Análise de pistas de aeroportos sob carga de impacto : estudo do pouso em pavimento semirrígido considerando grandes aeronaves

Abstract

Resumo: Este trabalho trata de análises estáticas e dinâmicas do contato pneu-pavimento de aeronaves comerciais de transporte de passageiros, realizadas por meio de um estudo numérico em elementos finitos. O objetivo do presente trabalho é estudar as tensões e deflexões provocadas pelas aeronaves no pavimento visando processos de falha que possam provocar danos no pavimento. Para isso, foram consideradas as aeronaves de grande porte A380 e B747-8 e outras duas aeronaves regulares, o A340-600 e B777-300, considerando uma estrutura de pavimento semirrígida. Para a análise dinâmica, foram levados em consideração os parâmetros de rigidez e amortecimento do trem de pouso principal das aeronaves, simplificado através de um sistema massa-mola-amortecedor de um grau de liberdade, onde apenas um pneu foi considerado. A frenagem destas aeronaves também foi considerada, visando definir melhor as tensões produzidas. Materiais isotrópicos com comportamento elástico linear foram considerados para o pavimento aeroportuário, para o pneu e para o carregamento, no modelo dinâmico. O pavimento foi modelado como uma estrutura do tipo multicamadas e considerou-se ainda, no modelo dinâmico, um amortecimento viscoso aplicado aos materiais das camadas. Os resultados obtidos para ambas as análises (estática e dinâmica) foram comparados entre si, onde se pode observar que, para a análise estática, a aeronave Airbus A340-600 produz a maior deflexão (deslocamento vertical) e tensão no pavimento aeroportuário em estudo. Por outro lado, as aeronaves que menos provocam dano ao pavimento na análise estática são o A380 e o B747-8 com resultados muito próximos. Para a análise dinâmica, as aeronaves mais danosas ao pavimento são o B747-8, que apresenta o menor amortecimento do trem de pouso principal e maior velocidade de pouso dentre as aeronaves deste estudo, e o A340-600, seguidos pelo B777-300 e o A380, com resultados próximos. Os resultados dinâmicos se mostraram mais críticos ao pavimento do que os estáticos em todos os quesitos analisados nas condições de modelagem analisadas.

Abstract: This work deals with static and dynamic analyzes of the tire-pavement contact of commercial passenger transport aircraft, carried out through a numerical study in finite elements. The objective of the present work is to study the stresses and deflections caused by aircraft on the pavement, aiming at failure processes that can cause damage to the pavement. For this, the A380 and B747-8 large aircrafts and two other regular aircrafts, the A340-600 and B777-300, were considered, considering a semirigid pavement structure. For the dynamic analysis, the stiffness and damping parameters of the main landing gear of the aircraft were taken into account, simplified through a mass-spring-damper system with a one degree of freedom, where only one tire was considered. The braking of these aircraft was also considered, in order to better define the stresses produced. Isotropic materials with linear elastic behavior were considered for the airport pavement, for the tire and for loading, in the dynamic model. The pavement was modeled as a multilayer structure and the dynamic model also considered viscous damping applied to layer materials. The results obtained for both analyzes (static and dynamic) were compared with each other, where it can be seen that, for the static analysis, the Airbus A340-600 aircraft produces the greatest deflection (vertical displacement) and tension to the airport pavement under study. On the other hand, the aircraft that least cause damage to the pavement in the static analysis are the A380 and the B747-8 with very close results. For dynamic analysis, the most damaging aircraft to the pavement are the B747-8, which has the lowest damping of the main landing gear and the highest landing speed among the study aircraft, and the A340-600, followed by the B777-300 and the A380, with close results. The dynamic results proved to be more critical to the pavement than the static results in all the analyzed items in the modeling conditions analyzed.