gustavo oliveira violato alex sandro maia fernandes eduardo rodrigues poço
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Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço Felipe Carvalho Martins Flávio Luiz Cardoso Ribeiro. Professor Orientador: André Valdetaro Gomes Cavalieri. Joaquim Neto Dias Leandro Resende de Pádua Ney Rafael Secco Rodrigo Badia Piccinini - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues PoçoFelipe Carvalho Martins Flávio Luiz Cardoso Ribeiro
Joaquim Neto Dias Leandro Resende de PáduaNey Rafael SeccoRodrigo Badia Piccinini Vitor Gabriel Kleine
Professor Orientador: André Valdetaro Gomes Cavalieri
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2
PROJETO CONCEITUAL
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle
6. Desempenho
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3
PROJETO CONCEITUAL
PRÉ-PROJETO
• Missão da aeronaveTransporte de Carga
Maximizar pontuação
• RestriçõesCumprir itens do regulamento
Confiabilidade
1. Projeto Conceitual
1.1. Pré-Projeto
1.2. Metodologia de Projeto
2. Aerodinâmica
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle
6. Desempenho
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4
PRÉ-PROJETO
PROJETO CONCEITUAL
1. Projeto Conceitual
1.1. Pré-Projeto
1.2. Metodologia de Projeto
2. Aerodinâmica
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle
6. Desempenho Pontual
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5
PROJETO CONCEITUAL
METODOLOGIA DE PROJETO
•Fluxograma:
1. Projeto Conceitual
1.1. Pré-Projeto
1.2. Metodologia de Projeto
2. Aerodinâmica
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle
6. Desempenho
![Page 6: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/6.jpg)
6
PROJETO CONCEITUAL
Configuração inicial
Estimativa da polar de arrastoDesempenho em subida e
decolagemEstimativa da massa do avião Carga útil – pontuação
1. Projeto Conceitual
1.1. Pré-Projeto
1.2. Metodologia de Projeto
2. Aerodinâmica
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle
6. Desempenho
![Page 7: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/7.jpg)
7
PROJETO CONCEITUAL
1. Projeto Conceitual
1.1. Pré-Projeto
1.2. Metodologia de Projeto
2. Aerodinâmica
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle
6. Desempenho
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8
AERODINÂMICA
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle
6. Desempenho Pontual
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9
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica
2.1.Perfil das Asas
2.2.Asas
2.3.Empenagem Horizontal
2.4.Empenagem Vertical
2.5.Fuselagem 2.6.Avião
Completo3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
AERODINÂMICA
PERFIL DAS ASAS
• Modificação do perfil Selig1223
Estrutura mais resistente.
Menor peso estrutural.
Melhora de características aerodinâmicas.
Perfil 10% mais espesso:
S1223HG[1] SELIG, M. Et Al, Summary of Low-Speed Airfoil Data Vol. 1, 2,3. Soartech Publications, 1995
Base para modificações: XFOIL
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10
AERODINÂMICA
PERFIL DAS ASAS
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
2,5
-20 -10 0 10 20 30a (º)
CL
S1223 experimentalS1223HG experimentalS1223 (Selig)
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica
2.1.Perfil das Asas
2.2.Asas
2.3.Empenagem Horizontal
2.4.Empenagem Vertical
2.5.Fuselagem 2.6.Avião
Completo3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
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11
AERODINÂMICA
ASAS
Biplano: Vlocal V∞
Vlocal>V∞
Vlocal<V∞
ClVlocal < ClV∞
ClVlocal > Clv∞
Cl adimensionalizado por V∞
não prediz estol.
Códigos Vortex Lattice normalmente utilizados calculam ClV∞;
Solução: Programar um código Vortex Lattice.
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica
2.1.Perfil das Asas
2.2.Asas
2.3.Empenagem Horizontal
2.4.Empenagem Vertical
2.5.Fuselagem 2.6.Avião
Completo3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
![Page 12: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/12.jpg)
12
AERODINÂMICA
ASAS
0,4m
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica
2.1.Perfil das Asas
2.2.Asas
2.3.Empenagem Horizontal
2.4.Empenagem Vertical
2.5.Fuselagem 2.6.Avião
Completo3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
![Page 13: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/13.jpg)
13
AERODINÂMICA
ASAS
Acerto das incidências
Aumento corda aileron (estol)
Escolha do afilamento
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica
2.1.Perfil das Asas
2.2.Asas
2.3.Empenagem Horizontal
2.4.Empenagem Vertical
2.5.Fuselagem 2.6.Avião
Completo3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
![Page 14: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/14.jpg)
14
AERODINÂMICA
EMPENAGEM HORIZONTAL
Base para o projeto:CHT=0,4
S (m2) A c/4 (º)
0,198 4,5 0,45 -16
Perfil RG14 invertido
CLEH cumpre requisitos.
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica
2.1.Perfil das Asas
2.2.Asas
2.3.Empenagem Horizontal
2.4.Empenagem Vertical
2.5.Fuselagem 2.6.Avião
Completo3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
![Page 15: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/15.jpg)
15
AERODINÂMICA
EMPENAGEM VERTICAL
1° Tentativa: CVT Instabilidade em Espiral.
Base de projeto:
Critérios de qualidade de
vôo.Perfil NACA 0014
Alojamento de servos:
•Menor arrasto;
•Maior funcionalidade.S (m2) A c/4 (º)
0,0420,82
30,7 17,8
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica
2.1.Perfil das Asas
2.2.Asas
2.3.Empenagem Horizontal
2.4.Empenagem Vertical
2.5.Fuselagem 2.6.Avião
Completo3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
![Page 16: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/16.jpg)
16
AERODINÂMICA
FUSELAGEM
Projetado para evitar
descolamento*
Passeio do CG com
carregamento minimizado
Diminuição da área frontal
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica
2.1.Perfil das Asas
2.2.Asas
2.3.Empenagem Horizontal
2.4.Empenagem Vertical
2.5.Fuselagem
2.6.Avião Completo
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho* Hoerner, S.F. , Aerodynamic Drag – Practical Data, Otterbein Press - 1951
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17
AERODINÂMICA
AVIÃO COMPLETO1. Projeto
Conceitual2.
Aerodinâmica
2.1.Perfil das Asas
2.2.Asas
2.3.Empenagem Horizontal
2.4.Empenagem Vertical
2.5.Fuselagem 2.6.Avião
Completo3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
![Page 18: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/18.jpg)
18
AERODINÂMICA
AVIÃO COMPLETO
0
0,5
1
1,5
2
0 0,1 0,2 0,3 0,4CD
CL
0
0,5
1
1,5
2
0 5 10 15 20a (º)
CL
- Cl x alfa
- Polar de Arrasto
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica
2.1.Perfil das Asas
2.2.Asas
2.3.Empenagem Horizontal
2.4.Empenagem Vertical
2.5.Fuselagem 2.6.Avião
Completo3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
![Page 19: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/19.jpg)
19
CARGAS E ESTRUTURAS
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle
6. Desempenho
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20
CARGAS E ESTRUTURAS
PROJETO ESTRUTURAL
Confiabilidadena construção
Rigidez Estabilidade
Resistência
Leveza
Projeto Estrutural
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas 3.1.Materiais 3.2. Envelope
de Vôo 3.3.Asas
3.4.Empenagens
3.5.Fuselagem 3.6.Tail Boom 3.7.Junção das
Asas 3.8.Trem de
Pouso 3.9. Peso Final4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
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21
CARGAS E ESTRUTURAS
MATERIAIS1. Projeto
Conceitual2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas 3.1.Materiais 3.2. Envelope
de Vôo 3.3.Asas
3.4.Empenagens
3.5.Fuselagem 3.6.Tail Boom 3.7.Junção das
Asas 3.8.Trem de
Pouso 3.9. Peso Final4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
Barra de Balsa
Chapa de Balsa
Fibra de
Carbono
Fibra de Vidro
ρ (kg/m3) 200 160 1760 2110
σut (MPa) 26 7,4 4300 2415
σuc (MPa) 15 4,2 - -
τu (MPa) 3,1 0,73** - -
Critério de falha
Invariantesde Von
Mises*
Invariantesde Von
Mises*
Hoffman
Hoffman
* AICHER S & KLOCK W. Linear versus quadratic failure criteria for inplane loaded wood based panels. ** Verificado em ensaio de torção pura.
![Page 22: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/22.jpg)
22
CARGAS E ESTRUTURAS
ENVELOPE DE VÔO1. Projeto
Conceitual2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas 3.1.Materiais 3.2. Envelope
de Vôo 3.3.Asas
3.4.Empenagens
3.5.Fuselagem 3.6.Tail Boom 3.7.Junção das
Asas 3.8.Trem de
Pouso 3.9. Peso Final4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
CondiçãoLimite
(nz=2,45)
CondiçãoÚltima (nz=2,70)
Condição última = 1,1 x Condição limite
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23
-80-60-40
-200
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25
y (m)Mom
ento
Fle
tor
(N.m
)
Mx - Asa Superior Mx - Asa Inferior
CARGAS E ESTRUTURAS
ASAS1. Projeto
Conceitual2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas 3.1.Materiais 3.2. Envelope
de Vôo 3.3.Asas
3.4.Empenagens
3.5.Fuselagem 3.6.Tail Boom 3.7.Junção das
Asas 3.8.Trem de
Pouso 3.9. Peso Final4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
FZ na condição
última (N)
Asa inferior 211,2
Asa Superior 258,0
•Esforços diminuem rapidamente para a ponta.•Carregamentos diferentes em cada asa.
![Page 24: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/24.jpg)
24
CARGAS E ESTRUTURAS
ASAS1. Projeto
Conceitual2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas 3.1.Materiais 3.2. Envelope
de Vôo 3.3.Asas
3.4.Empenagens
3.5.Fuselagem 3.6.Tail Boom 3.7.Junção das
Asas 3.8.Trem de
Pouso 3.9. Peso Final4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
Otimização da estrutura:
Compressão: menor resistência.
(balsa)Dimensões variáveis ao longo da envergadura.
EstruturasDiferenciadas.
![Page 25: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/25.jpg)
25
CARGAS E ESTRUTURAS
EMPENAGENS1. Projeto
Conceitual2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas 3.1.Materiais 3.2. Envelope
de Vôo 3.3.Asas
3.4.Empenagens
3.5.Fuselagem 3.6.Tail Boom 3.7.Junção das
Asas 3.8.Trem de
Pouso 3.9. Peso Final4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
EH EV
Cl 1,05 0,52 1,00
Mx (N.m) -4,87 1,01 -0,42
Mz (N.m) 1,00 0,19 0,10
Sx (N) -5,14 -0,87 -1,78
Sz (N) 23,91 -4,98 7,23
T (N.m) -0,73 -0,73 0,14
•V=Vd=18m/s•Esforços na raiz.
(balsa) (balsa)
![Page 26: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/26.jpg)
26
CARGAS E ESTRUTURAS
ANÁLISE ESTRUTURAL DAS ASAS E EMPENAGENS1. Projeto
Conceitual2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas 3.1.Materiais 3.2. Envelope
de Vôo 3.3.Asas
3.4.Empenagens
3.5.Fuselagem 3.6.Tail Boom 3.7.Junção das
Asas 3.8.Trem de
Pouso 3.9. Peso Final4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
• Cálculo de tensões e deslocamentos por teoria de viga de paredes finas. (Aircraft Structures. Megson, T.H.G.)
• Análise de falha pelo critério de variantes de Von Mises.
Resultados da análise de
falha para seção da raiz.
Material
Dimensõese posicionamento
Esforços
Tensões
![Page 27: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/27.jpg)
27
CARGAS E ESTRUTURAS
FUSELAGEM1. Projeto
Conceitual2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas 3.1.Materiais 3.2. Envelope
de Vôo 3.3.Asas
3.4.Empenagens
3.5.Fuselagem
3.6.Tail Boom 3.7.Junção das
Asas 3.8.Trem de
Pouso 3.9. Peso Final4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
•Cargas principais:- Pouso (Aceleração 2g);- Esforços das empenagens;- Esforços do motor.
Em solo, caixa de carga apoiada no trem de pouso principal.
Em vôo, caixa de carga apoiada nas asas.
•Otimização:
Alívio da estrutura:
![Page 28: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/28.jpg)
28
CARGAS E ESTRUTURAS
TAIL BOOM
Ensaio de rigidez:
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas 3.1.Materiais 3.2. Envelope
de Vôo 3.3.Asas
3.4.Empenagens
3.5.Fuselagem 3.6.Tail Boom 3.7.Junção das
Asas 3.8.Trem de
Pouso 3.9. Peso Final4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
Cargas oriundas das empenagens.
Sanduíche de fibra de
carbono e honeycomb.
Principal requisito: Rigidez.
![Page 29: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/29.jpg)
29
CARGAS E ESTRUTURAS
JUNÇÃO DAS ASAS1. Projeto
Conceitual2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas 3.1.Materiais 3.2. Envelope
de Vôo 3.3.Asas
3.4.Empenagens
3.5.Fuselagem 3.6.Tail Boom 3.7.Junção
das Asas 3.8.Trem de
Pouso 3.9. Peso Final4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
• Cargas:– Carga lateral em curva;– Carga de compressão em
pouso;– Carga de tração em vôo.– Torção.
• Análise em Nastran (elementos finitos).
Fibra de carbono
unidirecionalEspuma de PVC
Alta rigidez e baixo peso.
![Page 30: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/30.jpg)
30
CARGAS E ESTRUTURAS
TREM DE POUSO PRINCIPAL1. Projeto
Conceitual2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas 3.1.Materiais 3.2. Envelope
de Vôo 3.3.Asas
3.4.Empenagens
3.5.Fuselagem 3.6.Tail Boom 3.7.Junção das
Asas 3.8.Trem de
Pouso 3.9. Peso Final4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
• Fatores de carga normal e horizontal: 2,0 e 0,7.
TREM DE POUSO DO NARIZ
• Haste de aço com garfo de alumínio para prender a roda.
• Resistência comprovada por testes.
Carga de pouso
suportada por meia
estrutura.
Índice de falha de Hoffman
(Otimização limitada pela
rigidez).
Análise em Nastran com elementos de
laminado.
![Page 31: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/31.jpg)
31
CARGAS E ESTRUTURAS
PESO FINAL
-Peso vazio = 4,589 kgf-Contribuição de cada componente do avião (kgf):
0,285
0,389
0,726
0,823
0,900
0,9960,1060,0970,078
0,189
Tail Boom ParafusosEV EHTrem de Pouso AviônicosFuselagem Conjunto do MotorAsa Superior Asa Inferior
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas 3.1.Materiais 3.2. Envelope
de Vôo 3.3.Asas
3.4.Empenagens
3.5.Fuselagem 3.6.Tail Boom 3.7.Junção das
Asas 3.8.Trem de
Pouso 3.9. Peso
Final4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
![Page 32: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/32.jpg)
32
ESTABILIDADE
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle
6. Desempenho
![Page 33: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/33.jpg)
33
ESTABILIDADE
ESTABILIDADE ESTÁTICA1. Projeto
Conceitual2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade
4.1.Estabilidade Estática
4.2.Estabilidade Dinâmica
4.3.Qualidade de Vôo
5. Controle6. Desempenho
Fatores que indicam estabilidade e boa qualidade de vôo:
Látero-direcional:
Longitudinal: Margem estática entre 10% e 16%;
CGavião
CAaviã
o
Enflechamento (5,5° - c/4); Diedro (3,2°).
![Page 34: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/34.jpg)
34
ESTABILIDADE
ESTABILIDADE DINÂMICA
Linearização das equações e cálculo auto-valores da matriz de estado.
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade 4.1.Estabilidade
Estática
4.2.Estabilidade Dinâmica
4.3.Qualidade de Vôo
5. Controle6. Desempenho
Derivadas de estabilidade
(Vortex Lattice)
Estimativa dos momentos de inércia.
Utilizada a Norma MIL (com adaptações).
Cálculo do fator de amortecimento e freqüência
natural.
![Page 35: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/35.jpg)
35
ESTABILIDADE
QUALIDADE DE VÔO LONGITUDINAL1. Projeto
Conceitual2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade 4.1.Estabilidade
Estática 4.2.Estabilidade
Dinâmica 4.3.Qualidade
de Vôo5. Controle6. Desempenho
Período fugoidal Período curto
z wn (rad/s) z fn (Hz)wn (rad/s
)
Subida 0,174 1,08 0,409 1,53 9,65
Cruzeiro 0,107 0,883 0,487 1,56 9,78Nível 1>0,04)
Não tripulado, portanto pode ter freqüência natural maior.
Segundo pesquisas, esse comportamento é desejável.
* PETERS M.E.; ANDRISANO D. The determination of longitudinal flying qualities requirements for light weight unmanned aircraft.
Nível 2
![Page 36: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/36.jpg)
36
ESTABILIDADE
QUALIDADE DE VÔO LÁTERO-DIRECIONAL
Nível 1(Estável)
Velocidade de
subidaz
wn (rad/s
)
t1/2(s)
Rolamento
- -0,204
Dutch roll 0,388 4,68 -
Espiral - - 19,2
Nível 1(t1/2 < 1,0s)
Nível 1(z>0,19; zwn>0,35 rad/s e wn>1 rad/s)
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade 4.1.Estabilidade
Estática
4.2.Estabilidade Dinâmica
4.3.Qualidade de Vôo
5. Controle6. Desempenho
![Page 37: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/37.jpg)
37
CONTROLE
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle
6. Desempenho
![Page 38: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/38.jpg)
38
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade5. Controle 5.1.Controle
Longitudinal
5.2.Controle Látero-Direcional
6. Desempenho
CONTROLE
CONTROLE LONGITUDINAL
Empenagem horizontal inteiramente móvel:
CL máximo e mínimo com folga.
Escolha acertada: Recuperação de mergulho.
Vídeo(futuramente... à noite)
![Page 39: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/39.jpg)
39
CONTROLE
CONTROLE LÁTERO-DIRECIONAL1. Projeto
Conceitual2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade5. Controle 5.1.Controle
Longitudinal 5.2.Controle
Látero-Direcional
6. Desempenho
Emp. Vert. (Cvt)
Instabilidade em espiral.
Obrigatório diminuir EV
Controle Látero-direcional prejudicado.
Solução: Aumento de Ailerons.
Novo problema: Guinada adversa.
Solução Final: Ensaios em vôo e uso de ailerons diferenciais.
![Page 40: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/40.jpg)
40
CONTROLE
CONTROLE LÁTERO-DIRECIONAL1. Projeto
Conceitual2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade5. Controle 5.1.Controle
Longitudinal 5.2.Controle
Látero-Direcional
6. Desempenho
Análise de efetividade dos ailerons no XFOIL:
Não há precipitação do estol.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
-5 0 5 10alfa (º)
Cl
Alfa maxAlfa minDeflexão (º)-12-8-404812
![Page 41: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/41.jpg)
41
CONTROLE
CONTROLE LÁTERO-DIRECIONAL
Cálculo das derivadas de controle por Vortex Lattice e correção por resultados do XFOIL.
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade5. Controle 5.1.Controle
Longitudinal 5.2.Controle
Látero-Direcional
6. Desempenho
Situação Limitante
Deflexão Máxima*
Ailerons Curva Nivelada 4,0°
Leme Curva Nivelada 5,5°
Profundor Subida -25,0°
* Com relação à fuselagem.
![Page 42: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/42.jpg)
42
CONTROLE
CONTROLE LÁTERO-DIRECIONAL1. Projeto
Conceitual2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade5. Controle 5.1.Controle
Longitudinal 5.2.Controle
Látero-Direcional
6. Desempenho
- Ensaio em túnel:
![Page 43: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/43.jpg)
43
DESEMPENHO
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle
6. Desempenho
![Page 44: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/44.jpg)
44
DESEMPENHO
DESEMPENHO: REQUISITOS
•Objetivo principal: Cálculo de desempenho para obtenção da carga total máxima na competição.•Análise crítica do regulamento FAR 23
Mais Crítico
* Perda de pontos por carga útil não compensa a bonificação.
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle
6. Desempenho
![Page 45: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/45.jpg)
45
DESEMPENHO
DESEMPENHO1. Projeto
Conceitual
2. Aerodinâmica
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle
6. Desempenho
500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 15005
10
15
20
Altitude densidade (ISA) (m)
Ca
rga
Úti
l (K
g)
DecolagemSubidaCruzeiroRaio MínimoArremetidaPouso
São José dos Campos: ~20°C
![Page 46: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/46.jpg)
46
DESEMPENHO
DESEMPENHO
Previsão de Carga Útil
Carga Útil = 14,039-0,0004*(H)
13,3
13,4
13,6
13,7
13,8
13,9
200 500 800 1.100 1.400 1.700
Altitude Densidade (m)
Car
ga
Úti
l (K
g)
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle
6. Desempenho
![Page 47: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/47.jpg)
![Page 48: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/48.jpg)
48
DESEMPENHO
DESEMPENHO
FAR 23 - §23.51(4).
15 15.5 16 16.5 17 17.5 1812
12.5
13
13.5
14
14.5
15
Carga total(kg)
Vel
ocid
ade
de d
ecol
agem
(m/s
)
Restrição da decolagem
Restrição da subida
Ponto ótimo de decolagem (massa máxima)
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade5. Controle6.
Desempenho
![Page 49: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/49.jpg)
49
DESEMPENHO
DESEMPENHO
Desempenho Pontual
Altitude Densidade 600 m
Propriedade: Valor:
Velocidade de Stall: 10,9 m/s
Velocidade de decolagem: 12,8 m/s
Velocidade adequada para cruzeiro: 14,4 m/s
Velocidade máxima de vôo (Limitada pelo Cl min):
16,8 m/s
Razão de planeio (Alcance máximo): (-)6,575°
Velocidade vertical em planeio (Alcance máximo):
1,8 m/s
Distância para parada completa em pouso: 227,75 m
Velocidade ao passar a marca de 122m no pouso:
8,5 m/s
Raio mínimo de Curva Nivelada: 27 m
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade5. Controle6.
Desempenho
![Page 50: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/50.jpg)
50
AERODINÂMICA
ASAS
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
-1,25 -1 -0,75 -0,5 -0,25 0 0,25 0,5 0,75 1 1,25y/(b/2)
Cl V
loca
l
Asa inferior
Asa superior
Cl estol perf il
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
-1,25 -1 -0,75 -0,5 -0,25 0 0,25 0,5 0,75 1 1,25y/(b/2)
Cl V
∞
Asa inferior
Asa superior
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
-1,25 -1 -0,75 -0,5 -0,25 0 0,25 0,5 0,75 1 1,25y/(b/2)
Su
sten
taçã
o l
oca
l ad
imen
sio
nal
e
no
rmal
izad
a
Asa inferior
Asa superior
Distribuição Elíptica
• Estol na região dos ailerons:1. Projeto
Conceitual2.
Aerodinâmica
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
![Page 51: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/51.jpg)
51
CONTROLE
CONTROLE LÁTERO-DIRECIONAL1. Projeto
Conceitual2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade5. Controle 5.1.Controle
Longitudinal 5.2.Controle
Látero-Direcional
6. Desempenho
Análise de efetividade dos ailerons no XFOIL:
Não há precipitação do estol.
-0,9
-0,4
0,1
0,6
-10 -5 0 5 10
df (º)
DCl
Teórico [5] Alfa=6ºAlfa=3º Alfa=0º
![Page 52: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/52.jpg)
52
CARGAS E ESTRUTURAS
ASAS1. Projeto
Conceitual2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas 3.1.Materiais 3.2. Envelope
de Vôo 3.3.Asas
3.4.Empenagens
3.5.Fuselagem 3.6.Tail Boom 3.7.Junção das
Asas 3.8.Trem de
Pouso 3.9. Peso Final4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
-70-55-40-25-10
520
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25
y (m)
Mom
ento
Fle
tor
(N.m
)
Mx - Asa Superior Mx - Asa Inferior
Mz - Asa Superior Mz - Asa Inferior
![Page 53: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/53.jpg)
53
CARGAS E ESTRUTURAS
ASAS1. Projeto
Conceitual2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas 3.1.Materiais 3.2. Envelope
de Vôo 3.3.Asas
3.4.Empenagens
3.5.Fuselagem 3.6.Tail Boom 3.7.Junção das
Asas 3.8.Trem de
Pouso 3.9. Peso Final4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
-50-20104070
100
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25
y (m)
Esfo
rço
Cor
tant
e (N
)
Sx - Asa Superior Sx - Asa Inferior
Sz - Asa Superior Sz - Asa Inferior
![Page 54: Gustavo Oliveira Violato Alex Sandro Maia Fernandes Eduardo Rodrigues Poço](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022013011/568138c8550346895da082a8/html5/thumbnails/54.jpg)
54
CARGAS E ESTRUTURAS
ASAS1. Projeto
Conceitual2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas 3.1.Materiais 3.2. Envelope
de Vôo 3.3.Asas
3.4.Empenagens
3.5.Fuselagem 3.6.Tail Boom 3.7.Junção das
Asas 3.8.Trem de
Pouso 3.9. Peso Final4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
0
4
8
12
16
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25
y (m)
Mom
ento
Tor
sor
(N.m
)
Asa Superior Asa Inferior