Isolamento passivo de vibrações aleatórias atuantes sobre equipamentos eletrônicos aeronaúticos embarcados

Abstract

Equipamentos aeronáuticos embarcados podem ser submetidos a elevados níveis de vibração durante o vôo. Normas internacionais especificam os níveis de vibração que os componentes de uso civil e militar devem ser capazes de suportar de acordo com o emprego e com o tipo de aeronave ao qual serão integrados. Em alguns equipamentos aeronáuticos considerações de geometria e massa limitam severamente as opções de projeto no sentido de evitar ressonâncias na faixa de freqüência de qualificação do equipamento, o que pode fazer com que componentes eletrônicos internos sofram níveis muito elevados de vibração. O presente trabalho visa à redução das cargas dinâmicas com a introdução de dispositivos do tipo passivo de isolamento de vibração. Para redução e amortecimento de vibrações foram utilizados materiais com baixa rigidez, mas resistência mecânica suficiente para suportar os esforços dinâmicos. Diversas configurações de isoladores fabricadas com vários materiais (poliuretano, silicone, polietileno e uma combinação de polietileno e silicone) foram ensaiadas. A solução adotada foi analisada também por simulações numéricas pelo método dos elementos finitos, obtendo-se respostas em freqüência (acelerações), deslocamentos e tensões. Os deslocamentos e os valores máximos de tensão calculados apresentaram valores inferiores aos máximos admissíveis. Os resultados numéricos e experimentais apresentaram boa correlação entre si. A combinação de polietileno e silicone obteve o melhor desempenho permitindo uma redução de aproximadamente 85% do nível de vibração RMS sobre o equipamento e os componentes eletrônicos.

Aeronautical systems can be submitted to high levels of vibration during flight. International standards specify the vibration levels that this kind of systems must withstand according to its function and the aircraft where it will be integrated. For some of these systems, geometry and mass properties are strictly defined by some design issues and therefore cannot be changed in order to achieve better dynamical properties and avoid resonance peaks or high vibrations level in internal electronic components. The main goal of this work is to reduce the dynamic loads acting on sensible electronic equipment using passive vibration isolators. Materials witch provide low suspension resonance frequencies but enough mechanical strength and a medium loss factor are used to build vibration isolators. Some simple vibration isolators devices made by polymers are evaluated by dynamic tests performed with an airborne equipment. The devices tested are made by polyurethane, silica, polyethylene and a combination of the two formers. The dynamical behavior of the configuration with better performance is also analyzed through numerical simulation by finite element method. The numerical results for the dynamic responses are compared with the experimental results and shown good agreement. The combination of silica and polyethylene have show the better performance supporting appropriately the dynamic loads and reducing the RMS vibration level measured in the electronic components in 85%.