Redução de vibrações e supressão de shimmy de trens de pouso por designação de modos via pseudo realimentação

Abstract

Shimmy em trens de pouso é uma vibração autoexcitada e instável que deve ser evitada devido ao seu potencial catastrófico, gerando falhas estruturais ou mudança da trajetória de aeronaves durante pousos e decolagens. Além de atender diferentes requisitos de projeto, a especificação preliminar de um trem de pouso deve também implicar em dinâmica livre de shimmy. No entanto, comumente as equipes de engenharia precisam atualizar especificações iniciais, especialmente alterando distribuição de rigidez e amortecimento, para assegura o projeto de um sistema estável. Neste sentido, o presente trabalho apresenta uma metodologia de projeto de trens de pouso baseada em designação de parâmetros modais. Em particular, a partir de uma especificação preliminar das propriedades mecânicas, a abordagem proposta permite calcular incrementos ou decrementos de rigidez e amortecimento locais do trem de pouso para se obter um modo de vibrar de interesse, além de frequência natural e fator de amortecimento, previamente especificados pelo analista. Assim, a estratégia permite redefinir propriedades mecânicas e, com isto, melhorar resposta vibratória e também tornar estável um trem de pouso em projeto. Os resultados demonstram que a metodologia é conveniente e prática para o projeto deste tipo de sistema.

Shimmy in landing gears is a self-excited and unstable vibration to be avoid due to its catastrophic potential, which can generate structural failures or change aircraft trajectory during the landing. The landing gear design must consider this phenomenon to design a shimmy free landing gear. However, usually engineers need to update a preliminary specification, mainly to change stiffness and damping spatial distribution to obtain a final stable final system. In this context, the present work introduces a new approach to design landing gears based on the modal parameters assignment. In particular, based on a preliminary design on the mechanical properties, the proposed approach allows one to compute increment of stiffness and damping coefficient to obtain a desired vibration mode, besides natural frequency and damping rations previously define by an analyst. The proposed strategy allows one to redesign the mechanical properties to improve vibration responses and stabilize the system. Numerical and experimental results demonstrate that the proposed approach is convenient and easy to be applied for designing this type of system.