Por que trens de pouso complexos são usados ​​em vez de fios musculares simples, confiáveis ​​e leves ou ligas com memória de forma?

As ligas com memória de forma mudam de forma com temperatura, com controle geralmente obtido com aquecimento elétrico em uma direção e retorno com transferência de calor por convecção para o ambiente. Há uma temperatura específica em que a mudança de forma ocorre. Existem dois grandes problemas com isso:

1. A faixa de temperatura operacional para atuadores de engrenagem é enorme. Pode facilmente estar abaixo de -40 ° C em uma noite fria do Ártico, mas em um dia tropical quente o sol pode facilmente aquecer a estrutura para mais de + 60 ° C. Isso significa que a temperatura de transformação deve ser bastante alta, mas isso significa que muita energia deve ser gasta para aquecê-la, especialmente se a temperatura ambiente estiver baixa no dia.

   Observe que os atuadores não são muito eficientes em termos energéticos. Um super capacitor pode fornecer alta potência de pico se você precisar, mas não ajuda em nada com a energia total. O trabalho que o atuador tem que fazer é significativo, portanto a eficiência é importante.

2. Pior ainda, um atuador de liga com memória de forma requer energia constante para permanecer em uma extremidade da faixa de movimento e retornar espontaneamente à outra. No entanto, a engrenagem deve ser estável nas duas posições finais, sem a necessidade de energia; portanto, ainda haverá necessidade de elevações e atuadores separados para extensão ou retração (ou talvez a extensão seja apenas por gravidade, mas é necessário garantir que ela seja travada com segurança) . Não é realmente mais simples.

Também não acho que eles realmente escalem bem as forças e os deslocamentos necessários. Um fio de 2 mm se dobra com bastante facilidade, haste de 2 cm, nem tanto. É claro que os mais grossos precisarão de mais força para dobrar - o que é bom -, mas também quebrará muito mais cedo, porque a diferença na tensão é maior.

O peso / complexidade do trem de pouso moderno não está no mecanismo de extensão, que é relativamente simples (normalmente um cilindro hidráulico).

A complexidade do equipamento vem da robustez do design.

^{Fonte: Flyertalk}

(Não é a melhor foto), mas o mecanismo de retração é a parte mais simples da engrenagem. A parte complexa são as ligações / amortecedores hidráulicos (amortecedores), sistemas de freio, etc. A estrutura precisa estar lá porque você tem uma (no caso de um A380) uma aeronave 1,234,000lb (600 toneladas) batendo no pavimento em cerca de Pés 300 / min.

É preciso haver um sistema hidráulico para os freios, para que eles já tenham sistemas hidráulicos lá. A outra coisa interessante sobre hidráulica é que eles podem ser estendidos manualmente em caso de falha elétrica.

Então, o que você realmente ganha com a introdução de um sistema complexo como fios musculares, dados os modos de falha adicionais? Por exemplo, digamos que seu compartimento de engrenagens esteja muito frio devido ao seu voo transatlântico a pés 45,000 e seu sistema elétrico falhe? Sua turbina e baterias Ram-Air serão capazes de fornecer corrente suficiente para manter o sistema estendido ou retraído, se necessário? Você não quer que seu equipamento fique pendurado quando estiver tentando fazer o aeroporto deslizar.

A hidráulica é usada porque é comprovadamente barata, confiável, robusta e fácil de trabalhar. Muitos sistemas de aeronaves são hidráulicos (incluindo superfícies de controle) exatamente por esse motivo, e o fio muscular fica disponível apenas por um curto período de tempo.

Isso não quer dizer que as ligas com memória de forma não tenham aplicação no mundo da aviação. Muitas empresas de aviação estão olhando para usar SMAs em aplicações como controle de motor e aplicações de mudança de forma de asa, mas estão longe de serem usadas na prática.