Redes de sensores inteligentes podem cortar custos de manutenção, tempo de inatividade

Aeronaves e espaçonaves são veículos complexos cuja manutenção requer inspeções manuais demoradas e caras. Mas um conjunto de novas tecnologias, como redes de sensores e atuadores, pode permitir o Structural Health Monitoring (SHM), um método revolucionário para avaliar automaticamente a integridade do setor aeroespacial e de outras estruturas complexas. Como essas tecnologias estão ganhando atenção significativa da indústria, um novo grupo aeroespacial internacional foi lançado para promover a cooperação de toda a indústria no uso e desenvolvimento de SHM.

"Estamos falando sobre a construção de um sistema nervoso para aeronaves", disse Fu-Kuo Chang, professor de aeronáutica e astronáutica da Universidade de Stanford e presidente do Structural Health Monitoring - Aerospace Industry Steering Committee (SHM-AISC). "As tecnologias SHM podem fornecer aos profissionais de manutenção informações sobre o que está acontecendo na estrutura de uma aeronave sempre que necessário, assim como fazemos em nossos próprios corpos."

O SHM tem o potencial de substituir as inspeções manuais, reduzindo assim a mão de obra e o tempo de inatividade do avião para manutenção.

"O SHM foi identificado como um dos principais impulsionadores do Airbus para possibilitar a filosofia de 'Estrutura Inteligente'", disse Holger Speckmann, o ponto focal da Tecnologia SHM no fabricante europeu de aviões Airbus. "O SHM levará a uma redução dos custos diretos de manutenção, maior disponibilidade e abordagens de design inovadoras, o que trará um enorme benefício para nossos clientes de acordo com o desempenho de sua frota"

Acrescenta John C. Coles, gerente de suporte e serviços do 787 da Boeing Commercial Airplanes:"Vemos o SHM como uma das tecnologias emergentes que podem fornecer melhorias significativas na eficiência operacional das companhias aéreas. Essas melhorias seriam em grande parte na capacidade de definir o escopo imediatamente extensão do dano visível com o equipamento de bordo, eliminando o tempo para localizar e empregar o equipamento de inspeção não destrutiva e encurtando o tempo necessário para planejar um reparo. "

O SHM-AISC
O SHM-AISC realizou sua primeira reunião em Stanford em 7 de novembro de 2006, durante a qual os membros concordaram com um estatuto e confirmaram um conselho de administração. Chang foi eleito primeiro presidente.

O conselho de administração internacional é composto por representantes das principais indústrias aeroespaciais de todo o mundo (Airbus, Boeing, EADS, Embraer, Honeywell, BAE Systems), agências reguladoras dos Estados Unidos e Europa (FAA / EASA), agências governamentais (US Air Force , Exército dos EUA e NASA) e instituições de pesquisa e desenvolvimento (Sandia National Labs, Stanford University).

O objetivo do SHM-AISC é formular uma visão coletiva sobre o caminho a seguir para a prática da Monitorização da Saúde Estrutural (SHM) e o seu impacto na gestão da saúde estrutural. O grupo traçará um curso para implementar a tecnologia de maneira eficiente e eficaz em uma ampla variedade de aplicações aeroespaciais comerciais e militares. Isso será alcançado por meio do desenvolvimento de padrões, procedimentos, processos e diretrizes para implementação e certificação. A missão do SHM-AISC é fornecer uma abordagem para padronizar os requisitos de integração e certificação para SHM de estruturas aeroespaciais, que incluirá maturação, manutenção, capacidade de suporte, atualizações e expansão do sistema.

Nas próximas semanas, o comitê estabelecerá grupos de trabalho para enfocar nas tarefas detalhadas necessárias para cumprir essa visão. Organizações privadas e governamentais mais pertinentes serão convidadas para servir nos grupos de trabalho. O primeiro grupo de trabalho - Aviação Comercial - será estabelecido no início de 2007 e espera produzir minutas de padrões nos próximos dois anos.

Sobre a tecnologia SHM
SHM é uma nova tecnologia aeroespacial que está cada vez mais sendo avaliada pela indústria e pelo governo como um método potencial para reduzir custos operacionais e possivelmente melhorar a segurança e a confiabilidade das estruturas dos veículos aeroespaciais. O núcleo da tecnologia SHM é o desenvolvimento de sistemas autossuficientes usando redes integradas e distribuídas de sensores-atuadores como parte das estratégias gerais de gerenciamento da saúde do veículo. A abordagem SHM pode fornecer monitoramento contínuo, inspeção e detecção de danos em estruturas com envolvimento humano mínimo.

O objetivo do SHM não é apenas detectar a presença e extensão dos defeitos estruturais, mas também determinar os efeitos do uso estrutural e fornecer uma indicação precoce de danos físicos. Os primeiros avisos fornecidos por um sistema SHM podem, então, apoiar estratégias corretivas antes que danos estruturais emergentes possam afetar a segurança de vôo. A mesma tecnologia também pode ser usada para aprimorar o projeto de futuras estruturas de aeronaves.

A NASA começou a implementar o SHM no programa do ônibus espacial após a perda do ônibus espacial Columbia em 2002, diz William Prosser, um cientista sênior da NASA.

"O dano por impacto ao sistema de proteção térmica destacou a necessidade de sistemas SHM a bordo", diz Prosser. "Em resposta, um sistema de detecção de impacto de ponta de asa foi instalado em todos os ônibus espaciais e monitorado em todos os voos. Sistemas semelhantes estão sendo considerados para a Estação Espacial Internacional e futuros veículos espaciais."

A Força Aérea também pretende adotar o SHM em um veículo de lançamento reutilizável conhecido como Veículo de Operações Espaciais. "Um sistema automatizado poderia avaliar a saúde de toda a estrutura dentro de horas de uma missão concluída e recertificar a estrutura para o vôo", disse Mark M. Derriso, líder da equipe de avaliação de saúde estrutural do Diretório de Veículos Aéreos do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea. Esse tempo de resposta otimizado, por sua vez, reduziria os custos de lançamento do veículo.

Durante o terceiro Workshop Europeu sobre Monitoramento Estrutural de Saúde (realizado em Granada, Espanha, em julho de 2006), representantes do governo e da indústria expressaram a necessidade de criar políticas e procedimentos para toda a indústria para a padronização e implementação de tecnologias SHM. Em resposta a esse consenso, os participantes do workshop pediram a Chang para criar o SHM-AISC.

"O SHM é um desenvolvimento oportuno porque os custos associados à manutenção e vigilância crescentes de infraestruturas antigas estão aumentando a uma taxa inesperada", disse Dennis Roach, um distinto membro da equipe técnica do Centro de Validação de Garantia de Aeronavegabilidade NDI estabelecido para a FAA por Sandia National Labs em Albuquerque, NM "Manutenção e reparos de aeronaves agora representam cerca de um quarto dos custos operacionais de uma frota comercial."