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Trem de pouso, colosso de rodas

Antes e depois de voar, um avião percorre quilômetros de pista. É quando entra em ação um equipamento surpreendentemente complexo ¿ o trem de pouso.

Luiz Guilherme Duarte

O aviso “apaguem os cigarros e apertem os cintos” alerta os passageiros que o avião está prestes a pousar. Instantes depois, um novo ruído se junta ao das turbinas. Nada de assustar é apenas a descida dos trens de pouso, que dura 30 segundos e a bordo se traduz por um leve tremor nos assentos. Na verdade, essa pequena trepidação antecipa um formidável impacto — o contato dos pneus com o solo a 235 quilômetros por hora. Escondidos na fuselagem durante o vôo, os trens de aterrissagem suportam, mais que qualquer outra parte do avião, enormes esforços a cada pouso e decolagem. Já para suportar suas pesadas responsabilidades, os trens reúnem o que há de mais avançado em tecnologia aeronáutica. Rodas, pneus, freios e amortecedores, elementos típicos dos veículos que não saem do chão, também são essenciais para os aparelhos que voam, ainda que sejam menos ostensivos e menos glamurosos do que asas e reatores.

Cada trem de pouso pode pesar quase 3 toneladas — algo como 3 a 4 por cento de toda a aeronave — mas agüentam até o triplo desse peso total no choque com a pista. No caso de um Jumbo 747, o maior avião de passageiros da atualidade, as dezoito rodas dos cinco trens de pouso levam apenas 4 centésimos de segundo após o encontro com o cimento para acelerar à mesma velocidade do avião, enquanto suportam o impacto das 285 toneladas da aeronave. O atrito com a pista eleva a temperatura da borracha dos pneus a mais de 80 graus centígrados. Com o cinto apertado, o passageiro sente no corpo quando um anteparo na saída de ar das turbinas é acionado para mudar a direção do impulso, reduzindo a velocidade do aparelho. Ao mesmo tempo, dispositivos aerodinâmicos das asas diminuem a sustentação no ar e cravam o avião ao solo. Sensores instalados nos trens de pouso indicam então que as rodas giram e os amortecedores estão comprimidos, atestando desse modo que o avião definitivamente está no chão. É a vez de controles hidráulicos acionarem os freios automáticos das rodas reduzindo a marcha até uns 60 quilômetros por hora. Desse ponto em diante o piloto geralmente aciona o freio manual e, girando outro manche, conduz o aparelho, já lentamente, ao ponto de estacionamento.

Até o próximo vôo, o trem de pouso servirá como um simples suporte em terra, enquanto os mecânicos responsáveis pela manutenção tratam de reparar ou substituir as peças desgastadas. “Sabemos que o bom estado das rodas e pneus significa segurança ao serem exigidas ao máximo. As inspeções, portanto, ocorrem, a cada pouso em todos os aeroportos, onde há um intercâmbio de peças de reserva entre as companhias”, explica Itacir Silvestrin, engenheiro-chefe de manutenção da Varig. “Após trezentas horas de vôo, o avião vai finalmente para o hangar e todo o trem é desmontado e revisado.” Em seu departamento, que ocupa uma vasta área próxima ao Aeroporto do Galeão, no Rio de Janeiro, mais de 2 mil pessoas cuidam da conservação periódica de uma frota de 72 aeronaves, das quais oito 747.

De fato, uma boa medida dessa preocupação está na lista de manutenção das aeronaves entre um vôo e outro. Segundo Itacir, os trens de pouso chegam a ocupar o terceiro lugar em número de reparos e os gastos com freios e pneus só são superados pelos das peças dos motores. Os grandes esforços a que se sujeitam os 125 centímetros de diâmetro desses pneus de aviação limitam realmente sua vida normal a um máximo de 200 ciclos — sendo cada ciclo uma média de 10 quilômetros de rodagem em pistas de acesso à pista de decolagem, manobras no pátio de estacionamento e trechos de impulso em cada decolagem e pouso. Para sorte das companhias, entretanto, os pneus podem ser recauchutados várias vezes sem perder a qualidade. “A carcaça do pneu de aviação tem uma estrutura diferente. Os pneus de um Jumbo, por exemplo, que só perdem em tamanho para os de um modelo DC-10 agüentam até oito recauchutagens”. informa Itacir. Ele faz uma afirmação surpreendente:”Ao contrário do que acontece com os carros, confiamos mais num pneu usado, já testado na prática, do que em um novo”. Os freios desses gigantes sofrem ainda mais, tendo uma expectativa de vida útil da ordem de setecentos pousos. Seus discos múltiplos giram paralelamente em alta velocidade até serem comprimidos uns contra os outros por vários mecanismos hidráulicos, que seguram a rotação das rodas, provocando um aquecimento superior a 260 graus centígrados

Embora a última geração de discos já seja feita de materiais especialmente resistentes, como o berílio ou o carbono não há como evitar o desgaste provocado por tamanho atrito. Com todos esses problemas e mesmo desempenhando um papel vital, os trens de pouso não são considerados peças críticas para a segurança do avião, como é o caso do motor. “Afinal, é possível aterrissar sem os trens — e os projetistas consideram essa alternativa no desenvolvimento dos aparelhos: mas não dá para voar sem motores”, compara o engenheiro aeronáutico Luis Carlos Affonso, da Empresa Brasileira de Aeronáutica (Embraer), a qual tem mais de 4 mil unidades vendidas em 21 anos de existência.

Houve tempo, de fato, em que os trens de pouso eram considerados desnecessários e mesmo inconvenientes. Era o tempo dos pioneiros da aviação, quando um pequeno motor movimentava um engenho de juncos, arames e telas. que somava alguns poucos quilos. Ao contrário do 14 bis de Santos Dumont, por exemplo, o mais pesado que o ar dos americanos Orville e Wilbur Wright não contava com nenhum trem de pouso. Para sair do chão, o biplano dos irmãos Wright utilizava apenas trilhos metálicos para diminuir o atrito com o terreno, o único problema que parecia preocupar esses pioneiros. Para aterrissar, o processo era ainda mais rústico: a própria estrutura suportava o golpe do encontro com o solo.

A maioria dos projetistas que os sucederam entretanto, logo passou a incluir rodas em suas fantásticas máquinas voadoras. O grande desafio dos primeiros adeptos do trem de pouso era resolver os problemas no ar, quando a superfície do trem opunha tal resistência ao vento que dificultava o avanço. E, à medida que se elevava a velocidade de cruzeiro possível de ser alcançada, o problema ficava potencialmente maior. É que, de acordo com uma equação básica de aerodinâmica, a resistência do ar sobe ao quadrado cada vez que se duplica a velocidade. Isso significa que se um corpo a 60 quilômetros por hora oferece uma resistência de valor quatro, quando estiver a 120 quilômetros horários a resistência chegará a dezesseis.

Assim, o que parecia ser uma solução definitiva também tinha seus inconvenientes e os engenheiros trataram de buscar novas opções. Uma delas foi a utilização de um carro de decolagem, que se desprendia do avião tão logo este deixava o solo. Obviamente, essa idéia não resistiu muito tempo, já que o pouso se dava diretamente sobre a fuselagem, como nos velhos engenhos dos irmãos Wright. Mesmo assim, alguns aviões de combate, como o caça alemão Messerschmitt ME163 “Komet”, que alcançava 1000 quilômetros por hora, chegaram a adotar o desconfortável sistema. Temível caça a jato da Segunda Guerra Mundial, o Komet teve mais perdas durante as aterrissagens do que em situações de combate. Enquanto uma idéia melhor não surgia, as aeronaves que pousavam e decolavam na água começaram a ganhar terreno — por assim dizer.

O perfil em forma de canoa desses hidroaviões demonstrou ter, desde o início, uma aerodinâmica perfeita, muito superior aos seus parentes terrestres com trem fixo. O modelo anfíbio Catalina dos anos 40, por exemplo, só foi aposentado pela Força Aérea Brasileira há pouco mais de três anos. Mas, como nem sempre se tem uma superfície de água para utilizar como aeródromo, os engenheiros buscaram uma nova alternativa — esconder as rodas dentro da fuselagem ou da asa durante o vôo e retirá-las para pouso. Boa e exigente idéia. Afinal, um mecanismo que permita a retração e extensão das patas de rodas é sempre complicado de construir e inevitavelmente mais pesado que um equipamento fixo.

Tanto assim que até hoje o clássico trem imóvel, simples e robusto, sobrevive em alguns modelos. É o caso da maioria dos pequenos aviões de turismo. Na maior parte das vezes, esses aparelhos resolvem seus problemas de aerodinâmica com revestimentos nas rodas, que reduzem a resistência do ar. As primeiras aeronaves a incorporar efetivamente os trens escamoteáveis foram os caças de combate. Os pilotos desses primeiros modelos tinham de ser verdadeiros ases para controlar o avião. Pois, justamente durante as fases mais críticas, da decolagem ou aterrissagem, eram obrigados a um trabalho braçal: girar a manivela que por meio de cabos de aço movimentaria o aterrissador até seu alojamento. A história desses equipamentos registra uma série de acidentes com pilotos que simplesmente esqueciam de baixar o trem de pouso nesses momentos de tensão.

Desde então, a tecnologia de transportes aéreos desenvolveu vários sistemas alternativos de apoio aos mecanismos de controle do avião para reduzir os riscos provocados, entre outras coisas, por peças defeituosas. É o que o engenheiro Affonso, da Embraer, chama de redundância: em caso de pane em qualquer sistema, há sempre outro de reserva pronto para executar a mesma função. Assim, se os trens de pouso não obedecerem ao comando para abaixar, sempre se poderá destravá-los manualmente e deixá-los cair por gravidade (sistema free fall, ou queda livre). Existem normas internacionais especificando tais mecanismos de segurança. “No caso dos aviões grandes e mesmo na maioria dos modelos feitos por nós, que transportam apenas duas dezenas de passageiros, a norma é uma só”, explica Affonso. Para os aviões militares as regras são outras.

O AMX, um caça de última geração desenvolvido pela Embraer em conjunto com empresas italianas, conta, por exemplo, com apenas um pneu em cada trem de pouso, uma falta de redundância inadmissível em aviões civis, que transportam não uma, mas até 408 pessoas — nenhuma delas, por sinal, acomodada em assentos ejetáveis. Para Affonso, o exemplo do AMX ilustra bem como o trem de pouso realmente define o projeto final da aeronave. “Além disso, um avião começa a ser projetado pela posição do trem de pouso em relação à fuselagem e às asas”, lembra. Desde a Segunda Guerra Mundial, utiliza-se um trem dianteiro (proa) e um par de trens principais presos às asas ou à fuselagem, próximos ao centro de gravidade do aparelho (ponto de equilíbrio entre os pesos dianteiro e de cauda).

A roda de proa substituiu a rodilha traseira clássica dos velhos DC-3, que não tinha como ser recolhida durante o vôo, diminuindo o risco de pilonagem (como os aviadores se referem à capotagem durante o pouso), aumentando a visibilidade do piloto e facilitando a freada. Seguindo também esse raciocínio o tipo de pneu utilizado pode indicar o tempo de vôo que se pretende: os pneus radiais — largamente empregados por automóveis devido à sua alta resistência — só na última década começaram a ser adotados por algumas companhias de aviação e, mesmo assim, exclusivamente para determinadas viagens curtas com pouco tempo de permanência em terra. Para viagens longas, não vale a pena carregar esse tipo de pneu e sim outros mais leves. Mas, se os aviões passaram a imitar os carros nesse aspecto, em outros acontece o inverso. E a razão disso é fácil de entender. Com a redução da velocidade o avião necessariamente vai para o chão e passa a funcionar como um improvável grande automóvel alado, dotado de todos os recursos e sujeito a problemas bem conhecidos de qualquer motorista.

A aquaplanagem, por exemplo, é um problema comum em pouso sobre pistas molhadas, que preocupa os engenheiros aeronáuticos há muito tempo. Ocorre quando partículas de óleo misturam-se à água da chuva, formando uma fina camada escorregadia sobre a pista. Em alta velocidade, os pneus podem se despregar do solo, girando em falso e perdendo a eficácia aderente ao frear. A solução, que mais tarde foi transplantada em vários modelos de carro, consiste em um mecanismo que detecta o bloqueio das rodas, atenuando a pressão dos freios, de forma que elas voltem a girar. Para o motor também continuar girando, sem se encharcar e morrer, os trens foram desenhados para jogar a água em outra direção. O estouro de um pneu, outro problema comum a qualquer automóvel, contém um risco maior. Por isso se os pneus se aquecerem até o ponto crítico, a 150 graus centígrados, uma válvula se romperá e irá liberar o ar lentamente, antes que ocorra o acidente. “Os atuais desafios que enfrentamos ao desenvolver novos projetos reúnem diversas áreas especializadas”, descreve o engenheiro Affonso. A engenharia de materiais, por exemplo, deverá substituir o alumínio forjado e o aço dos trens por compostos metálicos de carbono.

A mecânica e a eletrônica poderão, em pouco tempo, apresentar um amortecedor inteligente, que se ajuste a fim de suportar o impacto específico de cada situação, tornando os pousos mais confortáveis. O trem de pouso dos ônibus espaciais americanos é apontado pelos técnicos como um modelo a seguir. Muito embora neles os freios e pneus resistam pouco aos fortes impactos das aterrissagens (o máximo é cinco pousos), todo o complicado sistema de freios é acionado por comandos eletroeletrônicos. É o chamado freio by wire, que dispensa os pesados cabos de acionamento mecânico “Quase tudo isso é viável e um dia vai estar nos aviões que circulam por aí”, prevê Affonso. Mas isso os passageiros provavelmente não vão notar. Afinal ao subir num avião, poucos se dão conta de que ele também tem pneus.

 

 

Para saber mais:

Santos Dumont, as asas do homem

(SUPER número 4, ano 3)

 

 

 

 

TREM DE GUERRA

As duras provas pelas quais passa o trem de pouso de um avião comercial são, como dizem os especialistas em aviação militar, brincadeira de criança, comparadas às provações a que estão sujeitas as versões utilizadas nos aparelhos de combate. Os pneus do SR-71, um jato americano capaz de voar a 3600 quilômetros por hora (três vezes a velocidade do som) precisam, por exemplo, de proteção especial para não se queimarem sob o enorme calor gerado pelo atrito do avião com o ar. Grandes caixas de titânio metal resistente a altas temperaturas, abrigam os pneus do SR-71, que possuem ainda uma cobertura especial de alumínio. Mas o caso extremo é o das aeronaves embarcadas em porta-aviões. Ali, as condições de pouso e decolagem são críticas tanto para os trens quanto para os pilotos: o espaço é mínimo e a pista se move. Na decolagem, as 30 toneladas de um caça como o F-14 americano, capaz de carregar 7 mil quilos de armamentos, se precipitam para a frente, acelerando a 240 quilômetros por hora em menos de 2 segundos. Depois de vencer menos de 90 metros já está no ar. Pior será a volta, a 250 quilômetros por hora, sobre a instável superfície do navio e a parada, quase instantânea, graças a um tipo de gancho instalado na sua traseira, que se prende a um cabo de aço atravessado sobre a pista. Um erro de pilotagem ou um defeito no trem de pouso e o aparelho vai por água abaixo, literalmente — isso se não colidir com a torre de comando do navio.