Sistema de Suprimento de Potencia Hidraulica Para Atuador Hidraulico Digital

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de suprimento de potência hidráulica para um atuador hidráulico digital (DHA), um tipo de atuador eficiente para superfícies de controle de aeronaves. O DHA utiliza um cilindro múltiplas câmaras e linhas de pressão distintas para gerar forças discretas, proporcionando maior eficiência energética, se comparado com os atuadores hidráulicos convencionais utilizados em aeronaves. Este trabalho aborda o projeto e a simulação do sistema de suprimento de potência hidráulica, que inclui um reservatório pressurizado tipo bootstrap modificado, linha de alta, média e baixa pressão, e acumuladores para estabilização das pressões. A metodologia incluiu a modelagem do sistema no software Hopsan, para a parte hidráulica, e no Matlab/Simulink, para o controle do atuador. Simulações foram realizadas com entradas de degrau e senoidais, permitindo avaliar o comportamento dinâmico do sistema. Os resultados indicaram que o sistema é capaz de manter as pressões nas linhas dentro dos intervalos projetados, garantindo a operação estável do atuador. A eficiência energética alcançada variou de 30% a 60%, dependendo do perfil de operação, demonstrando um significativo ganho em comparação com sistemas hidráulicos convencionais. Os resultados validaram a viabilidade técnica do sistema e sua aplicação em aeronaves, contribuindo para a redução do consumo de combustível e para a sustentabilidade ambiental. Este trabalho reforça a importância da hidráulica digital como uma alternativa promissora na aviação moderna e sugere a continuidade das pesquisas visando a integração dessa tecnologia em sistemas aeronáuticos críticos. Um artigo cientifico foi publicado em cima deste trabalho no evento SICFP 2025, Scandinavian International Conference on Fluid Power.

This paper presents the development of a hydraulic power supply system for a digital hydraulic actuator (DHA), an efficient hydraulic actuator type designed for aircraft control surfaces. The DHA utilizes multiple chamber cylinder and distinct pressure lines to generate discrete forces, offering higher energy efficiency compared to conventional hydraulic actuators used in aviation. The study addresses the design and simulation of the hydraulic power supply system, which includes a modified bootstrap pressurized reservoir, high, medium, and low-pressure lines, and accumulators for pressure stabilization. The methodology involved modeling the hydraulic system in Hopsan and the actuator control in Matlab/Simulink. Simulations were conducted with step and sinusoidal inputs to evaluate the system's dynamic behavior. The results showed that the system could maintain line pressures within the designed intervals, ensuring stable actuator operation. Energy efficiency ranged from 30% to 60%, depending on the operating profile, representing a significant improvement over traditional hydraulic system. The resullts validated the technical feasibility of the system and its application in aircraft, contributing to reduced fuel consumption and enhanced environmental sustainability. This work emphasizes the potential of digital hydraulics as a promising alternative in modern aviation and highlights the need for further research to integrate this technology into critical aeronautical systems. A scientific article was published based on this work at the SICFP 2025 event, Scandinavian International Conference on Fluid Power.