A Universidade de Ghent usa o GEN5i da HBM para medir o impactos da colisão com pássaros

Colisões com pássaros tem sido simuladas no laboratório do Departamento de Ciência de Materiais Aplicados da Universidade de Ghent, a fim de obter mais informações sobre as conseqüências dos impactos de pássaros em aviões. As colisões são configuradas não apenas para testar materiais e partes, mas também para definir restrições técnicas dos projetos para minimizar os efeitos de uma colisão com pássaros. As instalações para testes foram expandidas agora, já que o laboratório irá integrar a comissão européia do projeto E-Break. Para ajudar no projeto, a universidade comprou um gravador de dados GEN5i da HBM (entretanto, substituído pelo GEN7i), que foi desenvolvido especialmente para a aquisição de dados em velocidades extremamente altas.

"Colisões com pássaros podem ter conseqüências fatais para a aviação", diz Geert Luyckx, que supervisiona a participação do laboratório no E-Break. "Uma colisão com pássaro não causa apenas uma série de danos físicos, mas um ligeiro desequilibrio no motor da aeronave, que pode causar danos severos e, até mesmo, falha do motor. Investigar as conseqüências de uma colisão com pássaros na aviação tem sido parte de testes extensivos por muitos anos."

O departamento ganhou considerável reputação para analisar as conseqüências de colisão com pássaros. Um instalação para testes foi construída em 1997 no contexto de "Simulação experimental de colisão de pássaros em partes de aeronaves" (parte do projeto europeu BRITE-EURAM II). Simulações iniciais era apenas com colisões de pássaros de até 500 gramas, mas as instalações foram expandidas para o novo projeto para lidar com colisões de pássaros de 1,8 quilos, equivalente ao peso de um pato. Também são realizados testes com pesos de até 4 quilos, equivalente a um ganso. Embora a indústria aeronáutica realize testes usando pássaros reais, o laboratório em Ghents usa blocos de gelatina, que tem massa e comportamento similares. A gelatina é moldada em um formato de projétil e, em seguida, é disparada contra o objeto de teste. Os testes são padronizados e são realizados em conformidade com as especificações de fabricantes de aeronaves, como a Airbus.

Simulação de colisão com pássaros: O teste completo está gravado em vídeo.

Configuração do teste: Uma série de dados podem ser medidas durante a simulação de colisão com pássaros

"A configuração dos testes em laboratório é bem simples", explica Frederik Allaeys, que é responsável pela realização dos testes. "Uma ave em forma de projétil é colocada em um tubo e atirada contra o objeto a uma pressão entre 30 e 50 bar, que proporciona uma velocidade entre 200 e 250 metros por segundo. No final do tubo tem uma câmara de metal contendo a parte a ser testada. Poderiam ser componentes completos, pá de tubina ou placas feitas de novos tipos de materiais. Há uma depressão na câmara a fim de reduzir a resistência do ar e o efeito da onda de pressão na medição. Antes de entrar na câmara, o 'pássaro' passa por um extrator que remove o invólucro do bloco de gelatina."

Uma série de informações podem ser medidas durante a simulação de colisão com pássaros: a velocidade e aceleraçã do pássaro, a pressão, delocamento, vibração e timpacto da colisão e a possível quantidade de extensão e deformação dos materiais. Todo o teste é gravado em vídeo. Sua preparação dura aproximadamente um dia e o custo médio, de cada um, é por volta de €1,500. Cada teste é realizado duas vezes para validar os resultados. É muito importante para o progresso de um teste ser gravado e analisado com precisão, no qual é difícil de se realizar em um evento que dura por volta de 2 segundos. Para fazer isso, a universidade precisava de um sistema de aquisição de dados que não apenas coletasse e processasse dados de canais múltiplos de medições simultaneamente, mas que pudesse realizar isso em velocidades muito altas. O principal em um teste deste tipo é que todas as gravações iniciem ao mesmo tempo.

HBM GEN5i data recorder, in front of the test preparation.

GEN5i: aquisição de dados em alta velocidade

A Universidade de Ghent comprou um GEN5i da HBM para o projeto. De acordo com Frederik Allaeys, este sistema de aquisição de dados foi escolhido por conta de sua estrutura modular, que permite que cartões para diferentes aplicações sejam inseridos facilmente. O GEN5i é um sistema de aquisição de dados completo e portátil que foi desenvolvido especialmente para aquisição de dados em altas velocidades, com taxas de amostragem de até 100 megasamples por segundo (MS/s). Pode ser expandido para até um máximo de 160 canais de medições simultâneas e é, portanto, adequado para configurações de medições complexas. O laboratório em Ghent usa uma média de 10 a 15 canais e uma taxa de amostragem de até 25 MS/s.

O gravador de dados GEN5i é um computador completo, contendo um HD integrado para armazenamento de dados. Estes dados podem ser enviados para análise posterior via interfaces padrão, como WLAN, Gigabit Ethernet ou USB. Além disso, a configuração padrão do gravador inclui vários filtros, assim como o software Perception da HBM para processamento, análise e visualização na tela de uma grande variedade de dados de medição. O GEN5i é um gravador de curta duração: registra sinais extremamente rápidos e pontuais. Este tipo de sinal também é característico de testes destrutivos de materiais, testes com fogo e com alta voltagem. O gravador pode ser configurado e iniciar rapidamente, graças à sua simples interface de usuário e software patenteado.

Análise de colisão com pássaros como parte do "Projeto E-Break"

A configuração de medição especialmente elaborada para o laboratório do Departamento de Ciência de Materias Aplicados irá contribuir para o projeto E-Break, que ocorre de Outubro de 2012 até Setembro de 2016 e é financiado pela Comissão Européia. 

"O E-Break foi criado para limitar as emissões de ruídos e a poluição sonora causadas pela aviação", explica Frederik Allaeys. "Fabricantes de motores para aviões tentam otimizar a eficiência de seus motores para tentar minimizar a emissão de CO2 e NOX, assim como a redução no consumo de combustível e com custos de manutenção."

Isso levou ao desenvolvimento de motores de alta pressão, que não apenas são 50% menores, mas também giram bem mais rápido e geram temperaturas mais altas. 

Isto afeta o projeto do motor e os materiais usados, já que os motores têm que ser extremamente resistentes, mas não podem ser mais pesados. Novos materiais compostos e ligas de titânio-alumínio foram introduzidas para atingir estes objetivos. A tecnologia, os materiais e componentes que são fundamentais para o desenvolvimento deste novo tipo de motor estão sendo testados no contexto do E-Break. As colisões com pássaros são apenas uma pequena parte do projeto, mas irá prover informações essenciais para o projeto e a segurança da nova geração de motores e seus componentes."

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