Bases de Movimento de Simuladores de Voo: Hidráulico vs Elétrico — Comparação Completa

Sistemas de movimento elétricos estão em operação há aproximadamente dez a quinze anos. Durante esse tempo, vários foram substituídos por sistemas hidráulicos para muitas aplicações de suporte de peso morto. O número e tipo de componentes em projetos de atuadores elétricos é uma grande preocupação. Os projetos primários atuais usam mecanismos de fuso de avanço, fuso de esferas ou fuso de rolos. Todos estes utilizam uma multiplicidade de componentes para efetuar o movimento rotativo para linear. Combinações de múltiplos rolos planetários, um grande número de esferas de rolamento e fusos de avanço desgastados compõem as características de design para os vários mecanismos. Todos estes precisam de quantidades adequadas e tipicamente generosas de lubrificação. Além disso, em altas velocidades, os projetos de fuso de rolos e fuso de esferas resultam em ruído significativo emanando do número de peças móveis carregadas, a menos que medidas significativas sejam tomadas para amortecer o ruído inerente. Desgaste de componentes é uma grande preocupação. A combinação de múltiplas peças mecânicas pequenas e pesadamente carregadas é uma receita para contato metal-metal e desgaste. Esses projetos, embora inteligentes, não são "simples" em sua abordagem para converter movimento rotativo em tradução linear.

Instalação

Sistemas elétricos requerem altas tensões levadas aos atuadores do sistema de plataforma de movimento, dentro do espaço de pessoal. Precauções especiais precisam ser tomadas para garantir que tais sistemas sejam seguros e atendam a requisitos nacionais e de código. Sistemas hidráulicos, no entanto, requerem apenas que o serviço de alta tensão seja levado ao local remoto da HPU (Unidade de Potência Hidráulica). É comum a HPU hidráulica ser localizada em local remoto sob controle rigoroso. Portanto, apenas baixas tensões de controle são necessárias na plataforma de movimento diretamente.

Sistemas hidráulicos requerem mangueiras pressurizadas ligadas a cada um dos atuadores sob controle de servoválvula. Tipicamente, pressões de sistema entre 1000 psig e 1500 psig são usadas. Essas pressões são facilmente e seguramente manipuladas por mangueiras de trama de dois fios comumente classificadas para pressões acima de 3000 psi. Vazamentos são virtualmente coisa do passado com configurações modernas de conexões SAE O-ring, JIC e outras. Similarmente, óleos hidráulicos podem ser substituídos por óleos minerais "grau alimentício" em situações onde requerido. A representação de sistemas hidráulicos modernos de alto desempenho sendo comparáveis aos usados em equipamentos comerciais e industriais é enganosa. Sistemas hidráulicos modernos não têm os problemas de vazamento e ruptura associados a equipamentos de implemento de baixo custo.

Simplicidade / Complexidade

Sistemas hidráulicos são bastante simples: atuadores, servoválvulas, controlador e computador. Atuadores hidráulicos são projetados para absorver a energia total do sistema, em caso de condições de "pior caso" de velocidade excessiva. Isso é realizado via uso de amortecedores embutidos em ambas as extremidades do curso do atuador. Essa característica de design de cilindro muito simples é incorporada no cilindro para proteger contra todas as falhas de controle, elétricas e hidráulicas. Essencialmente, quando qualquer condição de falha ocorre — computador, controlador, elétrica, servoválvula e até erro do operador — os amortecedores embutidos nos cilindros protegerão tanto a plataforma de movimento quanto a carga útil de danos.

Sistemas elétricos, por outro lado, tipicamente dependem de uma combinação de "chaves" e lógica de controle para proteger o sistema. Muitos sistemas elétricos dependem de um sistema de "frenagem" para parar violentamente o movimento. Embora esses possam ser eficazes em sua implementação, programação e complexidade adicional resultam em custo instalado muito maior e potencial para falha do sistema que pode resultar em danos à plataforma de movimento ou carga útil. Deve-se notar que se todos esses sistemas de backup elétricos falharem, o atuador simplesmente baterá em um dos batentes duros com travamento instantâneo do atuador. Isso é tipicamente um travamento que requer meios mecânicos para desbloquear, a menos que sistemas e equipamentos mais complicados sejam adicionados para limitar a desaceleração a limites razoáveis.

Manutenção

Sistemas hidráulicos tipicamente requerem manutenção aproximadamente a cada 1000 horas de operação. Isso geralmente equivale a verificar o filtro da HPU, lubrificação (dependendo do fabricante) e limpeza geral e verificação de respostas de desempenho. Essas verificações de sistema "baixa tecnologia" são bastante fáceis de manter com técnicas e pessoal de manutenção padrão. Tais sistemas estão em operação há muitos anos com manutenção mínima.

Sistemas elétricos, por outro lado, tipicamente requerem lubrificação aproximadamente a cada 80 horas de operação, junto com verificação de fiação de energia e uma multiplicidade de chaves de fim de curso, verificação de lógica de controle e verificações operacionais de encoder/resolver. Sua confiabilidade é preditada no funcionamento adequado de uma combinação de componentes arranjados em uma disposição "em série". Qualquer um dos componentes monitorados resultará no sistema sendo paralisado, aumentando tempo de inatividade e sua despesa associada.

Ruído Operacional

Atuadores hidráulicos utilizados no espaço do equipamento são extremamente silenciosos com níveis sonoros abaixo de 50 dBA. De importância significativa é a questão do ruído do sistema hidráulico associado à HPU. Isso é tipicamente abordado localizando-a remotamente da plataforma de movimento. Isso é vantajoso por duas razões principais: ruído reduzido, e rejeição de calor controlada e reduzida.

Sistemas de plataforma de movimento elétricos podem ser barulhentos devido às muitas peças móveis pequenas nos atuadores como resultado de seu design particular. Existe um som significativo de "corrida" que é muito distinto e pode ou não interferir com o conteúdo programado no convés móvel. Isso pode ser de particular preocupação em aplicações de "simulação de voo".

Por J.F. Samicola e G.P. Kokalis