Influência do trem de pouso para definição da Aeronave crítica em Pavimentos

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Fonte: https://www.businessinsider.com/

O Mix de Frota é o conjunto de aeronaves de todas as companhias aéreas que operam em um determinado aeroporto para atender uma demanda estabelecida na previsão do tráfego, o qual é função do volume anual de passageiros e do Mix de Frota da hora pico. As companhias aéreas possuem em sua frota aeronaves de diferentes categorias, ou seja, cada uma opera para um determinado objetivo e com isso reduzem custos.

De acordo com o site oficial da LATAM, a companhia aérea possui em sua frota 6 tipos de aeronaves divididas para rotas domésticas e rotas internacionais. A companhia utiliza para rotas domésticas as aeronaves da Airbus modelos A319, A320 e A321. Já para rotas internacionais a companhia utiliza dois modelos da Boeing, B767 e B777, e o modelo A350 da Airbus. Observando a Frota da LATAM podemos analisar o peso máximo de decolagem dessas aeronaves e o seu trem de pouso principal, conforme resumo do Quadro 1 de valores fornecidos pela ANAC.

Aeronave Peso máximo de decolagem (kg) Trem de pouso principal
A319 75500 Rodas duplas
A320 77000 Rodas duplas
A321 93500 Rodas duplas
A350-900 272904 Tandem duplo
B777 298464 Tandem Triplo
B767 163747 Tandem Duplo

Olhando apenas o peso máximo de decolagem de cada uma das aeronaves da LATAM é notório que o modelo B777 da Boeing é a aeronave mais pesada da Frota, com quase 300 toneladas. A aeronave da Boeing mencionada é cerca de 82% mais pesada do que o modelo B767 da mesma empresa.

Dessa forma, seria obvio dizer que para um projeto de pavimentação o modelo mais pesado seria a aeronave mais crítica para o projeto. Não é mesmo? Mas isso está completamente equivocado.

Embora a diferença significativa de peso nas aeronaves, o trem de pouso principal é um elemento fundamental na análise de esforços, tensões e deformações em pavimentos. O trem de pouso traduz como esse peso será distribuído na superfície do pavimento. Além disso, as informações de distância entre eixos do trem de pouso, pressão de enchimento e número de rodas é fundamental para uma análise correta e técnica. Peso não necessariamente é sinal de solicitação máxima.

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Figura 1 – Boeing 777 da Latam. Fonte: https://www.airway.com.br/

De fato, para a frota da LATAM o Boeing B777 é a aeronave mais crítica. Contudo isso não se deve apenas ao seu peso máximo de decolagem, mas sim a uma análise de distribuição dessa carga no pavimento. Por exemplo, analisando outras aeronaves da frota como por exemplo o A321 e o B767 observamos uma diferença de aproximadamente 75% no peso máximo de decolagem das aeronaves. Entretanto, essas duas aeronaves possuem trens de pouso diferentes e isso deve ser levado em consideração.

Para o modelo da Airbus, A321, com 95.500kg sobre um trem de pouso de rodas duplas, obtemos uma distribuição de carga de 222kN por roda. Já para o modelo da Boeing, B767, com 163.747kg em um trem de pouso tandem duplo, obtemos uma distribuição de carga de 194kN por roda. Ou seja, a distribuição de carga no trem de pouso do Boeing é 14% menor do que o da Airbus, embora tenha um peso de decolagem maior.

Podemos confirmar essa análise através de uma simulação em software para cálculo de tensões e deformações em pavimentos. Para isso vamos utilizar o software MePADS, o qual utiliza a teoria do sistema de camadas elásticas proposto por Burmister (1958). Nessa análise vamos considerar uma estrutura de pavimento pré-estabelecido, contendo 100 milímetros de revestimento asfáltico usinado a quente (P403), camada de base com 250 milímetros em brita graduada tratada com cimento (P304), sub-base com 300 milímetros de brita graduada simples (P209) e um subleito com CBR igual a 6%. Partindo dessas informações, analisamos inicialmente o trem de pouso do A321 com 222kN por roda e 1500kPa de enchimento dos pneus, as rodas são espaçadas de 927,1 milímetros, conforme Figura 2.

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Figura 2 – Posição dos carregamentos do A321. Fonte: Autor, 2019.

Com isso, analisamos as tensões e deformações no topo do subleito que é o ponto crítico para pavimentos aeroportuários, conforme FAA (2016), no eixo central do carregamento e abaixo de uma roda. O Quadro 2 apresenta os valores máximos para a aeronave A321, sendo o sinal negativo um indicativo de compressão.

 

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Quadro 2 – Deformação de topo de subleito resultante do A321.

O mesmo procedimento foi realizado para a aeronave da Boeing, B767 com 194kN por roda em um trem de pouso em tandem duplo, pressão de enchimento de 1310kPa, rodas espaçadas em tandem de 1422,4 milímetros e rodas duplas de 1143 milímetros, conforme Figura 3.

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Figura 3 – Posição dos carregamentos do B767. Fonte: Autor, 2019.

O Quadro 3 indica os valores máximos de tensões e deformações para o trem de pouso do B767, analisando o topo do subleito no centro do carregamento e abaixo de uma roda.

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Quadro 3 – Deformação de topo de subleito resultante do B767.

Como o dimensionamento de pavimentos leva em consideração a deformação, pois esta é a que afeta o desempenho dos pavimentos, podemos notar que o A321 é a aeronave mais crítica entre elas. Isso pode ser ainda verificado pelo FAARFIELD, software de dimensionamento da FAA, onde podemos considerar as aeronaves separadamente para um mesmo número de decolagens anuais. A Figura 4 E Figura 5 ilustram o dimensionamento para A321 e B767 respectivamente, ficando claro que o A321 requer maior espessura.

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Figura 4 – Dimensionamento para A321. Fonte: Autor, 2019.
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Figura 5 – Dimensionamento para B767. Fonte: Autor, 2019.

Dessa forma, saber apenas o peso de uma aeronave não lhe permite concluir se esta é ou não uma aeronave crítica para um projeto de pavimentos. Outros fatores são necessários para levar a um projeto mais racional, técnico e é claro seguro.

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REFERÊNCIAS:

FAA – FEDERAL AVIATION ADMNISTRATION. “ADVISORY CIRCULAR 150/5320-6F: Airport Pavement Design and Evaluation.” Washington, 2016.

LATAM. “Nossa Frota”. Disponível em: <https://www.latam.com/pt_br/conheca-nos/sobre-nos/nossa-frota/nossa-frota/> Acesso em: 12 de Dezembro de 2019.

 

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