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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 CONCEITUALPRÉ-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 CONCEITUALMETODOLOGIA 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
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6
PROJETO CONCEITUAL
Configuração inicial
Estimativa da polar de arrasto
Desempenho em subida e decolagem
Estimativa 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
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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
Completo
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle6. Desempenho
AERODINÂMICAPERFIL 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
AERODINÂMICAPERFIL DAS ASAS
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
2,5
-20 -10 0 10 20 30α (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
Completo
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle6. Desempenho
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11
AERODINÂMICAASAS
Biplano: Vlocal V∞ø §
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
Completo
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle6. Desempenho
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12
AERODINÂMICAASAS
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
Completo
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle6. Desempenho
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13
AERODINÂMICAASAS
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
Completo
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle6. Desempenho
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14
AERODINÂMICAEMPENAGEM HORIZONTAL
Base para o projeto:CHT=0,4
-160,454,50,198
Λ c/4 (º)λAS (m2)
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
Completo
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle6. Desempenho
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15
AERODINÂMICAEMPENAGEM 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.
17,80,70,8230,042
Λ c/4 (º)λAS (m2)
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. Estabilidade
5. Controle6. Desempenho
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16
AERODINÂMICAFUSELAGEM
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. Estabilidade
5. Controle6. Desempenho
* Hoerner, S.F. , Aerodynamic Drag – Practical Data, Otterbein Press - 1951
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17
AERODINÂMICAAVIÃO COMPLETO
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. Estabilidade
5. Controle6. Desempenho
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18
AERODINÂMICAAVIÃO 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 20α (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
Completo
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle6. Desempenho
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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 ESTRUTURASPROJETO 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 ESTRUTURASMATERIAIS
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
HoffmanHoffmanInvariantes
de Von Mises*Invariantes
de Von Mises*Critério de falha
Fibra de Vidro
Fibra de Carbono
Chapa de Balsa
Barra de Balsa
--0,73**3,1τu (MPa)
--4,215σuc (MPa)
241543007,426σut (MPa)
21101760160200ρ (kg/m3)
* AICHER S & KLOCK W. Linear versus quadratic failure criteria for inplane loaded wood based panels. ** Verificado em ensaio de torção pura.
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22
CARGAS E ESTRUTURASENVELOPE DE VÔO
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
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 ESTRUTURASASAS
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
258,0Asa Superior
211,2Asa inferior
FZ na condição
última (N)
•Esforços diminuem rapidamente para a ponta.•Carregamentos diferentes em cada asa.
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24
CARGAS E ESTRUTURASASAS
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
Otimização da estrutura:
Compressão: menor resistência.
(balsa)Dimensões variáveis ao longo da envergadura.
EstruturasDiferenciadas.
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25
CARGAS E ESTRUTURASEMPENAGENS
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
0,14-0,73-0,73T (N.m)
7,23-4,9823,91Sz (N)
-1,78-0,87-5,14Sx (N)
0,100,191,00Mz (N.m)
-0,421,01-4,87Mx (N.m)
1,000,521,05Cl
EVEH
•V=Vd=18m/s•Esforços na raiz.
(balsa) (balsa)
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26
CARGAS E ESTRUTURASANÁLISE ESTRUTURAL DAS ASAS E EMPENAGENS
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
• 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: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/27.jpg)
27
CARGAS E ESTRUTURASFUSELAGEM
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 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: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/28.jpg)
28
CARGAS E ESTRUTURASTAIL 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: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/29.jpg)
29
CARGAS E ESTRUTURASJUNÇÃO DAS ASAS
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:– Carga lateral em curva;– Carga de compressão em
pouso;– Carga de tração em vôo.– Torção.
• Análise em Nastran (elementos finitos).
Fibra de carbono unidirecional
Espuma de PVC
Alta rigidez e baixo peso.
![Page 30: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/30.jpg)
30
CARGAS E ESTRUTURASTREM DE POUSO PRINCIPAL
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
• 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: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/31.jpg)
31
CARGAS E ESTRUTURASPESO 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: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/32.jpg)
32
ESTABILIDADE
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle
6. Desempenho
![Page 33: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/33.jpg)
33
ESTABILIDADEESTABILIDADE ESTÁTICA
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade 4.1.Estabilidade
Estática 4.2.Estabilidade
Dinâmica
4.3.Qualidade de Vôo
5. Controle
6. Desempenho
Fatores que indicam estabilidade e boa qualidade de vôo:
Látero-direcional:
Longitudinal: Margem estática entre 10% e 16%;
CGavião
CAavião
Enflechamento (5,5° - c/4); Diedro (3,2°).
![Page 34: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/34.jpg)
34
ESTABILIDADEESTABILIDADE 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. Controle
6. 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: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/35.jpg)
35
ESTABILIDADEQUALIDADE DE VÔO LONGITUDINAL
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade 4.1.Estabilidade
Estática 4.2.Estabilidade
Dinâmica
4.3.Qualidade de Vôo
5. Controle
6. Desempenho
1,56
1,53
fn (Hz)
0,487
0,409
z
Período curto
9,780,8830,107Cruzeiro
9,651,080,174Subida
wn (rad/s)wn (rad/s)z
Período fugoidal
Nível 1(ζ >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: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/36.jpg)
36
ESTABILIDADEQUALIDADE DE VÔO LÁTERO-DIRECIONAL
Nível 1(Estável)
19,2--Espiral
-4,680,388Dutch roll
0,204--Rolamento
t1/2(s)wn (rad/s)zVelocidade de subida
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. Controle
6. Desempenho
![Page 37: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/37.jpg)
37
CONTROLE
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle
6. Desempenho
![Page 38: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/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
CONTROLECONTROLE LONGITUDINAL
Empenagem horizontal inteiramente móvel:
CL máximo e mínimo com folga.
Escolha acertada: Recuperação de mergulho.
Vídeo(futuramente... à noite)
![Page 39: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/39.jpg)
39
CONTROLECONTROLE LÁTERO-DIRECIONAL
1. Projeto Conceitual
2. 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: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/40.jpg)
40
CONTROLECONTROLE LÁTERO-DIRECIONAL
1. Projeto Conceitual
2. 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: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/41.jpg)
41
CONTROLECONTROLE 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
-25,0°SubidaProfundor
5,5°Curva NiveladaLeme
4,0°Curva NiveladaAilerons
Deflexão Máxima*Situação Limitante
* Com relação à fuselagem.
![Page 42: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/42.jpg)
42
CONTROLECONTROLE LÁTERO-DIRECIONAL
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade5. Controle 5.1.Controle
Longitudinal 5.2.Controle
Látero-Direcional
6. Desempenho
- Ensaio em túnel:
![Page 43: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/43.jpg)
43
DESEMPENHO
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica
3. Cargas e Estruturas
4. Estabilidade
5. Controle
6. Desempenho
![Page 44: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/44.jpg)
44
DESEMPENHODESEMPENHO: 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: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/45.jpg)
45
DESEMPENHODESEMPENHO
1. 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)
Car
ga
Ú til (K
g)
DecolagemSubidaCruzeiroRaio MínimoArremetidaPouso
São José dos Campos: ~20°C
![Page 46: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/46.jpg)
46
DESEMPENHODESEMPENHO
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: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/47.jpg)
![Page 48: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/48.jpg)
48
DESEMPENHODESEMPENHO
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 decolagemRestrição da subidaPonto ótimo de decolagem (massa máxima)
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
![Page 49: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/49.jpg)
49
DESEMPENHODESEMPENHO
27 m Raio mínimo de Curva Nivelada:
8,5 m/sVelocidade ao passar a marca de 122m no pouso:
227,75 m Distância para parada completa em pouso:
1,8 m/sVelocidade vertical em planeio (Alcance máximo):
(-)6,575°Razão de planeio (Alcance máximo):
16,8 m/sVelocidade máxima de vôo (Limitada pelo Cl min):
14,4 m/sVelocidade adequada para cruzeiro:
12,8 m/sVelocidade de decolagem:
10,9 m/sVelocidade de Stall:
Valor:Propriedade:
Altitude Densidade 600 m
Desempenho Pontual
1. Projeto Conceitual
2. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
![Page 50: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/50.jpg)
50
AERODINÂMICAASAS
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. Aerodinâmica3. Cargas e
Estruturas4. Estabilidade5. Controle6. Desempenho
![Page 51: PROJETO CONCEITUALrbpiccinini.freeshell.org/docs/aerodesign/apresentacao.pdf9 1. Projeto Conceitual 2. Aerodinâmica 2.1.Perfil das Asas 2.2.Asas 2.3.Empenagem Horizontal 2.4.Empenagem](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070810/5f0965717e708231d426a355/html5/thumbnails/51.jpg)
51
CONTROLECONTROLE LÁTERO-DIRECIONAL
1. Projeto Conceitual
2. 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)
DC
l
Teórico [5] Alfa=6ºAlfa=3º Alfa=0º
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52
CARGAS E ESTRUTURASASAS
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
-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
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CARGAS E ESTRUTURASASAS
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
-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
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CARGAS E ESTRUTURASASAS
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
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