BR112013023457B1 - Processo de inspeção de impactos presentes em uma face interna de cárter de ventoinha - Google Patents

Processo de inspeção de impactos presentes em uma face interna de cárter de ventoinha Download PDF

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Abstract

processo de inspeção dos impactos observados em cárteres de ventoinha. a presente invenção se refere a um processo de inspeção de impactos (li) presentes em uma face interna (104) de cárter (100) de ventoinha, o dito processo sendo caracterizado pelo fato de que ele compreende as diferentes etapas que consistem em: - localizar (201) um primeiro impacto (11) presente na face interna (104) do cárter (100) de ventoinha; - delimitar (202) uma superfície de inspeção (106) que compreende o dito primeiro impacto (11); - localizar (203) os diferentes impactos (li) presentes na superfície de inspeção (106) delimitada, os ditos diferentes impactos localizados formando um conjunto de impactos a considerar; - medir (204), para cada impacto (li) a considerar, a profundidade e o comprimento do dito impacto (li); - para cada impacto (ii) a considerar, determinar (205) um valor de taxa de nocividade, com o auxílio de pelo menos um ábaco (300; 400) que coloca em relação a profundidade e o comprimento de cada impacto a considerar com uma taxa de nocividade; - determinar (206), para a superfície de inspeção (106) que compreende o primeiro impacto (11), um valor de taxa de nocividade total adicionado para isso a taxa de nocividade determinada para cada impacto (li) a considerar.

Description

DOMÍNIO TÉCNICO DA INVENÇÃO
[0001] Apresente invenção se refere a um processo de inspeção de impactos observados em cárteres de ventoinha de motores de aeronave.
[0002] O domínio da invenção é, de um modo geral, aquele dos motores de aeronaves, e mais especialmente da vigilância do estado desses motores ao longo do tempo. Na presente invenção, há um interesse mais preciso nos cárteres de ventoinha; é lembrado que em um tal contexto, uma ventoinha é de uma maneira geral uma hélice múltipla carenada, que pode ser montada na parte da frente ou então na parte de trás dos reatores, e cuja função é contribuir para o aumento do impulso gerado pelo reator, acelerando para isso a grande massa de ar que a atravessa antes da ejeção dessa última na atmosfera.
[0003] Em certos motores de aeronaves, os cárteres de ventoinha, e notadamente os cárteres desprovidos de painéis acústicos, são submetidos em permanência a impactos de corpos estranhos de tamanho bastante variável; tais corpos são, por exemplo, areia, pedras de granizo, seixos, pássaros... Tais impactos provocam uma diminuição local da espessura do cárter, o que apresenta o risco de afetar a capacidade de retenção desse último.
[0004] Esses defeitos são na maior parte das vezes constatados sob a asa da aeronave, por ocasião de inspeções antes de decolagem, ou por ocasião de visitas regulares com desmontagem de motor em oficina de manutenção.
PLANO DE FUNDO TECNOLÓGICO DA INVENÇÃO
[0005] Os cárteres de ventoinha podem ser realizados em diferentes materiais, por exemplo, feitos de aço, feitos de compósito. Eles são com frequência realizados em alumínio. Consertos dos defeitos criados pelos impactos mencionados foram considerados por métodos de soldadura; mas os processos clássicos por soldadura, conhecidos sob o acrônimo TIG, foram considerados para recarregar esses impactos, mas os processos clássicos (TIG) não dão resultados satisfatórios, notadamente nos cárteres feitos de alumínio. Tais consertos não sendo aplicáveis, foi-se levado, quando os impactos eram de grandes dimensões, a substituir o cárter completo, ou à desmontagem do motor.
[0006] Uma alternativa para a substituição completa do cárter reside na obtenção de uma validação técnica que se traduz por uma derrogação administrativa, dita CDR, para poder continuar a utilizar os cárteres impactados, eventualmente depois de ter realizado leves retoques nos defeitos observados. No entanto, com o envelhecimento da frota e o número crescente de motores em atividade, esses defeitos recorrentes levam a pedidos de validação técnica cada vez mais numerosos, e atrasos induzidos na recolocação em serviço das peças que são objeto dos defeitos observados.
[0007] Em consequência disso, a fim de acelerar o tratamento desse tipo de defeitos, critérios de aceitabilidade foram introduzidos na documentação técnica. Existem assim doravante critérios de aceitação dos defeitos evocados que permitem que um controlador decida rapidamente sobre a nocividade dos defeitos sem necessariamente requerer uma derrogação. Esses critérios de aceitação foram estabelecidos com base nas constatações em diferentes cárteres e em leis empíricas que permitem estatuir sobre a capacidade de retenção do cárter em função de sua espessura residual.
[0008] Esses critérios de aceitação se apresentam sob a forma de trinômios de dimensões que caracterizam os defeitos admissíveis; um primeiro valor desse trinômio é relativo a uma profundidade máxima admissível, um segundo valor é relativo a um comprimento máximo admissível, e um terceiro valor é relativo a uma distância mínima a observar entre dois defeitos, notadamente dois defeitos ligados a um impacto. Assim, por exemplo, para uma zona a montante de um cárter, se um controlador detecta um impacto de uma profundidade de 0,1524 mm (milímetros), ele tem conhecimento do fato, pela existência de um trinômio associado a essa profundidade, que o defeito considerado não deve apresentar um comprimento superior a 25,4 mm, e que nenhum outro defeito deve estar presente a uma distância inferior a 3,048 mm.
[0009] Infelizmente, esses critérios de aceitação só permitem aceitar um número limitado de defeitos, devido à necessidade de dispor de valores de referência comparáveis, e não impedem, portanto, o aumento do número de validações solicitadas; seria preciso, para corrigir esse problema, aceitar introduzir constantemente novos critérios de aceitação a cada novo defeito constatado, o que não constitui uma solução viável a longo prazo. Além disso, considerando o número de trinômios de valores já presentes disponíveis, esse método de inspeção pode se revelar bastante pesado e complexo para os controladores.
DESCRIÇÃO GERAL DA INVENÇÃO
[0010] O objeto da invenção oferece uma solução para os problemas que acabam de ser expostos propondo para isso um processo de inspeção simplificado, que torna a tarefa mais fácil para os controladores; a invenção visa avaliar de maneira simples a nocividade dos impactos observados a fim de acelerar o tratamento desses defeitos. Para fazer isso, a presente invenção propõe a utilização de ferramentas de inspeção simples, que não necessitam de formação especial para sua utilização, que permitem essencialmente se liberar de determinar as distâncias entre os diferentes impactos ao mesmo tempo em que permitem estatuir rapidamente sobre a aceitação ou não desses defeitos em relação à capacidade de retenção do cárter de ventoinha.
[0011] A invenção se refere, portanto, essencialmente a um processo de inspeção de impactos presentes em uma face interna de cárter de ventoinha, o dito processo sendo caracterizado pelo fato de que ele compreende as diferentes etapas que consistem em: localizar um primeiro impacto presente na face interna do cárter de ventoinha; delimitar uma superfície de inspeção que compreende o dito primeiro impacto; localizar os diferentes impactos presentes na superfície de inspeção delimitada, os ditos diferentes impactos localizados formando um conjunto de impactos a considerar; medir, para cada impacto a considerar, a profundidade e o comprimento do dito impacto; para cada impacto a considerar, determinar um valor de taxa de nocividade, com o auxílio de pelo menos um ábaco que coloca em relação a profundidade e o comprimento de cada impacto a considerar com uma taxa de nocividade; determinar, para a superfície de inspeção que compreende o primeiro impacto, um valor de taxa de nocividade total adicionado para isso a taxa de nocividade determinada para cada impacto a considerar.
[0012] Além das características principais que acabam de ser mencionadas no parágrafo precedente, o processo de acordo com a invenção pode apresentar uma ou várias características complementares entre as seguintes, consideradas individualmente ou de acordo com todas as combinações tecnicamente possíveis: a etapa que consiste em delimitar uma superfície de inspeção que contém o primeiro impacto é realizada com o auxílio de uma máscara. a máscara tem uma forma retangular. as dimensões da máscara dependem da localização da superfície de inspeção, uma primeira máscara de primeiras dimensões sendo utilizada para uma zona a montante do cárter, e/ou uma segunda máscara de segundas dimensões sendo utilizada para uma zona abrasível do cárter, e/ou uma terceira máscara de terceiras dimensões podendo ser utilizada para uma zona a jusante do cárter. a primeira máscara tem uma forma retangular, com comprimento de 71 milímetros mais ou menos dez por cento, vantajosamente de 71 milímetros, e com largura de 20 milímetros mais ou menos dez por cento, vantajosamente de 20 milímetros, e/ou a terceira máscara tem uma forma quadrada, com lado de 250 milímetros mais ou menos dez por cento, vantajosamente de 250 milímetros. a máscara tem uma forma retangular que tem as características seguintes: um primeiro lado da máscara tem uma dimensão compreendida entre um quinto da corda das pás do cárter e o comprimento de corda das ditas pás; um segundo lado da máscara tem uma dimensão compreendida entre um quinto da corda das ditas pás e a altura da lâmina das ditas pás.
[0013] Essas dimensões são determinadas empiricamente em função da zona considerada do cárter e a partir do esquema de fragmentação das pás que determina a forma e as dimensões das zonas de impacto dos fragmentos. O esquema de fragmentação das pás é próprio a cada tecnologia de pá (pás com rebordo, pás com nadadeiras, pás de larga corda, ...). cada máscara é associada a um ábaco específico utilizado para determinar uma taxa de nocividade a partir das informações de profundidade e de comprimento de cada impacto a considerar. a etapa que consiste em delimitar uma superfície de inspeção que contém o primeiro impacto é realizada com o auxílio de apalpadores e de um computador associado. cada ábaco coloca em relação um valor medido da profundidade do impacto a considerar e uma faixa de valores que compreende um valor medido do comprimento do impacto a considerar com uma taxa de nocividade. a faixa de valores que compreende o valor medido do comprimento do impacto a considerar tem uma amplitude de 5 milímetros pelo menos para impactos que apresentam um comprimento inferior a 30 milímetros. o processo compreende a etapa suplementar que consiste em, antes da etapa de medição, excluir do conjunto de impactos a considerar os impactos que têm uma profundidade inferior a 0,1 milímetro.
[0014] A invenção e suas diferentes aplicações serão melhor compreendidas com a leitura da descrição que se segue e com o exame das figuras que a acompanham.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0015] As figuras só são apresentadas a título indicativo e de nenhuma forma limitativo da invenção. As figuras mostram: Na figura 1, uma representação esquemática de um exemplo de cárter de ventoinha no qual pode ser executado o processo de acordo com a invenção; Na figura 2, um diagrama que ilustra um exemplo de execução do processo de acordo com a invenção; Na figura 3, um primeiro exemplo de ábaco suscetível de ser utilizado em um exemplo de execução do processo de acordo com a invenção; Na figura 4, um segundo exemplo de ábaco suscetível de ser utilizado em um exemplo de execução do processo de acordo com a invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DE PELO MENOS UM MODO DE REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO
[0016] Exceto precisão em contrário, um mesmo elemento que aparece em figuras diferentes apresenta uma referência única.
[0017] Na figura 1, foi representado um cárter de ventoinha 100, que é tipicamente feito de alumínio. Uma pluralidade de pás, não representadas, são habitualmente dispostas formando assim um disco no interior do cárter 100.
[0018] O cárter 100 compreende uma face interna 104, da qual uma parte central 101 apresenta uma zona abrasível 105. Na prática, a zona abrasível 105 é disposta em frente às pás; sua função é limitar a deterioração do cárter quando as pás se atritam ligeiramente sobre a face interna 104.
[0019] De um lado e de outro da zona abrasível são encontradas respectivamente uma zona a montante 101, que é a primeira zona encontrada pelo ar que entra dentro do cárter 100, e uma zona a jusante 103, que é a zona atravessada pelo ar uma vez que esse último foi acelerado pelas pás em movimento.
[0020] A figura 2 é um diagrama que ilustra um exemplo de execução do processo de acordo com a invenção.
[0021] Nessa figura, foram representadas as etapas sucessivas a observar para o exemplo de execução considerado do processo de acordo com a invenção. São distinguidas assim, sucessivamente: uma primeira etapa 201, dita etapa de localização de um primeiro impacto I1 (visível na figura 1), na face interna 104 do cárter. Essa localização é vantajosamente realizada de maneira visual por um controlador. Em um modo aperfeiçoado do processo de acordo com a invenção, é possível utilizar sensores de tipo apalpador para localizar o primeiro impacto; mas a solução visual, devido a sua simplicidade de execução, é vantajosa. Vantajosamente, o primeiro impacto só é retido se ele apresenta uma profundidade superior a 0,1 milímetro; uma segunda etapa 202, dita etapa de determinação de uma superfície de inspeção 106 (visível na figura 1), na qual é determinada uma superfície fechada da face interna 104, superfície fechada na qual se encontra o primeiro impacto, e na qual o controlador vai medir uma taxa de nocividade total. A taxa de nocividade é a grandeza que vai permitir determinar se o conjunto dos impactos detectados na zona sensível é considerado como tendo deteriorado demais o cárter considerado para que esse último possa continuar a ser utilizado, quer dizer que sua capacidade de retenção, ao nível da superfície de inspeção, não reduziu a capacidade de retenção do cárter 100 de maneira redibitória.
[0022] A superfície fechada escolhida é determinada essencialmente em função dos fragmentos de pá suscetíveis de impactar a face interna 104 do cárter 100 quando esses últimos se quebram.
[0023] Uma ferramenta é utilizada para delimitar a superfície de inspeção. Vantajosamente, na invenção, é proposta a utilização de uma máscara para delimitar a superfície de inspeção; uma máscara sendo simplesmente um elemento material, por exemplo, feito de papelão, ou feito de matéria plástica, no qual foi feita uma abertura que constitui a forma e as dimensões da máscara, e em consequência disso a forma e as dimensões da superfície de inspeção. Em exemplos de execução mais elaborados, mas menos simples de execução, a superfície de inspeção é delimitada utilizando-se para isso um computador que gerencia o deslocamento de apalpadores na superfície de inspeção memorizada pelo computador.
[0024] Sob perda de pá, quer dizer quando uma pá se solta, o cárter é solicitado diferentemente de acordo com as zonas estudadas. De fato, por ocasião de uma perda de pá, a lâmina se fragmenta em vários pedaços de tamanhos e de massas diferentes que vão em seguida impactar o cárter com velocidades variáveis de acordo com a zona (zona a jusante, zona a montante, zona abrasível). Assim, a superfície de inspeção apresenta vantajosamente uma forma e/ou dimensões que são variáveis em função da zona considerada.
[0025] Em modos de execução vantajosos da invenção em um motor CFM56- 7B, é escolhida para a zona a montante uma máscara de abertura retangular com dimensão de 20 milímetros de largura e de 71 milímetros de comprimento, e para a zona a jusante uma máscara de forma quadrada com lado de 250 milímetros.
[0026] O controlador procura, graças à máscara, uma superfície crítica. Essa superfície crítica corresponde àquela que compreende um máximo de impactos nocivos que podem entrar na janela. Por impacto nocivo, são designados tipicamente os impactos dos quais a profundidade é superior a 0,1 milímetro. O inspetor será assim levado a repetir as operações de inspeção para todas as combinações de impactos possíveis. uma terceira etapa 203 no decorrer da qual o controlador localiza diferentes impactos Ii (visíveis na figura 1) presentes na superfície de inspeção 106. uma quarta etapa 204 no decorrer da qual o controlador mede a profundidade e o comprimento de cada impacto, vantajosamente de cada impacto nocivo, da superfície de inspeção delimitada pela máscara. uma quinta etapa 205 na qual o controlador transfere as informações de medição para um ábaco apropriado. Vantajosamente, é definido, na invenção, um ábaco por zona de cárter (zona a montante, zona a jusante, zona abrasível) é proposto. A figura 3 mostra um exemplo vantajoso de ábaco 300 utilizado para os controles na zona a montante do cárter de ventoinha 100, como valores funcionais, e a figura 4 mostra um exemplo vantajoso de ábaco 400 utilizado para os controles na zona a jusante do cárter de ventoinha 100, com valores funcionais. Assim vantajosamente, no processo de inspeção de acordo com a invenção, associa-se de maneira biunívoca uma máscara e um ábaco para realizar os controles.
[0027] Os ábacos propostos de acordo com a invenção são organizados da maneira seguinte: em abscissa, são encontrados os valores medidos das profundidades dos impactos; em ordenada, é encontrada uma porcentagem de nocividade de cada impacto considerado na superfície de inspeção; diferentes curvas, porções de reta nos exemplos representados, asseguram a colocação em relação entre uma profundidade de impacto e uma porcentagem de nocividade associada a esse impacto. As curvas são elaboradas para cada comprimento de impacto observado. Vantajosamente, a fim de limitar o número de curvas, cada curva do ábaco é representativa de uma faixa de valores de comprimento de impacto medido.
[0028] Esses ábacos são projetados a partir de uma população representativa, tipicamente noventa por cento dos defeitos constatados, escolhida em uma distribuição estatística dos defeitos em função de seus comprimentos. Procura-se cobrir um máximo de pares (profundidade; comprimento) dessa população representativa com o auxílio de um número mínimo de curvas. Essas curvas são em seguida otimizadas por consideração de retorno de experiência dos inspetores e de fenômenos tais como a erosão. - uma sexta etapa 206 na qual o controlador explora os ábacos para determinar um valor de nocividade total para a superfície de inspeção a considerar.
[0029] A utilização dos ábacos por um controlador é a seguinte: uma vez que ele determinou a superfície de inspeção, ele se refere, para o primeiro impacto I1 da superfície de inspeção, ao eixo das abscissas ao nível do qual ele transfere o valor I1(X) de profundidade medida, 0,8 milímetro no exemplo ilustrado na figura 3. Ele procura em seguida entre as curvas do ábaco, qual é a curva que corresponde ao comprimento medido para o impacto considerado. No exemplo representado, é considerado que o comprimento do primeiro impacto I1 é de 3 milímetros. Ele projeta então a abscissa I1(X) sobre a curva considerada para obter um ponto P1 do ábaco. Lendo-se, no eixo das ordenadas, o valor da ordenada I1(Y), obtém-se assim o valor da taxa de nocividade para o primeiro ponto considerado. No exemplo representado, esse valor é de 40 por cento. A operação é repetida para o conjunto dos pontos de impacto localizados na zona de inspeção no decorrer da etapa 203. Somando-se os diferentes valores de taxa de nocividade obtidos para cada um dos pontos de impacto a considerar, obtém-se o valor de nocividade total para a superfície de inspeção considerada. Se esse valor é superior a cem por cento, é considerado que o cárter 100 não pode ser utilizado no estado.
[0030] Será notado que os ábacos das figuras 3 e 4 foram abatidos para só levar em consideração os impactos que têm uma profundidade superior a 0,1 mm. Considerando somente esses impactos, uma diminuição significativa do tempo de inspeção é obtida.
[0031] O método de inspeção de acordo com a invenção revela as vantagens maiores seguintes: - número grande de defeitos cobertos:
[0032] O número de defeitos cobertos por essa inspeção é consideravelmente aumentado em relação à utilização dos critérios atuais. - diminuição do tempo de inspeção:
[0033] No lugar de levantar três parâmetros por impactos (comprimento, profundidade e distância entre defeitos) o controlador não levanta mais do que dois; o terceiro parâmetro é substituído pela utilização da máscara ou de um meio equivalente. Além disso, a consideração somente das profundidades de impacto superiores a 0.1 mm diminui o número de impactos controlados pelo menos por dois em relação aos métodos utilizados no estado da técnica. - flexibilidade do meio e facilidade de execução:
[0034] A simplicidade e o pequeno volume das ferramentas máscara-ábaco tornam possível o desenvolvimento das mesmas em todas as oficinas de manutenção e permitem também as inspeções sob a asa, o que é uma vantagem não desprezável.
[0035] Em um modo de execução especial da invenção, é prevista a utilização de meios de controle que utilizam um meio de medição (tipo apalpador) acoplado a um software de cálculo da nocividade dos defeitos (programado com o auxílio dos ábacos). Se esse modo de execução é mais custoso e mais volumoso para executar do que o modo de execução que utiliza as máscaras, ele permanece uma possibilidade de execução do processo de acordo com a invenção.

Claims (10)

1. Processo de inspeção de impactos (Ii) presentes em uma face interna (104) de cárter (100) de ventoinha, o dito processo sendo caracterizadopelo fato de que compreende as diferentes etapas que consistem em: localizar (201) um primeiro impacto (I1) presente na face interna (104) do cárter (100) de ventoinha; delimitar (202) uma superfície de inspeção (106) que compreende o dito primeiro impacto (I1); localizar (203) os diferentes impactos (Ii) presentes na superfície de inspeção (106) delimitada, os ditos diferentes impactos localizados formando um conjunto de impactos a considerar; medir (204), para cada impacto (Ii) a considerar, a profundidade e o comprimento do dito impacto (Ii); para cada impacto (Ii) a considerar, determinar (205) um valor de taxa de nocividade, com o auxílio de pelo menos um ábaco (300; 400) que coloca em relação a profundidade e o comprimento de cada impacto a considerar com uma taxa de nocividade; determinar (206), para a superfície de inspeção (106) que compreende o primeiro impacto (I1), um valor de taxa de nocividade total adicionando para isso a taxa de nocividade determinada para cada impacto (Ii) a considerar.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a etapa que consiste em delimitar (202) a superfície de inspeção (106) que contém o primeiro impacto é realizada com o auxílio de uma máscara.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que a máscara tem uma forma retangular e apresenta as características seguintes: um primeiro lado da máscara tem uma dimensão compreendida entre o quinto da corda das pás do cárter e o comprimento de corda das ditas pás; um segundo lado da máscara tem uma dimensão compreendida entre o quinto da corda das ditas pás e a altura da lâmina das ditas pás.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizadopelo fato de que as dimensões da máscara dependem da localização da superfície de inspeção, uma primeira máscara de primeiras dimensões sendo utilizada para uma zona a montante (102) do cárter, e/ou uma segunda máscara de segundas dimensões sendo utilizada para uma zona abrasível (105) do cárter, e/ou uma terceira máscara de terceiras dimensões sendo utilizada para uma zona a jusante (103) do cárter.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que a primeira máscara tem uma forma retangular, com comprimento de 71 milímetros mais ou menos em dez por cento, notadamente de 71 milímetros, e com largura de 20 milímetros mais ou menos em dez por cento, notadamente de 20 milímetros, e/ou a terceira máscara tem uma forma quadrada, com lado de 250 milímetros mais ou menos em dez por cento, notadamente de 250 milímetros.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de que cada máscara é associada a um ábaco específico utilizado para determinar uma taxa de nocividade a partir das informações de profundidade e de comprimento de cada impacto a considerar.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a etapa que consiste em delimitar (202) a superfície de inspeção (106) que contém o primeiro impacto (I1) é realizada com o auxílio de apalpadores e de um computador associado.
8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizadopelo fato de que cada ábaco (300, 400) coloca em relação um valor medido da profundidade do impacto a considerar e uma faixa de valores que compreende um valor medido do comprimento do impacto a considerar com uma taxa de nocividade.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de que a faixa de valores que compreende o valor medido do comprimento do impacto a considerar tem uma amplitude de 5 milímetros pelo menos para impactos que apresentam um comprimento inferior a 30 milímetros.
10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa suplementar que consiste em, antes da etapa de medição, excluir do conjunto de impactos a considerar os impactos que têm uma profundidade inferior a 0,1 milímetro.
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