Sistemas Pneumáticos de Aeronaves

Alguns fabricantes de aeronaves equiparam suas aeronaves com um sistema pneumático de alta pressão (3.000 psi) no passado. A última aeronave a utilizar este tipo de sistema foi o Fokker F27.

Esses sistemas operam muito como os sistemas hidráulicos, exceto que empregam ar em vez de um líquido para transmitir energia. Os sistemas pneumáticos às vezes são usados ​​para: 

• Freios 

• Abertura e fechamento de portas 

• Acionamento de bombas hidráulicas, alternadores, motores de partida, bombas injetoras de água, etc. 

• Operação de dispositivos de emergência

Ambos os sistemas pneumáticos e hidráulicos são unidades semelhantes e usam fluidos confinados. A palavra confinado significa preso ou completamente fechado. A palavra fluido implica líquidos como água, óleo ou qualquer coisa que flua. Como tanto os líquidos quanto os gases fluem, eles são considerados fluidos; no entanto, há uma grande diferença nas características dos dois. Os líquidos são praticamente incompressíveis; um litro de água ainda ocupa cerca de um litro de espaço, independentemente de quão duro seja comprimido. Mas os gases são altamente compressíveis; um litro de ar pode ser comprimido em um dedal de espaço. Apesar dessa diferença, gases e líquidos são ambos fluidos e podem ser confinados e feitos para transmitir energia. O tipo de unidade usada para fornecer ar pressurizado para sistemas pneumáticos é determinado pelos requisitos de pressão de ar do sistema.

Sistemas de alta pressão 

Para sistemas de alta pressão, o ar geralmente é armazenado em garrafas de metal a pressões que variam de 1.000 a 3.000 psi, dependendo do sistema específico. Este tipo de garrafa de ar tem duas válvulas, uma das quais é uma válvula de carga. Um compressor operado no solo pode ser conectado a esta válvula para adicionar ar à garrafa. A outra válvula é uma válvula de controle. Ela atua como uma válvula de fechamento, mantendo o ar preso dentro da garrafa até que o sistema seja operado. Embora o cilindro de armazenamento de alta pressão seja leve, ele tem uma desvantagem definitiva. Como o sistema não pode ser recarregado durante o voo, a operação é limitada pelo pequeno suprimento de ar engarrafado. Tal arranjo não pode ser usado para a operação contínua de um sistema. Em vez disso, o suprimento de ar engarrafado é reservado para operação de emergência de sistemas como trem de pouso ou freios.

Componentes do sistema pneumático 

Os sistemas pneumáticos são frequentemente comparados aos sistemas hidráulicos, mas essas comparações só podem ser verdadeiras em termos gerais. Os sistemas pneumáticos não utilizam reservatórios, bombas manuais, acumuladores, reguladores ou bombas de força acionadas por motor ou eletricamente para aumentar a pressão normal. Mas existem semelhanças em alguns componentes.

Compressores de ar 

Em algumas aeronaves, compressores de ar instalados permanentemente foram adicionados para recarregar as garrafas de ar sempre que a pressão é usada para operar uma unidade. Vários tipos de compressores são usados ​​para esta finalidade. Alguns possuem dois estágios de compressão, enquanto outros possuem três, dependendo da pressão máxima de operação desejada.

Valvulas de escape 

As válvulas de alívio são usadas em sistemas pneumáticos para evitar danos. Eles atuam como unidades limitadoras de pressão e evitam que pressões excessivas rompam as linhas e rompam as vedações.

Válvulas de Controle 

As válvulas de controle também são uma parte necessária de um sistema pneumático típico. A figura ilustra como uma válvula é usada para controlar freios a ar de emergência. A válvula de controle consiste em uma carcaça de três portas, duas válvulas de gatilho e uma alavanca de controle com dois lóbulos.

Na Figura, a válvula de controle é mostrada na posição desligada. Uma mola mantém o gatilho esquerdo fechado para que o ar comprimido que entra na porta de pressão não possa fluir para os freios. Na Figura, a válvula de controle foi colocada na posição ligada. Um lóbulo da alavanca mantém o gatilho esquerdo aberto e uma mola fecha o gatilho direito. O ar comprimido agora flui ao redor do gatilho esquerdo aberto, através de uma passagem perfurada, e em uma câmara abaixo do gatilho direito. Como o gatilho direito está fechado, o ar de alta pressão flui para fora da porta do freio e para a linha do freio para aplicar os freios.

Para liberar os freios, a válvula de controle é retornada para a posição desligada. O gatilho esquerdo agora fecha, interrompendo o fluxo de ar de alta pressão para os freios. Ao mesmo tempo, o gatilho direito é aberto, permitindo que o ar comprimido na linha de freio seja expelido pela porta de ventilação e para a atmosfera.

Válvulas de retenção 

As válvulas de retenção são usadas em sistemas hidráulicos e pneumáticos. A figura ilustra uma válvula de retenção pneumática tipo flap. O ar entra pela porta esquerda da válvula de retenção, comprime uma mola leve, forçando a abertura da válvula de retenção e permitindo que o ar flua pela porta direita. Mas se o ar entrar pela direita, a pressão do ar fecha a válvula, impedindo o fluxo de ar pela porta esquerda. Assim, uma válvula de retenção pneumática é uma válvula de controle de fluxo unidirecional.

Restritores 

Os restritores são um tipo de válvula de controle usada em sistemas pneumáticos. A figura ilustra um restritor do tipo orifício com uma porta de entrada grande e uma porta de saída pequena. A pequena porta de saída reduz a taxa de fluxo de ar e a velocidade de operação de uma unidade de atuação.

Restritor Variável 

Outro tipo de unidade reguladora de velocidade é o restritor variável. Ele contém uma válvula de agulha ajustável, que possui roscas ao redor da parte superior e um ponto na extremidade inferior. Dependendo da direção girada, a válvula de agulha move a ponta afiada para dentro ou para fora de uma pequena abertura para diminuir ou aumentar o tamanho da abertura. Como o ar que entra pela porta de entrada deve passar por essa abertura antes de chegar à porta de saída, esse ajuste também determina a taxa de fluxo de ar através do restritor.

Filtros 

Os sistemas pneumáticos são protegidos contra sujeira por meio de vários tipos de filtros. Um filtro micrônico consiste em uma carcaça com duas portas, um cartucho substituível e uma válvula de alívio. Normalmente, o ar entra na entrada, circula ao redor do cartucho de celulose e flui para o centro do cartucho e sai pela porta de saída. Se o cartucho ficar entupido com sujeira, a pressão força a válvula de alívio a abrir e permite que o ar não filtrado flua para fora da porta de saída.

Um filtro tipo tela é semelhante ao filtro mícron, mas contém uma tela de arame permanente em vez de um cartucho substituível. No filtro de tela, uma alça se estende pela parte superior da carcaça e pode ser usada para limpar a tela girando-a contra raspadores de metal.

Separador dessecante/umidade 

O separador de umidade em um sistema pneumático está sempre localizado a jusante do compressor. Sua finalidade é remover qualquer umidade causada pelo compressor. Um separador de umidade completo consiste em um reservatório, um pressostato, uma válvula de descarga e uma válvula de retenção. Também pode incluir um regulador e uma válvula de alívio. A válvula de descarga é energizada e desenergizada pelo pressostato. Quando desenergizado, ele purga completamente o reservatório do separador e se alinha ao compressor. A válvula de retenção protege o sistema contra a perda de pressão durante o ciclo de despejo e evita o fluxo reverso através do separador. 

Secador Químico 

Secadores químicos são incorporados em vários locais em um sistema pneumático. Sua finalidade é absorver qualquer umidade que possa se acumular nas linhas e outras partes do sistema. Cada secador contém um cartucho que deve ser de cor azul. Se observado de outra forma, o cartucho deve ser considerado contaminado com umidade e deve ser substituído.

Sistemas de backup de emergência 

Muitas aeronaves usam uma fonte de energia de reserva pneumática de alta pressão para estender o trem de pouso ou acionar os freios, se o sistema de freio hidráulico principal falhar. O nitrogênio não é usado diretamente para acionar os atuadores do trem de pouso ou unidades de freio, mas, em vez disso, aplica o nitrogênio pressurizado para mover o fluido hidráulico para o atuador. Esse processo é chamado de pneudráulica. O parágrafo a seguir discute os componentes e a operação de um sistema de extensão de trem de pouso pneumático de emergência usado em um jato executivo.

Garrafas de nitrogênio 

O nitrogênio usado para a extensão do trem de pouso de emergência é armazenado em duas garrafas, uma garrafa localizada em cada lado do poço da roda do nariz. O nitrogênio das garrafas é liberado pela atuação de uma válvula de saída. Uma vez esgotadas, as garrafas devem ser recarregadas pelo pessoal de manutenção. A pressão de serviço completo é de aproximadamente 3.100 psi a 70 °F/21 °C, suficiente para apenas uma extensão do trem de pouso.

Cabo e alça de extensão de emergência da engrenagem 

A válvula de saída é conectada a um conjunto de cabo e alça. A alça está localizada na lateral do console do copiloto e está identificada como EMER LDG GEAR. Puxar a alça totalmente para cima abre a válvula de saída, liberando nitrogênio comprimido no sistema de extensão do trem de pouso. Empurrar a alavanca totalmente para baixo fecha a válvula de saída e permite que qualquer nitrogênio presente no sistema de extensão do trem de pouso de emergência seja expelido ao mar. O processo de ventilação leva aproximadamente 30 segundos.

Válvula de descarga 

À medida que o nitrogênio comprimido é liberado para a válvula seletora/de descarga do trem de pouso durante a extensão de emergência, a pressão pneumática aciona a porção da válvula de descarga da válvula seletora/de descarga do trem de pouso para isolar o sistema do trem de pouso do restante do sistema hidráulico. Quando ativado, uma legenda azul DUMP é iluminada no interruptor LDG GR DUMP V, localizado no painel superior da cabine. Um interruptor de reinicialização da válvula de descarga é usado para reinicializar a válvula de descarga após o sistema ter sido usado e reparado.

Sequência de Extensão de Emergência: 

1. A alavanca do trem de pouso é colocada na posição PARA BAIXO. 

2. A luz vermelha na alavanca de controle do trem de pouso está acesa. 

3. A alavanca EMER LDG GEAR é totalmente puxada para fora. 

4. O nitrogênio comprimido é liberado para a válvula seletora/de descarga do trem de pouso. 

5. A pressão pneumática atua na parte da válvula de descarga do seletor/válvula de descarga do trem de pouso. 

6. A legenda azul DUMP é iluminada no interruptor LDG GR DUMP. 

7. O sistema do trem de pouso é isolado do restante do sistema hidráulico. 

8. A pressão pneumática é direcionada para o lado ABERTO dos atuadores da porta do trem de pouso, o lado DESBLOQUEADO dos atuadores de travamento do trem de pouso e o lado ESTENDER dos atuadores da chave lateral do trem de pouso principal e do atuador de extensão/retração do trem de pouso do nariz. 

9. Portas do trem de pouso abertas. 

10. Desbloqueio dos atuadores de uplock. 

11. O trem de pouso se estende para baixo e trava. 

12. Três luzes verdes DOWN AND LOCKED no painel de controle do trem de pouso estão acesas. 

13. As portas do trem de pouso permanecem abertas.

Sistemas de Média Pressão 

Um sistema pneumático de média pressão (50–150 psi) geralmente não inclui uma garrafa de ar. Em vez disso, geralmente extrai ar da seção do compressor de um motor de turbina. Este processo é frequentemente chamado de sangria de ar e é usado para fornecer energia pneumática para partidas de motores, degelo de motor, degelo de asa e, em alguns casos, fornece energia hidráulica para os sistemas da aeronave (se o sistema hidráulico estiver equipado com um sistema hidráulico acionado por ar). bombear). O ar de sangria do motor também é usado para pressurizar os reservatórios do sistema hidráulico. Os sistemas de sangria de ar são discutidos em mais detalhes no manual do motor.

Sistemas de Baixa Pressão 

Muitas aeronaves equipadas com motores alternativos obtêm um suprimento de ar de baixa pressão de bombas do tipo palheta. Essas bombas são acionadas por motores elétricos ou pelo motor da aeronave. A figura mostra uma vista esquemática de uma dessas bombas, que consiste em uma carcaça com duas portas, um eixo de acionamento e duas palhetas. O eixo de acionamento e as palhetas contêm ranhuras, de modo que as palhetas podem deslizar para frente e para trás através do eixo de acionamento. O eixo é montado excentricamente no alojamento, fazendo com que as palhetas formem quatro tamanhos diferentes de câmaras (A, B, C e D). Na posição mostrada, B é a maior câmara e está conectada à porta de alimentação. Conforme ilustrado na Figura, o ar externo pode entrar na câmara B da bomba. Quando a bomba começa a funcionar, o eixo de acionamento gira e muda as posições das palhetas e os tamanhos das câmaras. A aleta nº 1 então se move para a direita, separando a câmara B da porta de alimentação. A Câmara B agora contém ar preso.

À medida que o eixo continua a girar, a câmara B se move para baixo e se torna cada vez menor, comprimindo gradualmente seu ar. Perto da parte inferior da bomba, a câmara B conecta-se à porta de pressão e envia ar comprimido para a linha de pressão. Em seguida, a câmara B se move para cima novamente, tornando-se cada vez maior em área. No porto de abastecimento, recebe outro suprimento de ar. Existem quatro dessas câmaras nesta bomba e cada uma passa pelo mesmo ciclo de operação. Assim, a bomba entrega ao sistema pneumático um fornecimento contínuo de ar comprimido de 1 a 10 psi. Sistemas de baixa pressão são usados ​​para sistemas de inicialização de degelo da asa.

Manutenção do Sistema de Energia Pneumática 

A manutenção do sistema de energia pneumático consiste em manutenção, solução de problemas, remoção e instalação de componentes e testes operacionais.

O nível do óleo lubrificante do compressor de ar deve ser verificado diariamente de acordo com as instruções aplicáveis ​​do fabricante. O nível do óleo é indicado por meio de um visor ou vareta. Ao reabastecer o tanque de óleo do compressor, o óleo (tipo especificado no manual de instruções aplicável) é adicionado até o nível especificado. Depois que o óleo for adicionado, certifique-se de que o bujão de enchimento esteja apertado e o fio de segurança esteja instalado corretamente.

O sistema pneumático deve ser purgado periodicamente para remover a contaminação, umidade ou óleo dos componentes e linhas. A purga do sistema é realizada pressurizando-o e removendo o encanamento de vários componentes em todo o sistema. A remoção das linhas pressurizadas causa uma alta taxa de fluxo de ar através do sistema, fazendo com que a matéria estranha seja expelida do sistema. Se uma quantidade excessiva de matéria estranha, principalmente óleo, for expelida de qualquer sistema, as linhas e os componentes devem ser removidos e limpos ou substituídos.

Após a conclusão da purga do sistema pneumático e após reconectar todos os componentes do sistema, as garrafas de ar do sistema devem ser drenadas para eliminar qualquer umidade ou impurezas que possam ter se acumulado nelas.

Depois de drenar as garrafas de ar, faça a manutenção do sistema com nitrogênio ou ar comprimido limpo e seco. O sistema deve então passar por uma verificação operacional completa e uma inspeção quanto a vazamentos e segurança.