Aeronaves 2ut4k

Elementos da aeronave Estabilizador Aileron esquerdo vertical Estabilizador (deriva) horizontal

Leme de direcção Elevador

Flaps

Asa esquerda

(leme de profundidade)

Barra de e

Fuselagem Aileron direito

Asa direita

Trem de aterragem principal

Estabilizador horizontal Compensador Elevador

Trem de aterragem

Stabilator

Asa e perfil alar Bordo de fuga

Raíz

Bordo marginal

Asa

Bordo de ataque

Perfil alar

Espessura (Linha de) corda

Extradorso

Flecha (curvatura) (Linha de) flecha

“a montante”

“a jusante” Escoamento não perturbado

Ângulo de ataque

Intradorso

Eixos de controlo

(Eixo de) guinada (eixo vertical)

(Eixo de) picada (eixo lateral)

(Eixo de) rolamento (eixo longitudinal)

Voo horizontal estabilizado

Sustentação Sustentação = Peso

Resistência

Tracção (força propulsora) Peso

Curva coordenada

6

60º Peso Força centrípeta

Factor de carga

5 4 3 2 1 0 0

.

Força no piloto = Peso sec (60º)

20

40

60

Ângulo de pranchamento (graus)

80

Pressões

(medida perpendicular ao escoamento) Estática

Total (fluido levado ao repouso)

Velocidade aumenta “por continuidade”

Hélice

Aumento de pressão total

Tubo de Pitot e Venturi Medição de pressão total (tubo de Pitot) Escoamento de ar

Tomada de pressão estática

Medição de pressão dinâmica (manómetro diferencial)

Venturi (garganta)

Pressão baixa “por Bernoulli”

Escoamento em torno de um perfil alar

Escoamento em relação a um referencial fixo ao perfil alar

Escoamento em relação a um referencial móvel com o escoamento não perturbado

Efeito Coanda

Leis de Newton: perfil alar não produz sustentação

Situação real: há produção de sustentação

Força no corpo

Força no ar

Velocidade do ar junto ao objecto

Produção de sustentação

Força na asa

Força no ar

Ângulo de ataque geométrico nulo Escoamento relativo

Ângulo de ataque efectivo nulo Escoamento relativo horizontal

Produção de sustentação

Sustentação

Γ

Velocidade não perturbada do ar

L = ρ U∞ Γ Massa específica do ar (kg/m3)

Resistência aerodinâmica de uma aeronave 16 14 de pressão

Resistência

12

do perfil alar

Resistência Total Induzida Parasita

10 8

de atrito

de outras componentes da aeronave

6 4

planador

2 0 20

40

60

80

100

120

140

Velocidade

winglets

envergadura corda

AR = b / c Alongamento elevado

Planador de alta eficiência

Vórtices de bordo marginal

Vórtices na esteira

Efeitos da camada limite

ângulo de perda

Sustentação

Perda aerodinâmica (perfil alar)

Ângulo de ataque efectivo

Camada limite

Distribuição de velocidade na camada superfície

Configurações de asa Asas

Rectangular Trapezoidal

Asa em delta

Elíptica

Asa em flecha

Diferentes valores de afilamento:

λ = cb / cr

na raíz

no bordo marginal

Asa alta Ângulo diedro

Asa baixa

Consequências em Estabilidade e Controlo

Estabilidade e Controlo

Estável

Neutral

Instável

Estabilidade estática

Lateral (rolamento) Estabilidade estática

Longitudinal (picada)

Direccional (guinada)

Estabilidade ≠ Equilíbrio

Estabilidade lateral (rolamento) Efeito diedro

Asa alta/baixa

(efeito menos significativo)

estabilizante

Positivo estabilizante Negativo instabilizante

instabilizante

Asa alta estabilizante Asa baixa instabilizante

Estabilidade lateral (rolamento) Flecha (estabilidade lateral)

Flecha positiva

(estabilidade direccional)

Positiva estabilizante Negativa instabilizante

Flecha negativa

Estabilidade longitudinal (picada)

Perfil simétrico

Sustentação Estável

Aumento na sustentação

Momento de picada

Centro de gravidade C.G.

Sustentação

Sustentação Neutral

Aumento na sustentação

Instável

Momento de cabragem

Aumento na sustentação

Equilíbrio ⇒ Estabilizador horizontal

Estabilidade longitudinal (picada) Estável Sustentação total

Ponto neutro

Peso

Sustentação E.H.

Estabilizador horizontal (E.H.)

Sustentação da asa

Peso

Sustentação E.H.

x

Asa +

Sustentação total

Sustentação da asa

Neutral

Sustentação da asa Sustentação total

Sustentação Sustentação da asa total Peso

Sustentação E.H.

Instável Sustentação da asa

Ponto neutro

Peso

Sustentação da asa Sustentação total Sustentação E.H. Peso

Peso

Sustentação E.H.

Sustentação total

Sustentação E.H.

Estabilidade longitudinal (picada) Margem Estática (ME) Positiva estável

ME = (xPN – xCG)/c

Negativa instável

Asa voadora Coeficiente de volume do estabilizador (Cv) distância entre centros aerodinâmicos

Cv = (L SEH)/(c SA) superfícies do estabilizador (EH) e asa (A)

envergadura da asa

2b= AR cr (λ+1) (asa trapezoidal)

Estabilidade direccional

Estabilidade longitudinal

Estabilidade direccional (guinada)

β

Momento restituidor

Estabilizador vertical Deriva estabilidade (regra das áreas) Leme controlo

Estabilidade dinâmica

Positiva Lateral (rolamento)

Neutral

Estabilidade dinâmica

Longitudinal (picada)

Direccional (guinada)

Negativa

Acoplamento de modos

Estabilidade dinâmica

Fugóide (período longo)

Rolamento holandês (rolamento e guinada) (período curto)

Instabilidade espiral (rolamento e guinada) (período longo)

Propulsão a jacto câmara de combustão

câmara de combustão tubeira

tubeira

Turbojacto turbina compressor centrífugo

turbina

compressor axial

compressor BP jacto frio

câmara de combustão turbina AP

“fan” “Turbofan”

jacto quente

issão de ar

turbina BP Razão de “by-” (ou diluição): B = (caudal ar frio) / (caudal ar quente)

compressor AP

Propulsão a jacto Turbojacto

Ondas de choque

“Afterburner”

Escoamentos a alta velocidade ⇓ Efeitos da compressibilidade do ar

“Turbofan”

Efeitos da compressibilidade do ar

Supersónico Mach > 1

Subsónico Mach < 1

Número de Mach, M V (escoamento) _______________ V (som) Onda de choque normal

Onda de choque oblíqua

Alteração da direcção do escoamento

Escoamento mantém-se supersónico (M > 1)

Escoamento transónico sobre as asas escoamento supersónico

onda de choque

risco de separação da camada limite

Velocidade do ar (Mach)

Mach = 0.8

Velocidade não perturbada onda de choque

Distância (ao longa da corda)

Resistência de onda

Potência necessária

devido à resistência de onda

Ângulo de flecha

Número de Mach

nº. de Mach

Mach crítico

ângulo de flecha

“Regra das áreas”

Número de Mach

Calendário de eventos 4 de Novembro: Aula de introdução ao projecto e respectivo início. Os grupos de 4 alunos terão de estar constituídos nesta data. 11 de Novembro: Teste do tipo escolha múltipla sobre a matéria leccionada. Realizado na aula. 25 de Novembro: Início das apresentações orais dos projectos detalhados. As apresentações serão realizadas ao longo de 3 aulas consecutivas, não sendo a ordem das apresentações conhecida previamente. Terão a duração máxima de 10 minutos cada, em moldes a decidir pelo próprio grupo. A falta de algum dos elementos do grupo constitui um factor negativo na avaliação do trabalho. A falta de todos os membros do grupo ou a indisponibilidade para apresentar oralmente o trabalho conduz a classificação nula nesta componente.

9 de Dezembro: Fim das apresentações orais dos projectos. As classificações das apresentações são votadas pelos alunos nesta aula. O Prof. Responsável levará em devida consideração esta informação no estabelecimento da primeira das duas componentes da classificação da apresentação do trabalho. 16 de Dezembro (ou, mais provavelmente, um dia da primeira semana de Janeiro, a anunciar atempadamente): Apresentações práticas dos projectos (demonstração). A data definitiva encontra-se dependente da disponibilidade de local adequado. A segunda e última componente da classificação da apresentação do trabalho é obtida neste dia. A falta de algum dos elementos do grupo constitui um factor negativo na avaliação do trabalho. A falta de todos os membros do grupo ou a indisponibilidade para fazer a demonstração do projecto conduz a classificação nula nesta componente. 30 de Dezembro: Prazo de entrega dos relatórios dos projectos finais. O envio é exclusivo por email em formato "pdf" (forçosamente com a indicação de "SA-I" no "assunto") para o Prof. Responsável. A não entrega dentro do prazo é penalizada com 2 valores por cada dia de atraso.