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Embraer E190-E2: ensaio de túnel de vento

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Vídeo do ensaio de resistência das asas da aeronave Embraer E190-E2 em túnel de vento DNW (German-Dutch Wind tunnels).

A finalidade do ensaio é medir o desempenho e controlabilidade da nova geração de aeronaves de transporte de passageiros da Embraer.

DADOS TÉCNICOS
Fabricação da modelo: NLR & Deharde Machinenbau
Test Engineers: Edgard Kheit Takara e Paulo Jiniche Komatsu
Modelo em escala 1:5,8

63 COMMENTS

  1. Se essa maquete foi feita toda em CNC pode alcançar fácil as centenas de milhares de dólares… pelo menos seria o custo em terceirizar baseado no que já vi de ferramental feito para indústria de autopeças… claro que provavelmente a CNC é deles e o custo direto cai apenas ao peso da peça bruta, mas ainda assim teriam que ser acrescentados hora máquina, hora homem, energia, depreciação etc etc etc…
    .
    Sds

  2. A DNW. Fez vários ensaios do KC390 e agora liberou esse do E2. Tá faturado em cima da Embraer.
    Se for como do 390, daqui uns dias liberam mais.
    Lembro que do 390 mostraram ensaios com um e dois paraquedas presos e testes a laser mostrando turbilhonamento de ponta da asa.

  3. É, o custo de projeto, ensaios, protótipos, ensaios reais, documentação, combustível, não deve sair nada barato.
    Lembro que dos E-Jets foi comentado que o custo do desenvolvimento das aeronaves só seria coberto lá pela 700ª aeronave.

  4. Caro Marcos: caro, muito caro! (Kkkkkkkk).
    Mas falando serio, se a gente simplesmente desconsiderar todos os recursos empregados ate chegar neste estagio do desenvolvimento do projeto – digamos que vamos partir simplesmente da geometria das superficies aerodinamicamente ativas e reproduzi-las fsisicamente na fresa, conforme pode-se ver no inicio do video- ou seja, “apenas” considerando os elementos em aluminio e a sua usinagem ate chegar no modelo reduzido tal que seja possivel a sua instalaçao no test rig, creio que ja estamos falando em torno de cem mil dolares. Isso nao inclui a disponibilizaçao das instalaçoes da DNW, cuja “reserva” tem que ser realizada com muitos meses de antecedencia, etc, etc. etc.
    Mas isso é so uma parcela quase que insignificante do custo total da certificaçao da estrutura da asa. Ai começa outra historia.

  5. Se for aplicar essa mesma conta para o C-Series, a Bombardier, agora a Airbus – se os órgãos reguladores americanos aprovarem esse acordo entre as companhias -, ainda vão ter bastante trabalho para cobrir os custos de projeto, mesmo considerando aquele aporte do Governo canadense.
    Considerando que o concorrente da Embraer é o CS100, temos os seguintes pedidos firmes:
    Embraer: 233 para os três modelos
    C-Series: 123 unidades

    O CS-300 conta com 237 pedidos firmes. Não é a toa que a Boeing está preocupada.

  6. Chesterton
    Vamos colocar o termo estático entre aspas: sim a aeronave vai ficar estática, com o ar gerado dentro do túnel de vento passando em torno da mesma, como se fosse um voo real. E testam a aeronave com trem em baixo, recolhido, slats abertos, fechados, flap nas diversas posições, ângulos de ataque diversos.

  7. Fala estático em relação as cargas aerodinâmicas de forma de ser um modelo sem o propósito de reproduzir modos vibratórios devido ao comportamento aeroelástico.

  8. Caro Chesterton: como o Marcos acima citou, tipicamente a produçao de uma aeronave como esta deve ter seu break even point la pelas quinhentas ~ seiscentas unidades vendidas.
    Mas eu queria salientar so um pequeno ponto relacionado ao ensaio mostrado neste magnifico video. No instante 0:14 voce pode ver na tela que a primeira linha trata do “Analyses Manager”; esse programa auxilia a analisar a capacidade estrutural da asa, certo? Nesta mesma tela ha uma linha em que esta registrado que trata-se de “Static Cases”, “Loads1”, “Pressure 2” . Aí que começa a “beleza” desta coisa. Por que? É que voce ter uma definiçao da geometria é ate relativamente facil, mas estabelecer quais sao as cargas à qual a mesma é submetida é muito mais complexo. Voce olhando o video descobre que o flap esta fixado no modelo reduzido em um angulo de 25graus, que ha uma simulaçao do trem de pouso estendido (veja em 1:46) etc, o que estabelece uma condiçao de “carregamento estatico” ( o que significa tipicamente que esta sem pulsaçoes de pressao e em regime permanente de fluxo, sem aceleraçoes verticais- por exemplo com esforços decorrentes do toque dos pneusna pista, etc.) ; nesta condiçao é que foram medidos os esforços na asa, o que é insumado no modelo de analise estrutural numerica que usa “elementos finitos”. Assim voce descobre que a asa suporta ou nao esta condiçao de carregamento : veja a claque toda aplaudindo, em 3:34, quando o processamento termina e aponta os resiltados positivos!!! Este processo se repete por n posiçoes dos flaps, n posicoes dos profundores, com e sem os trens de pouso recolhidos, etc. Espetaculo nao é mesmo? Utilizando o modelo reduzido vc consegue fazer centenas de analises deste tipo, simulando uma porrada de condiçoes operacionais, o que é muito mais seguro, barato e rapido do que tentar fazer isso em dezenas de prototipos…
    A escala 1:5,8 empregada neste modelo reduzido pode ate ser estranha mas é estabelecida previamente d forma a garantir que a extrapolaçao dos resultados medidos sejam consistentes com aqueles reais nos avioes de serie. Voce veja que so neste campanha de testes seguramente foram alocados dezenas de especialistas…E so estamos falando de uma pequena parte destes ensaios, pois quando se trata de avaliar outras iteraçoes aeroelasticodinamicas (por exemplo fluter das asas) o fundo do poço – ou o teto do ceu- é mais embaixo- ou mais acima, conforme preferir.
    Ai vem uns cara por aqui dizer que uma Embraer da vida so junta peças compradas em qualquer esquina…

  9. Marcos, o E190 E2 concorre com o CS 100 e o E195 E2 com o CS 300. A Boeing não tá nem um pouco preocupada com a BBD, até porque não são concorrentes. A Boeing só está em cima do Dumping que o CS 100 recebeu pra entrar nos EUA. Tá fazendo de tudo pra ferrar a BBD e o Brasil já abriu um painel na OMC contra os subsídios ilegais do Governo do Canadá a BBD.

  10. Matheus:
    O E-195 E2 é para 120 assentos em duas classes (ou 132 em classe única)
    O CS-300 é para 130 assentos em duas classes (ou 160 em classe única)

    O concorrente da Embraer é o CS-100: 108 em duas classes (133 em classe única)

  11. Dúvida: A Embraer aluga as instalações e os engenheiros brasileiros fazem os testes ou ela contrata o serviço todo com os holandeses/alemães?

  12. Morais:
    A fabricação das maquetes é por conta deles, bem como a utilização dos equipamentos.
    O que a Embraer faz é fornecer as informações da aeronave e os engenheiros brasileiros acompanham, orientando os testes a serem feitos.

  13. Typical seat capacity
    Three classes
    120 seats | 12 @ 36″ | 28 @ 34″ | 80 @ 31″ pitch
    Single class
    132 seats | 132 @ 31″ pitch
    Single class
    146 seats | 146 @ 28″ pitch

    Fonte: Embraer

  14. Caro Cheserton: esse modelo guarda apenas relaçao de homotetia geométrica (mesma forma externa basica, com superficies obedecendo a relaçao em escala rigorosa, o que so nao é observado em termos de rugosidade). Nao é um modelo,contudo, que obedeça uma relaçao estrutural equivalente (teria que possuir massa, elasticidade e outras caracteristicas similares ao prototipo).; modelos que representem equivalencia estrutural sao extremamente raros, e seus resultados nao sao confiaveis, e por isso mesmo, sao realizados ensaios em um prototipo mesmo! Veja o video que o Marcos podtou em 22:21.
    Mas veja que no video postado pelo Aereo, sao feitas mediçoes dos campos de pressões que sao realizadas em tempo real e transferidos seus valores diretamente ao modelo de anslise numérica. Assim vc obtem resultados extremamente confiáveis do ponto de vista comportamento estrutural. No prototipo escala natural no video que o Marcos postou sao aprimorados outros aspectos , verificando-se por exemplo, vida quanto à fadiga do material. E ha outros ensaios, mas ja é outra historia! Por exemplo nestes voos do Kc-390 sao instalados aceleromentros, strain-gages, lvdts, modulos inerciais, etc,. Com os quais é possivel medir tensoes e vibraçoes nos proprios avioes de testes. Por isso estes ensaios sao tão tao complexos e demorados. Abs

  15. Então eu acredito que para determinação da velocidade de deteccão do flutter a Embraer somente faça o modelamento matemático através do CFD e elementos finitos e depois o teste de estrutura em solo com osciladores e finalmente o teste em voo de alta velocidade, ou seja, sem a parte do túnel de vento.

  16. Chesterton
    Não sei se a Embraer faz somente isso.
    Veja o caso do acidente com o protótipo do G650 postado pelo Aerococus dias atrás: a VMU foi obtida por modelo matemático e estava errado. Não levaram em consideração o efeito. O resultado foi fatal.

  17. Obrigado pela resposta Marcos.Eu imaginava que hoje em dia os “testes” fossem feitos em modelos computacionais, mas como no caso do G650 na prática a coisa é diferente.

  18. Nossos economistas medalhões só querem e são prestigiados/endeusados pela mídia para falar sobre contas públicas, BC juros, e Mercado Financeiro. Economista BOM mesmo faz o país ficar rico…COMO?!
    Peguemos como exemplo o tão endeusado agronegócio… Agro é Tec, Agro é vida, agro é isso agro é aquilo…mas vamos às contas corretas e escondidas.
    100-110 Bilhões de dólares é a geração de riqueza (só exportada) desse setor…
    O custo dos fertilizantes IMPORTADOS é de 30 bilhões (vocês sabiam?)
    O custo do frete em navios estrangeiros (geralmente chineses) custa outros 15 bilhões….maquinários agricolas importados outros 10-15 bilhões.
    Então um economista sério olharia esses dados e dizia …. O Brasil só gera 40 bilhões para a economia INTERNA e salva o mundo da fome.
    Ai se põe nesse cálculo o custo do investimento nas estradas detonadas pelos caminhões e que matam pessoas. A priorização é para se fazer ferrovias/portos em fez de saneamento básico e assim evitar doenças e aliviar hospitais, etc..ou seja..abrimos mãos de saúde/bem estar que tem um custo intrínseco altíssimo, para fazer/produzir matéria prima para sustentar os que fazem coisas MUITO mais sofisticadas/valor agregado como essas no vídeo.
    No “frigir dos ovos” estamos trabalhando de graça. O economista SÉRIO deveria procurar métodos para corrigir e mitigar essa exploração…só assim geraremos riquezas e seremos ricos. Hoje só sugamos (como mão de obra porcaria/barata) nossos recursos naturais/clima…esse sim super produtivos e que camufla nossa enorme deficiência produtiva.

  19. O título foi infeliz, trata-se de ensaios aerodinâmicos em tunel de vento com modelo em escala reduzida (de alta fidelidade). Felizmente a Embraer desde o KC-390 está fazendo os ensaios na DNW (Alemanha) e não mais usando os serviços do equivalente russo TsAGI. Não tenho confiança alguma nos russos quanto a questão crítica de segredo industrial, em especial agora que a Sukhoi tem um competidor ao E-190.

  20. Esse vídeo é estranho.
    Em primeiro lugar não passa teste algum.
    O tempo todo é montagem e desmontagem do protótipo.
    E suspeito que não seja teste de resistência, mas de comportamento aerodinâmico.
    O de resistência não seria aquele que quebra as asas de um modelo real e não de uma maquete de um material totalmente diferente?

  21. Ola Galante,

    Conforme o comentário do Caerthal e do Nonato, acho que seria apropriado mudar o título do post. O vídeo aborda a primeira campanha de ensaios em túnel de vento subsônico do E190E2. Apesar do título estar errado, a descrição está correta, pois se tratava de fato de um ensaio para a avaliação inicial das características de desempenho e de qualidades de vôo desta aeronave – bem como a definição da configuração aerodinâmica.

  22. Nonato,

    Entendo que o ponto forte do pessoal da DNW é a capacidade de produzir modelos em escala com elevada precisão para verificação das diferentes configurações de vôo (posições de flaps, trem de pouso, ..).

  23. Caerthal! Caso você não interrompesse SEUS medicamentos perceberia de imediato que há uma correlação com a Embraer. Exporta muito, mas importa mais ainda. Portanto..marque consulta, renove a receita e recompre seus medicamentos.

  24. Caro Caerthal, eu concordo que o titulo do post foi, em principio, um pouco direcionado e me causou a mesma sensaçao. Mas sendo o ensaio para obtençao de carregamentos de origem aerodinamicas (em regime permanente) e que sao diretamente aquisitados pelas interfaces com o programa de calculo numerico estrutural nao esta conceitualmente errado.
    Ja especifiquei, realizei e comissionei n modelos em escala reduzida, incluindo, a maioria, na Alemanha. Grande parte dos mesmos destinam-se a confirmar parametros de desempenho, tais como potencias requeridas, rendimentos, arrastos, etc. Aqueles que obtem pulsaçoes e vibraçoes INDUZIDAS pelo fluxo sao comuns (como este do video), mas para obter a resposta dinamica da estrutura é necessario que a mesma tenha massa, elasticidade e caracteristicas de amortecimento (mesmo assim so considerando que o caso ensaiado seja quase linear) similares à dos prototipos. Ja fiz e vi alguns mas sao raros, caros e normalmente imprecisos.

  25. Caro Chesterton: o uso de CFD é indispensavel. No caso de averiguar uma das possiveis iteraçoes do fluxo com as asas – no caso que vc citou, o flutter – é tambem importante verificar/confirmar no modelo reduzido alguns coeficientes que serao empregados no calculo numerico.
    Mas realmente ha muitos casos, como acredito que vc ja saiba, em que sao ate impraticaveis os ensaios em laboratorio de modelos reduzidos. Tenho um amigo (trabalhamos juntos) que fez mestrado em Paris e doutorado em Londres (Imperial Colege) justamente na area de CFDs (RANs), em particular tratando de modela de fluxos em gases em combustão (por exemplo, iteraçoes entre o ar frio que flue nas asas rotativas de helicopteros e o ar quente oriundo de seus motores); esse tipo de analise é praticamente impossivel (pelo menos hoje em dia) de ser realizada em modelo fisico. Mas esse é um longo tema.
    Em posts anteriores tratamos a respeito, mas é algo que merece uma atençao diferenciada e acho que excede este forum. Tem que ser nascido na area, nao pode ser Nonato( desculpe pela brincadeira…..aquele abraço!).

  26. Rommelqe, para se estimar as forças/ cargas aerodinamicas deve se levar em conta as formas envolvidas. Neste sentido uma asa que se flexiona por sua menor ou maior resistência irá influir no arrasto e na sustentação. Mas nao entendi que este é um ensaio de resistência.

  27. Caros,

    O vídeo retrata a primeira campanha de ensaios em túnel de vento subsônico (com modelo completo) do E190E2 conduzida no LLF da DNW próximo de Markeneese na Holanda. Este ensaio, conforme dito no texto do post, teve por finalidade a medição das características de desempenho e de estabilidade e controle da aeronave em voo de baixa velocidade (predominantemente nas configurações de pouso e decolagem). Não teve nenhuma medição de carga em componentes nem a medição de deformações estruturais, não sendo, portanto, um ensaio com finalidade de medir deformações da asa. O título do vídeo está errado.

  28. Neste tipo de ensaio, o modelo é instalado em torno de uma balança de alta precisão que mede 6 graus de liberdade correspondentes às três forças (arrasto, sustentação e força lateral) e aos três momentos (rolamento, arfagem e guinada). Estas medições são feitas conforme um extenso programa de ensaios cobrindo praticamente todas as combinações de configuração aerodinâmica e de deflexão das diversas superfícies de controle – são centenas de corridas.

    Cada corrida é uma sequência de medições onde se varia o ângulo de ataque mantendo o ângulo de derrapagem constante ou vice-e-versa.

    A partir do processamento destes resultados, os engenheiros podem fazer análises diretas (simplificadas) de desempenho e mecânica de vôo ou, mais adiante, gerar o modelo aerodinâmico de 6 graus de liberdade para que este seja utilizado em simulações de vôo que permitem a realização de análises precisas a respeito das características de desempenho e de mecânica de vôo – suportando o desenvolvimento subsequente da aeronave.

    Os resultados são bem precisos nestes túneis de ponta, onde os modelos resultantes mostram grande aderência com os resultados medidos em vôo.

    Para que se interessar, recomendo a leitura do seguinte livro: https://www.scribd.com/mobile/document/324403350/J-B-Barlow-W-H-Rae-Jr-A-Pope-Low-Speed-Wind-Tunnel-Testing-1-John-Wiley-Sons-1999-pdf

    Se alguém tiver alguma dúvida sobre ensaios em túnel de vento, talvez eu possa ajudar (desde que não envolva informações proprietárias). Tive o privilégio de participar em 9 campanhas de ensaios enquanto estive na Embraer.

  29. Marcel Danton Silva 19 de dezembro de 2017 at 10:37
    .
    Cara, de boa, que papo chato esse seu …
    Estamos aqui falando de tecnologia, amigos engenheiros nos ensinando e acrescentando informações a leigos como eu e você vem com essa sua história.
    .
    Ninguém produz nada sem depender de alguém.
    .
    Quer falar do seu assunto abre um blog e defenda sua tese.
    Honestamente o papo aqui é outro …

  30. Sim, podemos concordar, caro Caerthal, que estes ensaios nao sao “estruturais” no sentido de averiguar a “estrutura” propriamente dita. Mas destinam-se, entre outros objetivos, a medir os carregamentos na asa (no caso, pressões) junto à superficie. Neste caso nao acredito que as deformaçoes no modelo sejam excessivas a ponto de comprometer a transposição dos casos de carregamento para os prototipos. Como comentei acima, muito mais complicado do que definir a estrutura em si é justamente medir os esforços transmitidos pelo fluxo.
    Ou seja, caro Aerococus, nos calculos estruturais conhecer, como voce ja sabe, os carregamentos em si é a parcela mais complexa deste processo de dimensionamento. Por isso acho que nao da para dizer que o titulo original do post estaria propriamente errado. Nao ha duvidas que a revisao para “…ensaio em tunel de vento” ficou melhor! E ficamos assim combinados!
    Alem do livro do Barlow citado pelo Aerococus (obrigado por mais esta informação), sugiro a leitura do “Flow induced vibration- An engineering Guide”, dos autores Eduard Naudascher e Donald Rockwell.

  31. Aerococus, só recentemente soube que você é engenheiro aeronáutico.
    Isso é muito bom para o fórum.
    Já que temos tantas dúvidas, você é um cara do ramo.
    Dúvidas tenho muitas.
    Sobre túnel de vento se puder falar sobre todo o processo, sem mencionar questões relacionadas a sigilo industrial, claro.
    Na verdade, seria ótimo se você pudesse nos dar uma aula ou até escrever um livro (eu compro) detalhando as fases do desenvolvimento de um projeto de avião.
    Vamos imaginar que determinada companhia aérea (cliente) ou fabricante decida desenvolver um novo avião.
    Quem define os parâmetros iniciais (tipo, quero um avião para transportar até 20 passageiros, com alcance pelo menos Brasil-Europa)?
    Imagino que esse seria um parâmetro mínimo.
    A esses se somarão outros tipo consumo, velocidade de cruzeiro, etc.
    Que setores são envolvidos? O comercial inicialmente, que depois passa para o setor de engenharia?
    Acredito que há essas discussões iniciais.
    Caso o requisito fosse velocidade supersônica tudo mudaria de figura pois o fabricante iria se perguntar: temos capacidade tecnológica? Seria economicamente viável sob o ponto de vista de consumo?
    Imagino que com esses parâmetros iniciais os engenheiros se sentam para detalhar mais a configuração básica, tipo, vamos usar o projeto de outro avião existente no portfólio?
    Vamos pegar avião X e alongar a fuselagem?
    Vamos pegar avião y e aumentar o comprimento das asas (esqueci o nome técnico)?
    Acredito que certo período são essas conversas e depois vão detalhando o projeto, decidido dimensões, materiais a serem empregados (alguns dos quais não serão desenvolvidos no âmbito específico do avião, mas fruto de testes e desenvolvimento anteriores -tipo determinado novo polímero de, digamos, alumínio com fibra de coco…)?
    Existem fórmulas e cálculos básicos para qualquer avião.
    A partir de tais cálculos e considerando que são usados conceitos aeronáuticos tradicionais e não um avião revolucionário, imagino que seja possível colocar tudo no computador, desenho, cálculos, etc.
    Tipo desenho avião z, com determinado polímero e é possível já antecipar a capacidade de carga, consumo, alcance, arrasto, potência ideal do motor, vibração, velocidade de estol.
    Se o computador der o ok fabrica-se essa maquete para ensaios em túnel de vento.
    Há muitas empresas que dispõem de túneis de vento no mundo?
    Quem prepara as maquetes?
    Como são obtidos os resultados?
    Que variáveis são analisadas?
    Acho que por hoje é só.
    Sugiro escrever um livro para “leigos”.
    Se precisar de minha orientação quanto ao estilo e conteúdo, estou aqui. RS.

  32. Luiz Fernando! o cálculo é dificil, pois envolve muitas variáveis que as vezes estão “escondidas” por questões de segurança comercial/nacional, estratégia empresarial ou várias outros interesses humanos.
    FATOS!
    BNDES investe a juros subsidiados;
    Isenções ficais diversas,
    Construção de Infraestrutura pública especifica cujo maior beneficiário é a empresa;
    Tem que se olhar a contabilidade/subcontas da Embraer e não só a conta Importação x Exportação. Irá perceber contas como “outros pagamentos” ou “transferências internacionais” (para o exterior de serviços como deste post) que muito provavelmente não contabilmente Import x Export .
    Feito isso pegue o Lucro anual da Embraer e comece a descontar TODOS os incentivos públicos dados…muito provavelmente este Lucro desaparece ou é reduzido substancialmente.
    Mas vejam bem. Sou a favor desse modelo da Embraer, pois esta evoluindo..sou crítico do modelo agronegócios brasileiro que esta há 60 anos patinando e não capitalizando todo o REAL potencial. Temos de ter fábricas de fertilizantes aqui, temos que ter uma cabotagem aqui…é ai que o bicho pega! É ai que a China grita e bate o pau na mesa….”compramos de você, mas terá de importar nossos fertilizantes e transportar por nossos navios… Vide a estratégia bombardeada da VALE com seus super navios de minério VALEX que a China vetou em seus portos.
    Queremos ser Generais…olhem analisem profundamente os bastidores da geopolítica e analisem como generais competentes e não como soldados.

  33. A vantagem competitiva do Brasil como um todo, muito provavelmente, vem do “delta/diferencial” de fatores de produção notoriamente primários, ou seja, mão de obra especializada (no caso da Embraer do ITA) que, de certa forma é “subsidiada” pelo governo; outas mãos de obra mais baratas que a da Boeing, Airbus ou Bombardier (mesmo com a CLT), taxas financeiras internas “equalizadas”/subsidiadas em detrimento em aplicar esses recursos numa infraestrutura social civilizada no país, etc…etc. Precisamos de empreendedores que desenvolvam suas empresas e internalizem os fatores de produção com valor agregado maiores. Precisamos deixar livres nossos cidadãos criativos e impetuosos para abrirem seus negócios e evoluírem no mar da competição. Educação Básica de altíssima qualidade é a Chave do sucesso aliada à um ambiente mais simples e propício na abertura de empresas.
    O Brasil/brasileiro é muito Hostil à gente de sucesso!
    Essa inveja, faz com que todos nós fiquemos mais pobres e nossa vidas um inferno diário.

  34. Marcelo… Algumas coisas não sai bem como você citou. E fazendo as contas todas a exportação ė sim maior que a importação na indústria tens deste fórum…
    E isso constando todos os custos envolvidos.
    Mas não ė este o tema deste tópico. Não vou me alongar.

  35. Nonato, posso responder a algumas de suas questões. Trabalho com isso (desenvolvimento) na indústria aeronáutica.
    Aliás também dou aula sobre o processo de desenvolvimento de aeronaves.
    Chegando em casa elaboro um pouco mais, sem entrar nos detalhes e informações reservas, ė Claro.

  36. Aerococos, sem querer entrar nos pormenores, mas na Embraer vcs costumam ter algum tipo de software para geração aleatória de perfis aerodinâmicos, baseados nos inputs dos requisitos iniciais do projeto, ou costumam pegar os tradicionais e modificá-los? Além dos tradicionais Catia, Ansys e outros baseados no Nastran; costumam fazer alguns tipos de simulações no Matlab ou softwares de criação própria? Abs

  37. Nonato… vou tentar resumir bem o processo.
    Existe um setor cujos especialistas (engenheiros na maioria), analisam constantemente o mercado para, entre outras coisas, identificar oportunidades. Entre muitas outras coisas, eles analisam o momento econômico e as projeções, as tendências de preço do petróleo, as evoluções de tecnologia, o movimento dos competidores, etc.
    Uma vez que se identifica uma provável oportunidade então começa uma etapa de análise desta oportunidade, procurando se identificar seu tamanho, time-to-market, concorrência, além de definir quais seriam os parâmetros aproximados para um produto atender a esta oportunidade… coisas do tipo: Tipo de aeronave, número de passageiros, autonomia, missões, etc.
    Nesta etapa, muitas vezes, potenciais futuros clientes são consultados, sendo os dados filtrados e analisados.
    Se a coisa parecer promissora, então se elaboram os requisitos de mercado para um novo produto e se abre um estudo de conceito de programa.
    Tem início então uma nova fase, onde a engenharia irá dar início a elaboração de um conceito de produto que atenda aos requisitos de mercado de alto nível. Começam então a estudar configurações, tecnologias aplicáveis, tipos de motor, etc, etc. Em paralelo vão analisando e estimando os dados de performance deste conceito, para ver se atende aos requisitos e como ele se posicionará perante a concorrência.
    Ao mesmo tempo, outra equipe analisa o programa. Esta equipe traça as estratégia para o novo programa, analisando os modelos de negócio que serão usados no desenvolvimento, produção, comercialização e suporte.
    No final chegam numa proposta de conceito de produto e de negócio, e fazem algumas rodadas de caso de negócio calculando riscos, o retorno e etc.
    Tudo isso pode durar meses ou anos… Na prática, em termos de desenho, tudo se resume a uma três vistas preliminar.
    Ser for aprovado, o estudo segue para outro nível, agora com a participação de uma equipe de engenharia um pouco maior. Essa equipe será multidisciplinar, envolvendo engenheiros de diversas áreas e especialidades.
    Nesta fase vão avançar com o conceito e vão analisar se ele é tecnicamente viável. Vão analisar as novas regras de certificação (que sempre evoluem) e efetuar análises para ver como podem ser cumpridas. Vão definir a forma externa da aeronave, a posição dos componentes, o conceito das estruturas e a arquitetura básica dos sistemas. Nesta etapa ainda não se decidiram fornecedores, e se trabalham com diversas alternativas.
    Os cálculos iniciais de aerodinâmica, desempenho, cargas, estruturas e aeroelasticidade são efetuados (preliminares). Com isso se dá o dimensionamento preliminar das principais estruturas.
    A fabricação da aeronave também é estudada e procura-se pelas tecnologias produtivas aplicáveis, qual será a estratégia de produção e etc.
    Os requisitos de mercado são desdobrados em requisitos de produto de alto nível e depois em um primeiro nível (funcional).
    Nesta etapa podem ser realizados os primeiros ensaios em túnel.
    No final desta fase (que dura vários meses), a conclusão é se o conceito estudado é viável, qual será a performance (com maior precisão), quais serão os custos, e finalmente será proposto um plano de negócios.
    Esse planos de negócios será submetido a alta direção e ao conselho diretivo. Se aprovado, aí vira um programa oficial da empresa, com orçamento, estrutura de gestão, e alocação de recursos e pessoas de engenharia.
    Dado o sinal verde, agora serão centenas de engenheiros envolvidos (na fase anterior eram dezenas). Os fornecedores começarão a ser selecionados e os desenhos começarão a ser gerados. Primeiros o das grandes peças, depois o das menores, e depois os dos conjuntos, sendo que ficam para o final os detalhamentos e desenhos de peças muito pequenas. São milhares e milhares de desenhos.
    Novos ensaios de túnel são efetuados e a configuração e forma da aeronave são congelados.
    Em paralelo os sistemas são definidos e detalhados. Milhares de páginas de relatórios são preparadas para garantir que são certificáveis, que cumprem com os requisitos funcionais, de segurança e de certificação.
    Leis de controle são escritas, programadas e testadas em simuladores.
    Os dados de cargas, pesos, desempenho são refinados e os ensaios (no solo e em voo começam a ser definidos e planejados).
    A produção começa a se preparar para receber o novo produto. São selecionados os fornecedores dos ferramentais, gabaritos e sistemas de manufatura. A infra-estrutura é preparada para a produção e também para os ensaios.
    Depois de mais alguns anos, tem início a produção dos protótipos, o que leva quase dois anos até o primeiro voo. Terminado o protótipo este passa por ensaios em solo (em paralelo milhares de horas de ensaios de componentes e sistemas já foram efetuados em bancadas de teste, rigs e iron Bird).
    O pessoal do suporte ao cliente também está definindo as tarefas de manutenção, inspeções, rede de suporte, distribuição de spare parts, boletins de serviço, etc…
    Outro grupo vai elaborando os muitos manuais da aeronave.
    Depois de concluídos muitos dos testes previstos o protótipo é liberado e realiza o primeiro voo. Pronto… agora só faltam cerca de um a dois anos para o produto estar no mercado. (tempo que leva para a certificação final do produto – e para a conclusão da campanha de ensaios).
    Depois vem outros protótipos e aeronaves pré-série que também participam dos ensaios.
    Pessoal de marketing e vendas prepara e inicia divulgação e contatos. Aviões participam de feiras, shows aéreos e demonstrações para clientes.
    Aeronaves ficam fazendo operações (rotas reais de voo) em campanhas de maturidade.
    Sim… são usados muitos softwares diferentes. Muita coisa é modelada e muitas simulações e cálculos são rodados. Facilita bastante, mas muita coisa, apesar das simulações serem muito acuradas, precisam, por regulamentação, serem testadas nos protótipos. Outras coisas não precisam ser testadas e se aceitam comprovação de cumprimento de requisitos via análise (mas com muito paperwork).
    Já outras coisas são impossíveis de simular e precisam realmente ser testadas na prática. A simulação dá apenas uma aproximação.
    Existem cálculos que mesmo com computadores levam horas para serem efetuados.
    Por isso… em se tratando, por exemplo, de uma nova aeronave comercial, são gastos milhões de horas-homem, e muitos, muitos milhões de dólares (só com as horas de engenharia). No total será gastos alguns anos e alguns bilhões de USD no processo total de desenvolvimento.
    Não existe isso de pôr no CATIA e outros softwares, apertar uns botões e partir para a produção. Não existe aqui e em nenhum lugar do mundo.
    Não é para qualquer um… Poucas empresas no mundo dominam todo este ciclo.

  38. Ola Nonato,

    Obrigado pelo incentivo, mas ainda tenho que comer muito feijão com arroz para escrever um livro sobre engenharia aeronáutica. Principalmente quando já há livros como os do Torenbeek (https://g.co/kgs/HPhAAu), Roskam (https://g.co/kgs/s5kuA2 ) e Raymer (https://g.co/kgs/dbkGeZ).

    Posso dizer que a sua linha de raciocínio está fundamentalmente correta. O projeto aeronáutico é feito em fases, que aumentam de complexidade na medida que o tempo passa.

    Em linhas gerais, existe uma fase de anteprojeto onde a viabilidade do produto é avaliada e as linhas gerais do projeto são definidas. Nesta fase, existe uma etapa de projeto conceitual, onde aspectos como a configuração aerodinâmica, a filosofia estrutural, a filosofia dos sistemas embarcados são especificadas em consonância com os requisitos do mercado. Nesta etapa, a engenharia trabalha muito próxima da inteligência de mercado/produto. Numa empresa aeronáutica ativa, varios conceitos são trabalhados a risco e alguns deles seguem em frente de acordo com a estratégia da empresa.

    Na sequência, vem o projeto preliminar. Nesta etapa, a viabilidade técnica do desenvolvimento do produto é confirmada. Para tal, praticamente se define a configuração aerodinâmica, a especificação básica dos sistemas e é disparada a seleção dos fornecedores e parceiros. Contextualizando, nesta etapa são feitos os primeiros ensaios em túnel de vento com o intuito de validar a configuração aerodinâmica e levantar um conjunto básico de dados para suportar o início da próxima fase – onde ocorre o desenvolvimento integrado do produto.
    Para você ter uma ideia, da uma olhada na foto do modelo do E190E2 que aparece na chamada deste post, você vai ver que as naceles do motor tem vários strakes instalados. Na verdade, aquelas são as posições possíveis de instalação dos strakes de nacele que são definidas por CFD ainda no projeto preliminar. No túnel se escolhe a melhor posição (normalmente confirmando o que o CFD prevê).

    No desenvolvimento integrado, o projeto é detalhado em conjunto com os parceiros, através do detalhamento e amadurecimento dos requisitos dos sistemas, detalhamento das definições estruturais, análises de falha, e por aí vai. Quanto ao túnel de vento, nesta etapa são feitos ensaios visando o detalhamento do modelo de simulação que é usado para se avaliar as características de vôo (inclusive na presença de falhas) que são fundamentais para o desenvolvimento do FBW bem como para levantar os envelopes de cargas aerodinâmicas que agem no avião como um todo e em seus componentes que são fundamentais para o dimensionamento estrutural da aeronave.

    É bastante incomum a realização de ensaios em túnel em etapas mais avançadas do projeto. O que acontece é que, tão logo os protótipos começam a voar, os dados dos modelos (baseados nos ensaios em túnel) são corrigidos com os dados que são obtidos em vôo. Normalmente, os ajustes são pequenos quando os túneis utilizados são bons.

    No Brasil temos o TA2 do DCTA. Trata-se de um bom túnel para ensaios subsônicos mas o seu tamanho dificulta as correções de escala aerodinâmica que são necessárias para se extrapolar os os dados de túnel para as condições de vôo. Túneis pressurizados ou túneis atmosféricos de maior tamanho são mais recomendado a para tal (o LLF do DNW é um exemplo de um túnel atmosférico de maior tamanho onde as correções de escala aerodinâmica são mais fáceis). Quanto aos ensaios de alta velocidade, infelizmente, não temos no Brasil um túnel transônico com capacidade industrial. Desta forma, os ensaios de alta velocidade são feitos em países que têm esta capacidade (EUA, Rússia, Alemanha, Inglaterra, Holanda, entre outros).

    Bom, este é um universo bem amplo e apaixonante. Fica difícil resumir em poucas palavras. Espero ter ajudado um pouco.

  39. Ola Chesterton,

    A capacidade de desenvolvimento de projeto de asa nos grandes OEM é geralmente desenvolvida in-house em função dos diferenciais competitivos – que são mantidos à 7 chaves. Existem ferramentas comerciais e de pesquisa de grande porte para CFD como o CFD++, o Fluent, o FUN3D(NASA), entre outros. Mas ferramentas sozinhas não fazem nada. É necessário um processo de projeto é isso é de cada fabricante.

    O AIAA promove periodicamente workshops onde a academia e a indústria fazem benchmark de suas técnicas de análise por CFD. É o Drag Prediction Workshop (DPW). Lá um modelo comum é avaliado por todos e os resultados comparados com os obtidos em túnel. O link abaixo mostra o suumário de um desses encontros:

    http://dept.ku.edu/~cfdku/JRV/Levy.pdf

    Vale a pena conferir.

  40. Chesterton 20 de dezembro de 2017 at 17:00

    Tentei responder o seu comentário mas acho que tá na boca do pitbull. Mas complementando, eu não trabalho mais na Embraer. Não posso falar por ela. Desta forma, minhas colocações são genéricas e refletem a prática geral da indústria – segundo minha percepções.

  41. Luiz Fernando, muito obrigado pelo feedback.
    Parece que você é quem tem a resposta para minhas dúvidas suscitadas aqui nesta matéria.
    Fico no aguardo.
    Se não nesse post quem sabe em outro.
    Seria interessante escrever um livro.
    Não sei se isso prejudicaria nossa indústria.
    Poderia faze-lo de forma genérica.
    O que é feito na maioria dos fabricantes…
    Agradeço a atenção.

  42. Luiz Fernando e Aerococus.
    Estranhamente, ao escrever o último post, não apareciam para mim suas respostas.
    E com essas notas matérias de oferta da Boeing pela Embraer passou batido.
    Dei uma lida no post de Luiz Fernando (resumido, como você mesmo falou, mas agradeço o tempo despendido e atenção dispensada) e iniciei o de Aerococus. Quanto ao livro, Aerococus, não é sobre a engenharia propriamente dita, mas sobre esse processo de desenvolvimento (não olhei se esses livros que você me recomendou são assim).
    Pelo exposto por Luiz Fernando, inclusive mencionando etapas aparentemente sobrepostas, percebe-se que muita coisa é feita ainda antes de se definir o projeto propriamente dito.
    Quando você falava algo dando a entender que o avião estava pronto, você falava aí é que vai começar a discussão, etc.
    Eu sei que não é apenas um técnico colocar no computador “gere avião para 100 passageiros e 5.000 km de alcance” e o avião sai pronto em alguns segundos.
    E depois fazer protótipo para túnel de vento (maquete na verdade, não é?).
    Mas ainda achei esse processo descrito muito complexo.
    Uma hora são dezenas de engenheiros, outra hora são centenas…
    Até vejo naqueles vídeos de testes uns 500 funcionários sem fazer nada só olhando…
    Aparentemente falta melhor otimização das etapas e do tempo.
    Tipo enquanto uma determinada etapa é realizada, os funcionários envolvidos em outras etapas ficam sem fazer nada, só assistindo o teste de resistência da asa, por exemplo, ou o primeiro voo do protótipo.
    Imagino que uma fase que pode ser complicada (nem tanto no caso dos ejets que já deve ter uma linha de fornecedores em andamento) é decidir quem fabricará parte tal do avião especialmente quando envolve incluir um país que participa do projeto.
    No caso dos rafales da índia, parece que a Dassault estava com receio da qualidade dos trabalhos indianos.
    Claro que você definir que a PW, GE ou RR fabricará os motores é fácil. Talvez inclua vez por outra alguma negociação de preço ou até mesmo esperar que determinado motor fique pronto.
    Mas ainda acho que esbanjam dinheiro nesses projetos.
    A Embraer parece não se queixar já que vários modelos são lançados em sequência e não vejo eles falando olha, gastamos dois bilhões para desenvolver o E 175 2. Olha, o Lineage saiu por 1 bilhão.
    Talvez ter muitos projetos seja melhor e mais eficiente.
    Enquanto a maquete de um está no túnel de vento, outro projeto tem seu protótipo fazendo o primeiro voo, outro está na fase de desenho no computador…

  43. Ola Nonato,

    Espero que os aspectos relacionados aos ensaios em túnel de vento que coloquei em minha resposta tenham sido úteis para seu entendimento.

    Luiz Fernando, excelente resposta!

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