FDAS Flutter Data Acquisition System: a new data acquisiton system for flutter monitoring aiming to continued airworthiness in small aircrafts flight test certification

• Grant number: 16/18208-5
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Innovative Research in Small Business - PIPE
• Start date: August 01, 2016
• End date: April 30, 2017
• Field of knowledge: Engineering - Electrical Engineering - Electrical, Magnetic and Electronic Measurements, Instrumentation
• Principal Investigator: Fernando de Souza Cabral da Fonseca
• Grantee: Fernando de Souza Cabral da Fonseca
• Company: Aeroteste Soluções em Aviação Ltda
• Associated research grant: 15/22719-2 - FDAS Flutter Data Acquisition System: a new data acquisiton system for flutter monitoring aiming to continued airworthiness in small aircrafts flight test certification, AP.PIPE

Abstract

A Agência Nacional de Aviação Civil - ANAC lançou atualmente o Programa de Fomento à Certificação de Projetos de Aeronaves de Pequeno Porte (iBR2020), cujo objetivo é aprimorar a capacidade da indústria aeronáutica nacional de desenvolver projetos de aeronaves de pequeno porte que tenham mais condições de terem sucesso quando submetidos a uma certificação de tipo. O projeto aeronáutico fundamenta-se em requisitos e tem caráter multidisciplinar. Dentre os requisitos destaca-se a integridade estrutural e em especial, o flutter é um dos mais preocupantes. Por se tratar de um fenômeno aeroelástico, ou seja, aquele associado às interações de forças aerodinâmicas e a resposta estrutural do corpo, torna-se necessário o conhecimento aprofundado das características geométricas, materiais e anatomia estrutural e distribuições de massa do veículo. Dessa forma, a representação matemática destes permite estimar o comportamento do veículo face à integridade aeroelástica. Nesse contexto, muitas aeronaves leves foram projetadas e construídas sem a realização das devidas análises de Engenharia e os devidos testes comprobatórios, tal como exige uma certificação de tipo. Uma forma semi-empírica e aceita pelos órgãos certificadores é a metodologia apresentada no relatório da Federal Aviation Administration - FAA, o Report45 - Simplified Flutter Prevention Criteria. Entretanto, ainda sim tal critério depende minimamente de informações tipicamente obtidas de análises estruturais numéricas, ou de ensaios em vibração no solo para caracterizar o comportamento dinâmico estrutural do veículo. E neste sentido tais informações usualmente inexistem, sendo assim necessários experimentos que permitam caracterizar dinâmica estrutural da aeronave. Visando a garantia da segurança do voo e aeronavegabilidade continuada, conceitos agora necessariamente extensíveis a aeronaves leves, o objetivo deste PIPE Fase 1 é desenvolver o algoritmo de análise e monitoramento do flutter em tempo real e a comprovação da viabilidade técnica deste em ambiente de hardware prototipado do equipamento aquisição de dados FDAS - Flutter Data Acquisition System para ensaios aeroelásticos. Na prática, pode-se obter dados do sinal medido por transdutores de aceleração posicionados estrategicamente nas longarinas de asa, por exemplo. Pretende-se que o novo equipamento ofereça uma nova alternativa ao FAA Report45 para conhecer as fronteiras do flutter em aeronaves leves, com testes operacionais em tempo real e em um mesmo voo, de forma a atingir os requisitos de certificação previstos no parágrafo RBAC 23.629 e atender ao programa estratégico iBR2020. (AU)