Contagem regressiva para a primeira partida: por dentro da montagem do motor GT50 e o progresso do HX50

A fase de fundição do motor GT50 foi concluída, com a produção de componentes em superligas de alta qualidade suficiente para montar três motores completos. Essa abordagem estratégica não apenas fornece unidades de reserva, mas também possibilita ajustes experimentais e otimização durante os testes.

Principais conquistas na área de fundição:

• Pás da turbina de alta pressão — agora sendo fundidas de forma confiável e com qualidade consistente.
• Pás da turbina de baixa pressão — conjuntos completos prontos para a montagem da turbina de potência.
• Componentes estruturais principais — todos os elementos essenciais da estrutura foram fabricados com sucesso.
• Excelência no acabamento de  superfície — componentes sendo produzidos com bordas de fuga intactas e áreas de garganta precisas.
• Retração controlada — processos de fabricação considerando corretamente o comportamento do material durante o resfriamento.

Os padrões de qualidade alcançados representam uma conquista técnica significativa, com a equipe de fundição do Mark produzindo continuamente componentes que atendem às rigorosas especificações exigidas para a operação de turbinas de alto desempenho.

Palhetas-guia do bocal de alta pressão: variações de projeto para testes estratégicos

Um dos componentes mais críticos, a palheta-guia do bocal de alta pressão, exemplifica a abordagem de engenharia cuidadosa que está sendo aplicada. Sete variantes foram produzidas para o que normalmente seria uma aplicação de componente único.

Justificativa estratégica para múltiplas variantes:

• Componentes de reposição — antecipando possíveis danos durante os testes iniciais e experimentos levados ao limite.
• Otimização da área de garganta — o espaço entre as pás da turbina controla o fluxo de massa do compressor para a turbina, exigindo validação empírica.
• Versão de geometria nominal — representa a intenção do projeto, assumindo desempenho ideal dos componentes.
• Versão de geometria reduzida — apresenta perfis de pás reduzidos, com áreas de garganta ampliadas para uma operação inicial mais segura.
• Estratégia de testes progressivos — permite que a equipe comece com parâmetros conservadores e avance gradualmente até atingir as especificações completas de desempenho.

Essa abordagem mantém o compressor afastado da sua linha de surge e preserva temperaturas de operação mais baixas durante os testes iniciais, minimizando o risco de falha catastrófica enquanto a equipe adquire experiência operacional.

Fluxo de trabalho do processo pós-fundição:

1. Tratamento térmico (atualmente em andamento).
2. Usinagem de precisão das faces de acoplamento e superfícies de vedação.
3. Operações de usinagem por descarga elétrica (EDM) para corte das ranhuras de resfriamento.
4. Trabalho final em EDM para criar detalhes destinados aos anéis de vedação metálicos.
5. Verificação de qualidade e preparação para instalação no motor.

Câmara de combustão anular: dois anos de desenvolvimento prontos para montagem

A câmara de combustão anular representa um dos desafios mais complexos de gerenciamento térmico no motor, e todos os componentes para três conjuntos completos de câmaras de combustão já foram fabricados e aguardam a montagem final.

O inventário completo de componentes inclui:

• Anéis internos — conformados por laminação, dimensionados com precisão e perfurados com furos cuidadosamente posicionados.
• Anéis externos — com juntas deslizantes para acomodar a expansão térmica durante a operação.
• Anéis de ligação — projetados para permitir que a câmara de combustão “respire” à medida que as temperaturas do metal atingem níveis extremos.
• Formas prensadas complexas — seções estampadas por repuxo desenvolvidas por meio de simulação combinada com métodos experimentais.
• Conjunto da cabeça da câmara de combustão — completo com furos de resfriamento por impacto e elementos de proteção térmica.
• Seções em formato de pescoço de ganso — componentes repuxados que se curvam em direção à entrada das palhetas-guia do bocal.

Cada anel foi fabricado com tolerâncias rigorosas e apresenta um perfil único, cuidadosamente controlado. A capacidade de trocar rapidamente as configurações da câmara de combustão durante os testes, especialmente para ajustar os furos de diluição primária/secundária e os padrões de resfriamento por impacto, oferece uma flexibilidade essencial sem a necessidade de construir novos conjuntos completos.

Difusor de palhetas e componentes críticos do motor próximos da conclusão

O difusor de palhetas, um componente essencial que condiciona o fluxo de ar proveniente do compressor, está atualmente passando por sua etapa final de fabricação — operações de brasagem que devem ser concluídas em poucos dias.

Componentes adicionais chegando à etapa final de fabricação:

• Três conjuntos completos de pás de turbina de alta pressão — fundidos, usinados, retificados e processados por EDM, com recursos de travamento por arame e validação completa por ensaios não destrutivos (END).
• Pás da turbina de baixa pressão — três conjuntos para motores fundidos e tratados termicamente, aguardando usinagem final e operações de retífica do encaixe tipo “fir-tree”.
• Rolamentos de alta rotação — rolamentos bipartidos fabricados sob medida para as maiores velocidades de rotação da aeronave, com gaiolas e elementos rolantes de alta precisão.

Otimização de projeto: feedback da fabricação impulsionando melhorias na produção

Um aspecto imprescindível do processo de fabricação do protótipo envolve identificar e eliminar características de projeto que geram dificuldades de fabricação ou aumentam os custos.

Estudo de caso: redesign do eixo intermediário

O projeto original apresentava furos ranhurados no eixo para gerenciar o escoamento rotacional no sistema de ar secundário, à medida que o fluxo passava de componentes estacionários para componentes rotativos. Essas ranhuras exigiam horas de usinagem devido às limitações do tamanho das ferramentas, elevando significativamente os custos de fabricação.

A solução:

• Substituição dos furos ranhurados por um maior número de furos circulares.
• Furos circulares podem ser simplesmente perfurados, reduzindo substancialmente o tempo de usinagem.
• O sistema de ar secundário foi adaptado para acomodar a mudança de projeto.
• O projeto voltado à produção foi documentado e incorporado aos componentes do motor de teste.
• Esse processo iterativo de melhoria garante que as peças do protótipo representem o mais fielmente possível a realidade de produção, evitando redesigns custosos após as fases iniciais de testes.

Carcaças impressas em 3D: estruturas de protótipo preparadas para instrumentação

Para viabilizar um monitoramento abrangente durante os testes iniciais, diversas carcaças do motor estão sendo fabricadas utilizando tecnologia avançada de impressão 3D.

Principais componentes impressos em 3D em produção:

• Carcaça atualizada da câmara de combustão — incorpora o mais recente sistema de injeção de combustível, o revestimento da câmara de combustão e múltiplos ressaltos para instrumentação destinados ao monitoramento.
• Carcaça do duto intermediário — direciona o fluxo do gerador de gás para a turbina de potência.
• Carcaças frontais em alumínio — formam a entrada suave em formato de sino e abrigam a caixa de engrenagens (aciona a bomba de óleo, a bomba de combustível e sistemas auxiliares).

Esses componentes impressos permitem iteração rápida e fornecem pontos de fixação para a ampla instrumentação necessária para compreender o comportamento do motor durante as fases críticas iniciais de testes.

Criação de um ambiente de testes seguro e controlado

Operar um motor a jato pela primeira vez, especialmente em configurações parciais de montagem, apresenta desafios significativos que vão muito além do próprio motor.

Requisitos da instalação de testes que estão sendo atendidos:

Gerenciamento acústico:

• Projeto de um invólucro acústico personalizado.
• Sistema de tratamento de exaustão para controlar o ruído do jato de escape.
• A operação inicial do gerador de gás (essencialmente um turbojato sem a turbina de potência) será extremamente ruidosa.
• Os níveis de ruído tornam-se mais controláveis quando a turbina de potência é instalada e passa a absorver energia.

Flexibilidade operacional:

• Sistemas de montagem adaptáveis para diferentes configurações do motor.
• Infraestrutura de instrumentação para coleta abrangente de dados.
• Protocolos operacionais variáveis para diferentes fases de teste.
• Tanque de armazenamento de 10.000 litros de combustível de aviação já em operação para testes prolongados de autonomia.

A instalação da célula de testes começa de forma intensiva na próxima semana, com toda a infraestrutura sendo implementada em paralelo aos preparativos finais de montagem do motor.

Testes de combustão: redução de riscos para a primeira ignição do motor

Antes de tentar a primeira ignição do motor GT50 completo, estão sendo realizados testes extensivos de combustão em uma instalação dedicada, que foi significativamente aprimorada.

Foco atual no desenvolvimento da combustão:

• Validação do sistema de combustível — testes com bicos injetores conforme especificação de produção e sistemas de combustível de alta pressão.
• Calibração dos parâmetros de combustão — definição dos ajustes ideais para uma primeira ignição confiável e uma marcha lenta estável em solo.
• Otimização de componentes — ajuste fino dos padrões de furos no revestimento da câmara de combustão, dimensionamento dos bicos, pressões de injeção de combustível e geometria dos turbilhonadores.
• Mitigação de riscos — validação das características de combustão em um ambiente controlado antes de comprometer o motor protótipo.

Os parâmetros validados nesse equipamento de testes serão programados no sistema de controle do GT50, reduzindo significativamente o risco de danos durante aqueles momentos críticos em que o motor protótipo entra em ignição pela primeira vez.

Assentos de tripulação resistentes a impacto próximos da prontidão para produção

Enquanto o desenvolvimento do motor ocupa o centro das atenções, o progresso paralelo continua na plataforma do helicóptero HX50, especialmente na área de segurança e conforto dos assentos da tripulação.

Marcos recentes no desenvolvimento dos assentos de tripulação:

Maturação do processo de fabricação:

• Ferramental da concha do assento em carbono refinado por meio de múltiplas iterações.
• Consistência de cura e controle de qualidade estabelecidos.
• Ferramental representativo da concha do assento em carbono produzindo consistentemente revestimentos traseiros.
• Núcleos de espuma pré-tratados com adesivo em filme, prontos para envolvimento com fibra de carbono.
• Processo de cura em molde fechado validado.

Avanços em engenharia de conforto:

• Extensos testes ergonômicos para otimizar o ângulo do assento, o ângulo do encosto e o suporte lombar.
• Mapeamento anatômico correto da densidade da espuma e variações de espessura.
• Espumas com carga de carbono de grau aeroespacial, atendendo aos requisitos de retardância à chama e toxicidade.
• Protótipos de espuma usinados com precisão, validados por meio de testes com usuários.
• Estratégia de acabamento de produção desenvolvida utilizando couro aplicado por colagem.

Resultados do primeiro protótipo:

• Primeira concha completa de assento em carbono com espuma de conformação anatômica correta recentemente concluída.
• Detalhes de ranhura de encaixe incorporados para fixação adequada do acabamento.
• Opções de cores de couro em especificação de produção em avaliação.
• Estética do acolchoamento superior ainda em refinamento.
• Pernas metálicas do assento usinadas a partir de liga aeronáutica de alto desempenho (as versões de produção utilizarão fundição por investimento).

O sistema de suspensão do assento, os absorvedores de energia e os mecanismos de fixação ao piso estão todos avançando no desenvolvimento, com 12 unidades de teste planejadas para validação estrutural e testes de impacto.

Pás do rotor principal em material composto

A equipe de materiais compostos fez progressos significativos na fabricação das pás do rotor principal do HX50, concluindo a pá número seis com inspeções de qualidade abrangentes.

Validação do processo de fabricação das pás:

Operações concluídas na pá número seis:

• Cronograma completo de laminação executado.
• Processo de cura concluído.
• Desmoldagem da peça e inspeção geométrica.
• Inspeções por seccionamento em seções críticas.
• Seções de teste de um metro extraídas para ensaios estruturais.

Métodos de avaliação de qualidade:

• Seções longitudinais das pás cortadas para examinar a integridade do laminado de carbono.
• Seções espessas da extremidade da raiz avaliadas quanto à qualidade de consolidação.
• Zonas de transição para seções mais finas do aerofólio inspecionadas.
• Validação de consistência entre múltiplas pás produzidas.

Próximas fases de desenvolvimento:

• Detecção de porosidade e caracterização de defeitos.
• Qualificação de processos de ensaios não destrutivos (END).
• Protocolos de inspeção para produção em volume.
• Procedimentos de garantia de qualidade para fabricação em larga escala.

A qualidade consistente que está sendo alcançada demonstra que o processo de moldagem das pás é estável e capaz de produzir componentes aptos para voo.

Sistema de controle climático: testes de validação em escala real

O sistema de controle climático do HX50, no estilo automotivo, uma raridade em helicópteros leves, está sendo validado utilizando o protótipo de fuselagem número quatro como plataforma dedicada de testes.

Abordagem de validação do sistema de controle climático:

• Instalação das estruturas de piso e do sistema completo de portas/fechamento na fuselagem de teste.
• Montagem dos conjuntos completos de evaporador e condensador.
• Integração de todo o sistema de tratamento de ar com instrumentação abrangente.
• Testes na câmara climática da Mira em toda a faixa de temperatura operacional.
• Validação do desempenho de aquecimento, resfriamento e ventilação antes da integração na fuselagem de produção Gen2.

Essa abordagem sistemática garante que o sistema de controle climático funcione adequadamente em todas as condições ambientais que o HX50 encontrará em operação, evitando modificações custosas após integração total na aeronave de produção.