Parceria entre Câmpus São Paulo e o Parque de Material Aeronáutico resulta na modernização de testes da principal aeronave de caça do Brasil

A ideia do desenvolvimento do sistema – que vem sendo utilizado pela Força Aérea Brasileira – surgiu em 2016, quando o estudante do Mestrado Profissional em Controle e Automação, Sargento David Rodrigo Ribeiro, apresentou como proposta de tema de pesquisa o desenvolvimento de um sistema que permitisse a modernização do banco de testes dos motores J85-21C, responsáveis pela propulsão da principal aeronave de caça do Brasil. 

Os professores do programa João Sinohara e Alexandre Brincalepe Campo se propuseram a trabalhar como orientador e coorientador do estudante, respectivamente. De acordo com Brincalepe, o projeto era ousado, pois o sargento contaria apenas com seu próprio esforço, além do auxílio de uma pequena equipe no Parque de Material Aeronáutico (Pama), local onde fica situado o banco de provas usado nos testes. 

O professor informou que diante da oportunidade de trabalhar com um projeto inovador, foi selecionado o estudante do quarto ano de Engenharia de Controle e Automação do Câmpus São Paulo Henrique Kubinhetz Martim Ramos, que teve a oportunidade de desenvolver o projeto em conjunto com o sargento, recebendo o apoio de bolsas de iniciação científica do CNPq. “Em um cronograma bastante desafiador, o projeto foi desenvolvido sem atrasos, tendo sido entregue na data prevista”, destaca. 

O novo sistema possibilitou uma grande redução no tempo de execução dos testes, permitindo o acesso a dados dinâmicos que nunca tinham sido observados. A redução dos tempos de testes também possibilitou a diminuição da equipe necessária para a sua execução, reduzindo o consumo de combustível de aviação e apresentando uma diminuição significativa no impacto ambiental desses testes, uma vez que os motores passaram a ser avaliados em curtos espaços de tempo. 

Segundo desafio

Brincalepe destaca que o projeto ainda poderá trazer benefícios futuros, com a implementação de gêmeos digitais (simulações virtuais que coletam as movimentações e respostas do item e as projetam em um ambiente virtual, criando uma cópia exata), para a avaliação dos motores sob teste, bem como o uso de técnicas de Aprendizado de Máquina para extração de dados nunca observados anteriormente. 

Diante da conquista realizada, o Sargento David Ribeiro procurou mais uma vez o Laboratório de Controle Aplicado (LCA), no Câmpus São Paulo com um novo desafio: desenvolver um sistema portátil para testes dos mesmos motores dos caças. Esta proposta surgiu pois o Pama é a única unidade da Força Aérea Brasileira (FAB) capaz de efetuar testes desses motores, no entanto os aviões que utilizam esses propulsores estão espalhados por diversas bases no país. Brincalepe explica que se um motor J85 precisa ser testado e se encontra em um caça localizado na base aérea de Manaus, este deve ser retirado do avião, trazido para São Paulo, ou seja, uma viagem de 2.700 km.  O custo para esse procedimento é estimado em R$ 45 mil, além de toda logística envolvida. 

Aceito o desafio, a equipe ganhou mais um integrante, a estudante de Engenharia de Controle e Automação Mariana Roskosz Gonzalez. Contando com o apoio do Pama, foi proposta uma mudança no equipamento de hardware responsável pelos testes, um sistema baseado em dispositivos lógicos programáveis codificados em Linguagem gráfica de alto nível (LabVIEW). 

O sistema foi desenvolvido novamente em um cronograma desafiador, transformando-se no trabalho de conclusão de curso dos alunos. A equipe ainda contou com os estudantes de Engenharia de Controle e Automação Rafael Mello de Mendonça e Gustavo Caldeira Colombo. “Desde o primeiro teste o sistema foi um sucesso, sendo validado num procedimento de correlação realizado por uma equipe de engenheiros americanos que vieram ao Brasil para executar os testes”, conta Brincalepe. O sistema compacto de testes também vem sendo utilizado pela Força Aérea Brasileira.

Unidade de controle de combustível

Além dos motores, o Pama também é responsável pela revisão dos acessórios de motores, e a automação da bancada de teste de um desses acessórios – a unidade de controle de combustível – foi o próximo objetivo. 

Também chamado de Fuel Control Unit (FCU), trata-se de um equipamento que atua como intermediário entre a alavanca de torque do piloto e a válvula de combustível, e é responsável por garantir um controle adequado do torque independentemente da altitude ou do nível de combustível. A bancada de teste do acessório simula condições de voo na unidade para garantir que essa esteja operando corretamente. Sem a modernização, os sargentos responsáveis pelos testes precisavam operar manualmente cada um dos controles e anotar com papel e caneta os valores de cada um dos indicadores, repetindo essas etapas a cada passo do procedimento de testes. 

Brincalepe destaca que além de demorado, esse método é sujeito a erros humanos, tanto no controle das entradas, quanto na medição das saídas. “Para simplificar a operação, foi proposta a modernização da bancada, com um sistema de controle e aquisição distribuído controlado através de um computador”, conta. Os alunos de Engenharia de Controle e Automação Gilliver Oliveira Santos, Tommy Lazaneo Zirnberger e Victor Manuel Araujo de Almeida foram os responsáveis pelo desenvolvimento do projeto, auxiliados no desenvolvimento pelo Sargento David Ribeiro e no entendimento dos procedimentos da bancada pelos Sargentos Albuquerque e Romário. Esse sistema aumentou a precisão dos dados medidos, reduziu consideravelmente o tempo de teste, e facilitou o acesso às informações de cada acessório. 

Artigos científicos

O projeto de modernização do banco de testes dos motores J85-21C resultou em um artigo apresentado na maior conferência internacional de Astronáutica e Aeronáutica, a 33rd AIAA Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference, nos Estados Unidos.

Já o sistema portátil para testes foi sintetizado em um artigo submetido e aceito para apresentação numa grande conferência internacional organizada em Maryland, Washington, USA (IEEE AUTOTESTCON 2018).

O projeto da unidade de controle de combustível também foi reconhecido, resultando em um pôster submetido e aceito pelo Simpósio De Aplicações Operacionais em Áreas De Defesa (SIGE 2020) realizado em setembro de 2020 e posteriormente em um artigo, que foi submetido e aceito pela Conferência Internacional de Aplicações Industriais (INDUSCON 2021), a ser realizada na USP em agosto de 2021.

Futuro

Ao tomarem conhecimento dos sistemas desenvolvidos pelos alunos e professores do Câmpus São Paulo, integrantes do Centro de Instrução de Aviação do Exército (CIAvEx) de Taubaté realizaram visita presencial ao câmpus, em 24 de junho, para obter mais informações que possam resultar em futuras parcerias. 

Após conversa com os integrantes do projeto no câmpus, o major Bruno Lopes de Souza e o tenente coronel Salzio Nunes de Lima, do CIAvEx, em conjunto com o diretor do Câmpus São Paulo, Alberto Akio Shiga, o professor coordenador do projeto, Alexandre Brincalepe Campo e os alunos Gilliver e Victor Manuel, foram até o Pama para demonstrar presencialmente como os sistemas funcionam.  

A próxima atividade prevista será a visita dos servidores do câmpus ao CIAvEx, em 29 de julho, para que sejam levantadas as necessidades e firmadas parcerias. Os servidores serão recebidos pelo Comandante da Aviação do Exército, o General de Brigada Ricardo José Nigri.

Fonte: Matéria originalmente publicada no site do Instituto Federal de São Paulo (IFSP)

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