AERONAVES E MOTORES -> Capítulo V - Sistema Hidráulico

CAPÍTULO V

SISTEMA HIDRÁULICO

Conceito- No avião, denomina-se sistema hidráulico o conjunto das partes destinadas a acionar os componentes através da pressão transmitida por um fluido, utilizando o princípio da Física conhecido com Lei de Pascal.

Lei de Pascal: "A pressão aplicada a um ponto de um fluido transmite-se igualmente para todas as partes desse fluido".

A figura abaixo (Imagem 1) mostra um sistema hidráulico elementar, demonstrando a possibilidade de erguer um peso de 20 kgf utilizando apenas a força do polegar de 1 kgf.

Imagem 1

O princípio ilustrado acima é utilizado no sistema de freios que estudamos no capítulo anterior. Relembrando, vimos que o sistema possui um cilindro-mestre (que corresponde ao cilindro primário na figura acima), o qual envia o fluido até as rodas do avião, onde existem os cilindros dos freios (cilindros atuadores na figura acima). Estes multiplicam a força do piloto para acionar as sapatas ou pastilhas dos freios.

RENDIMENTO MECÂNICO

No sistema hidráulico elementar mostrado, multiplicamos a força aplicada por 20, utilizando uma área 20 vezes maior no cilindro atuador.

Dizemos então que o rendimento mecânico desse sistema é igual a 20. De modo geral, calculamos o rendimento mecânico através da fórmula.

Imagem 2

onde:

• r - Rendimento Mecânico;
• F - Força produzida pelo cilindro atuador;
• f - Força aplicada no cilindro primário;
• A - Área do pistão do cilindro atuador;
• a - Área do pistão do cilindro primário;

NOTAS

1. A forma é multiplicada pelo rendimento mecânico, mas o deslocamento é dividido pelo mesmo rendimento mecânico. Se for necessário ampliar esse deslocamento, será preciso transformar o cilindro primário numa bomba hidráulica, acrescentando válvulas e um reservatório para permitir o seu acionamento repetitivo.
2. Embora não seja usual, pode-se construir um sistema hidráulico com rendimento mecânico menor que 1. Nesse caso, estaríamos ampliando o movimento, mas reduzindo a força.

APLICAÇÕES

O sistema hidráulico é usado no avião quando houver necessidade de aplicar grandes forças sobre um componente. Nos grandes aviões, é usado para acionar o profundor, o leme, o controle da direção do trem do nariz, os flaps, os "slats", recolher o trem de pouso e etc.

Em pequenos aviões, usa-se apenas para acionar os freios, por que a força muscular do piloto é suficiente para acionar o resto.

A figura abaixo (Imagem 3) mostra o esquema simplificado no sistema de acionamento hidráulico dos flaps de um grande avião.

Imagem 3

VANTAGENS DO SISTEMA HIDRÁULICO

Na verdade o sistema de acionamento mecânico usado nos pequenos aviões é o ideal, pois é simples, barato, confiável, durável, de fácil manutenção e etc. Todavia, como depende da força muscular do piloto, não pode ser usado nos grandes aviões.

Na impossibilidade de usar o sistema mecânico, os seguintes sistemas passam a concorrer entre si:

• Sistema Elétrico - é formado por motores elétricos, contatos, cabos, etc. Geralmente é fácil de instalar e controlar, além de ser preciso. Entretanto, tende a ser pesado e requer medidas especiais para não falhar repentinamente devido a algum mau contato ou superaquecimento.

• Sistema Pneumático - é similar ao sistema hidráulico, usando o ar n lugar do fluido. Um exemplo familiar é o sistema de freios dos caminhões e ônibus. Apresenta a vantagem de não necessitar de linha de retorno (o ar comprimido, após o uso, é expelido para a atmosfera). Embora haja aviões que utilizem como sistema principal, tende a ser impreciso e requer manutenção cuidadosa.

• Sistema Hidráulico - é o sistema mais utilizado nos aviões, devido às seguintes vantagens demonstradas na prática:

• amplia forças com facilidade, utilizando cilindros atuadores de diâmetro maior que o do cilindro primário (rendimento mecânico elevado);

• é bastante confiável, devido à sua relativa simplicidade e poucas peças móveis, que funcionam abundantemente lubrificadas pelo fluido hidráulico. As falhas são geralmente graduais e manifestam-se através de vazamentos, que podem ser detectados por uma inspeção visual. Us exemplo de confiabilidade é o freio dos automóveis que, mesmo com manutenção deficiente, falham menos do que os freios pneumáticos dos caminhões.

• é um sistema leve, porque seus componentes sã pequeno. Por exemplo, com as atuais pressões de 200 kgf/cm², podemos produzir uma tonelada-força com um cilindro atuador de apenas 2,5 cm de diâmetro.

• é de fácil instalação, pois as tubulações e os pequenos cilindros e válvulas podem ser instalados em locais restritos e de difícil acesso.

• é controlado com facilidade, abrindo ou interrompendo a passagem do fluido através de válvulas que são componentes leves e simples.