego como ferramenta inicial de controle preditivo de manutenção e permitir o desenvolvimento futuro de sistemas de gravação de dados. Para tanto, identificam-se as freqüências de interesse que são transmitidas à fuselagem e desenvolve-se o processo de planejamento de experimento, monitoramento e análise de resultados, aplicando-se um modelo estatístico fundamentado na Análise de Variância com intervalo de confiança de 95%. O Projeto de Experimentos propriamente dito abrange três princípios básicos visando garantir a isenção de tendências nos dados obtidos: randomization, replication e blocking. Propõe-se então um método para análise de vibrações apresentando-se passos a serem seguidos permitindo o seu desenvolvimento em uma seqüência sistemática. Neste contexto, identificam-se as variáveis influenciadoras do processo, seus valores de interesse e emprega-se uma ferramenta que permita eliminar a influência de fatores indesejados, permanecendo apenas o efeito da velocidade, por ser conhecido. Em seguida, são efetuadas verificações da validade dos dados permitindo análises consistentes. A aplicação do método proposto é realizada através de uma modelagem computacional, empregando-se o software "R", para a avaliação do incremento de vibração das aeronaves Eurocopter modelo AS-355. Apresenta-se ainda um estudo preliminar para as aeronaves Sikorsky modelo Sea King, denotando a flexibilidade de aplicação em aeronaves com características diferentes, sendo de interesse a conclusão deste último em estudos futuros.

Com o aumento da competitividade e do preço do combustível, cada vez mais os operadores de aeronaves têm procurado maneiras de reduzir o custo operacional e de manutenção para manter sua competitividade no mercado. Para suprir esta necessidade, os integradores de aeronaves e fornecedores de sistemas estão sempre buscando novas maneiras de incorporar tecnologias que ofereçam um diferencial para seus produtos. Com isto, o número de pesquisas na área de monitoramento de saúde tem crescido nos últimos anos, com o desafio de monitorar a vida de equipamentos e sistemas. Para determinar a saúde de sistemas e equipamentos, é necessário possuir dois tipos de indicação: a indicação do estado atual do equipamento e uma indicação de referência. Contudo, tal indicação de referência algumas vezes não existe ou está indisponível para estimar a degradação do equipamento. Este trabalho tem por objetivo apresentar uma metodologia utilizando classificação de dados com Support Vector Machines para construir a indicação de referência, baseada em dados, para representar um modelo de degradação usando o monitoramento de saúde de sistemas aeronáuticos embarcados. Um classificador de uma única classe com Support Vector Machines é utilizado para estimar a região de operação nominal e detectar o comportamento anormal que pode indicar falhas incipientes. Tal metodologia foi aplicada a uma base de dados contendo parâmetros de performance de uma Unidade Auxiliar de Potência (APU - Auxiliary Power Unit).

Um sistema eficiente de prognóstico é capaz de reduzir o número de paradas não programadas e conseqüentemente gerar uma redução em custos de manutenção. Devido à grande competitividade da área de atuação, a indústria aeronáutica tem voltado sua atenção a sistemas deste tipo com a finalidade de maximizar a vida útil de seus equipamentos, aumentar sua disponibilidade e reduzir os seus custos de operação e manutenção, otimizando assim a eficiência operacional de suas aeronaves. O presente trabalho apresenta uma metodologia de prognóstico de falhas baseada em modelo para o sistema do estabilizador horizontal da aeronave EMBRAER 190. Para realizar a previsão do tempo de vida útil remanescente do sistema, esta metodologia utiliza a modelagem do mesmo e o monitoramento de resíduos através de equações de paridade. O pós-processamento destes resíduos permite avaliar a severidade atual da condição de degradação do sistema e a estimação do tempo para se atingir a severidade máxima projetada em que a falha é declarada. Os resultados obtidos utilizando-se o modelo do sistema do estabilizador horizontal e a inserção das falhas simuladas típicas mostram o grande potencial para a utilização de modelos, quando possível, no desenvolvimento de um processo de PHM de alto desempenho.

A qualidade do ar no estado de São Paulo é acompanhada pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB) por meio de uma rede de monitoramento das concentrações de CO, SO2, NOx, O3 e material particulado, com o objetivo primordial de proteger a saúde humana. Falhas nesse acompanhamento podem reduzir a disponibilidade da rede e comprometer as estratégias da CETESB associadas à preservação da qualidade ambiental, entre elas a qualificação de municípios quanto ao grau de saturação da qualidade do ar. Este trabalho realiza um estudo analítico sobre a disponibilidade rede automática de monitoramento e seus reflexos no licenciamento ambiental realizado pela CETESB, bem como discute a possibilidade de melhoria da informação prestada à sociedade baseada no aumento dessa disponibilidade. Encontrou-se entre 1998 a 2008 valores de disponibilidade média próximos a 80%, sendo que esse nível possivelmente influiu na qualificação de alguns municípios, classificados como saturado quando o plausível seria em vias de saturação, ou classificados como em vias de saturação ao invés de não saturado. Os reflexos dessa qualificação poderão ser observados no licenciamento ambiental de fontes de poluentes atmosféricos pela necessidade da compensação das emissões em municípios qualificados como saturado ou em vias de saturação. A disponibilidade média encontrada decorre predominantemente de falhas dos monitores de SO2, NOx e MP10 e de falhas de infraestrutura da rede automática, razão pela qual aperfeiçoar o programa de manutenção dos monitores e implantar um programa para os equipamentos de infraestrutura são algumas das recomendações que objetivam aumentar a disponibilidade para cerca de 88% e minimizar sua interferência na qualificação dos municípios quanto ao grau de saturação da qualidade do ar.

O desenvolvimento de métodos para monitoramento da saúde de componentes aeronáuticos mostra-se desafiador por tratar de equipamentos expostos a variadas condições de operação e com limitado número de dados históricos de sensores para componentes com falha. A utilização de técnicas de análise multivariada envolvendo variáveis sensíveis a falhas e condições de operação mostra-se um alternativa para tratar estes problemas. A literatura apresenta alguns métodos para esta finalidade, como as estatística T2 de Hotelling e U2 de Runger sendo o segundo método vantajoso pois realiza o monitoramento através da coleta de variáveis sensíveis a falha e condições de operação, concentrando a análise nas variáveis sensíveis a falha, denominadas variáveis de interesse. A utilização de tais métodos tem com premissa a distribuição gaussiana dos dados. Para dados não gaussianos a literatura apresenta métodos baseados em técnicas de não paramétricas, porém sem possibilitar a seleção de variáveis de interesse. O trabalho desenvolvido apresenta um método de monitoramento da saúde de componentes para dados não gaussianos com a possibilidade de seleção de variáveis de interesse. O método foi testado utilizando um modelo dinâmico de uma turbina a gás e um modelo dinâmico de um sistema de atuação.

Este trabalho se propõe a estudar as possibilidades de aumentar a segurança de voo por intermédio de atualizações tecnológicas em helicópteros de segurança pública. O Esquilo HB 350/ AS 50, aeronave de concepção francesa montada no Brasil tem parcela majoritária na frota estuda e apresenta oportunidades de revitalização e integração de recursos para incrementar a efetividade. Esta avaliação não está restrita ao Esquilo, mas também é utilizável para outros helicópteros com as mesmas funções. O estudo de caso é a metodologia em uso para alcançar o objetivo. O primeiro caso é uma investigação do programa de atualização tecnológica da Marinha Americana desenvolvido no confiável helicóptero naval Kaman SH-2F Seasprite que é modificado para SH-2G Super Seasprite. O segundo estudo de caso é o da Polícia Militar do Distrito Federal, no qual o operador decide submeter seu único helicóptero modelo HB 350 B em AS 50 B2. São identificadas a viabilidade de tais procedimentos e seu impacto nas instituições. Anterior aos estudos de casos faz-se uma pertinente revisão teórica acerca da origem histórica da aviação de segurança pública. O aspecto do ambiente operacional, seu desenvolvimento e elementos de survivability da aviação de combate são adaptados a realidade brasileira e analisados sob um ponto de vista contemporâneo. Para abrir espaço às atualizações tecnológicas é considerada a importância da manutenção na segurança de voo e a experiência do uso do Health Usage Monitoring System em aviação militar e civil de offshore. O resultado é uma lista de recomendações e atualizações tecnológicas aos operadores e a aplicação de acessórios ideais para missões policiais bem como as prováveis consequências para a segurança de voo dos operadores que as adaptem conforme suas realidades e peculiaridades operacionais.

O gerenciamento de estoques é um assunto que desperta muito interesse, tanto na indústria quanto no meio acadêmico. Na literatura é possível encontrar diversos modelos de gerenciamento de estoques. Uma característica comum desses modelos é que a qualidade dos resultados está fortemente ligada à qualidade das estimativas das demandas futuras. O uso das previsões de RUL (Remaining Useful Life) geradas por um sistema de PHM (Prognostics and Health Monitoring) pode representar uma evolução nas estimativas das demandas futuras, possibilitando uma melhoria no gerenciamento dos estoques. O objetivo desta tese é propor um método para estimar as demandas futuras por peças de reposição de itens não reparáveis, baseado em informações obtidas de um sistema de PHM. As estimativas de demanda obtidas pelo método proposto foram usadas para determinar os parâmetros de um modelo [R, Q] (ponto de pedido com lote econômico). Foram feitas simulações para comparar o desempenho do método proposto com o método clássico de estimativa de demandas futuras em termos de custos totais médios e nível de serviço atingido. Nas simulações realizadas, o método proposto apresentou melhores resultados que o modelo [R, Q] clássico para todos os níveis de serviço considerados.

O presente trabalho visa apresentar uma ferramenta que possa medir a viabilidade econômica de implantação do PHM (Prognostic and Health Monitoring) ,que é um sistema capaz de monitorar a saúde de componentes da aeronave durante toda a sua vida útil. Serão simulados vários parâmetros que impactam em custos para os operadores das aeronaves como: atrasos, cancelamentos, manutenções não programadas e estoque das peças de reposição. Os benefícios e custos oriundos da implantação do sistema PHM serão comparados com auxílio de um fluxo de caixa e algumas ferramentas de análise econômica.

A bateria, equipamento indispensável a projetos elétricos de aeronaves, possui, assim como demais componentes, uma degradação da saúde ao longo de sua vida. No atual cenário da aviação, essa degradação é muitas vezes acompanhada pelos operadores utilizando inspeções com intervalos fixos (hard times) composta de diagnósticos simples, o que pode implicar em remoção do equipamento antes do término de seu ciclo de vida ou na ocorrência de falhas não previstas entre os períodos de inspeções. A subutilização da bateria ou a falha não prevista promove um custo ao operador e representa uma redução da segurança de voo. Esse trabalho apresenta uma metodologia baseada em modelo capaz de monitorar a saúde da bateria aeronáutica de lítio-íon e de estimar a vida útil restante (RUL - Remaining Useful Life) desse componente, aplicando técnicas de PHM (Prognostics and Health Management) para predizer o tempo de falha e, assim, reduzir o custo de manutenção e contribuir para a segurança da operação. O estudo utiliza um repositório de dados disponibilizados pela NASA para gerar o modelo de descarga, o modelo de capacidade e o modelo do estado de saúde da bateria ao decorrer de seu ciclo de vida. Os modelos são utilizados para simular a operação da bateria em diferentes perfis de operação. Utilizando os resultados obtidos através das simulações, é realizado o cálculo baseado em regressão linear para estimar RUL e sua respectiva incerteza, provendo assim informação necessária para o operador gerenciar a manutenção da bateria no decorrer de sua vida útil.

É proposta a implementação de um procedimento de modelagem computacional para baterias de lítio-íon de aplicação aeronáutica, levando em consideração as principais variáveis que afetam o seu desempenho: temperatura, estado de carga e corrente de descarga. A escolha da tecnologia de bateria foi motivada pela grande tendência do uso de baterias de lítio-íon nas novas aeronaves, bem como os seus aspectos energéticos. A caracterização deste componente permite prever o comportamento do mesmo sob várias condições de operação, auxiliando a identificação antecipada de problemas de desempenho quando integrado ao sistema elétrico da aeronave, caso em que é possível simular e avaliar os efeitos da aplicação de cargas de alta demanda no desempenho da bateria. No trabalho são modelados dois tipos de bateria de lítio-íon: níquel cobalto óxido de alumínio (LiNiCoAlO2) e fosfato de ferro (LiFePO4). As curvas simuladas com o modelo implementado serão validadas segundo as curvas de catálogos disponibilizadas pelos fabricantes. Como entradas do modelo são usadas a corrente de descarga e a temperatura de operação e como saídas são consideradas a tensão da bateria e o estado de descarga. Todas as simulações são realizadas considerando a descarga em corrente constante e temperatura constante. Os resultados permitem entender o comportamento da bateria em diversas condições de operação e a exatidão do procedimento na caracterização do comportamento da bateria de lítio-íon em descargas de alta intensidade.