This work presents an application of failure prognosis in the system command actuator of a commercial aircraft. An efficient failure prognostic algorithm provides a reduction in the number of unscheduled events and consequently generates a significant reduction in the maintenance costs. Although this is a simulation-based work, it presents a pre validation with bench tests data. The method starts by computational mathematical modeling of the system and this further validation by laboratory results. The sensitivity study of the variables is necessary in order to understand which parameters affect the system. The estimation of a confidence interval to determine the nominal behavior failure allows detection and isolation. Parity state techniques will be used for the residue signals design which will be the of the degradation measurement. A simulation of the failure behavior over the time to forecast when the system will reach a determined threshold is also presented.

C4ISR ée a sigla em inglês para Comando, Controle, Comunicações, Computadores, Inteligência, Vigilância e Reconhecimento. Os sistemas C4ISR são definidos pelo Departamento de Defesa Americano como sistemas integrados de doutrinas, procedimentos, estruturas organizacionais, pessoal, equipamentos, instalações e comunicações projetadas para apoiar os comandantes no comando e controle nas operações e atividades militares. Um passo importante para implementação de um sistema C4ISR ée a construção de um simulador de uma plataforma C4ISR. Nesse contexto observa-se a necessidade de simulações de cenário para estímulo dos subsistemas que compõem o todo, com fins de testes e validações. Um dos elementos que podem estar presentes no cenário são aeronaves civis. Como a frota de aeronaves civis em operação ée muito grande, a simulação das trajetórias torna-se um tanto complicada devido a necessidade de muitas informações para alimentar modelos matemáticos de qualidade razoável. A Base de Dados de Aeronaves BADA, da EUROCONTROL, se propõe a diminuir esta dificuldade provendo informações de desempenho de aeronaves além de outros parâmetros necessários à simulação de dinâmica e, por conseqüência, à geração de trajetórias. Além da criação de um gerador de trajetórias, este trabalho também se propõe a integrar este gerador a outro trabalho de mestrado profissionalizante desenvolvido em paralelo, no qual foi desenvolvido uma aplicação Web para visualização de mapas usando elementos geo-referenciados.

Neste trabalho é apresentado o resultado para o projeto de lei de controle para uma função de controle automático da manobra de aproximação para pouso, somente o controle longitudinal, de uma aeronave comercial. Para tanto o projeto foi baseado na aplicação de duas técnicas, Inversão Dinâmica e H8 "loop shapping". A Inversão Dinâmica, utilizada na realimentação interna, tem o papel de generalizar a resposta do avião de forma a eliminar o processo de escalonamento de ganhos, geralmente utilizado para garantir o desempenho da função para todo o envelope operacional da aeronave. A técnica de H8 "loop shapping", utilizada na realimentação externa, tem o papel de garantir a robustez do controlador, tendo como resultados diretos o ajuste da resposta em malha aberta com base em um sistema de referência e uma margem de estabilidade, dada por um fator de compressão mínimo baseado na resposta em freqüência dos valores singulares do sistema em malha aberta. Com base nesse resultado foi possível concluir sobre a robustez do projeto a presença de variações e distúrbios na planta. O resultado final do controlador foi analisado no domínio da freqüência, por meio de gráfico de valor singular, e no domínio do tempo, com simulações da manobra de aproximação na presença de perturbações.

Observando a evolução das aeronaves comerciais de transporte de passageiros, é possível perceber que há grande interesse por parte de fabricantes e operadores pela automatização de sistemas e tarefas relacionadas ao vôo. Neste âmbito, o presente trabalho tem por objetivo efetuar o projeto de um sistema de controle capaz de efetuar o seguimento de trajetórias tipicamente operadas por estas aeronaves. Primeiramente, foi explorado o cálculo de trajetórias típicas de vôo no plano vertical a partir da integração direta das equações do movimento. As condições de cruzeiro foram determinadas de modo a se minimizar os custos diretos de operação, enquanto que as etapas de subida e descida foram determinadas a partir de um perfil típico realizado em aeronaves comerciais. Em um segundo momento, os resultados do cálculo de trajetórias foram utilizados como guias para o projeto de um sistema de controle, que permitisse o seguimento destas trajetórias de maneira automatizada. A determinação dos ganhos é realizada a partir de técnicas algorítmicas de otimização aplicadas em modelos linearizados. O escalonamento dos ganhos é realizado a fim de se englobar diversos pontos do envelope de operação, quando aplicável. Por fim, o sistema projetado é simulado de maneira não linear a fim de verificar sua resposta diante de perturbações de rajadas de vento.

Para aeronaves comerciais, considerando a carga de trabalho do piloto, a aproximação e o pouso são fases críticas, sendo responsáveis por uma grande parcela dos acidentes aéreos. Com o advento da tecnologia "fly-by-wire", que está se consolidando para novos projetos dentro do meio aeronáutico, é possível implementar leis de controle de maneira a aumentar a eficiência aerodinâmica da aeronave, melhorar a qualidade de vôo, diminuir a carga de trabalho do piloto, e como conseqüência aumentar a segurança. Este trabalho tem como objetivo projetar e analisar diferentes conceitos de leis de controle para as fases de aproximação e arredondamento, bem como a transição entre as mesmas. Procura-se minimizar o número de sensores exigidos para implementação a fim de reduzir o custo e a complexidade do sistema de aumento de controle e estabilidade (CSAS, do inglês "Control and Stability Augmentation System") da aeronave. Os controladores são projetados através de Métodos Algoritmicos, de maneira que atendam diversos critérios de qualidade de vôo da literatura. Os resultados obtidos são validados através de simulações não-lineares de um modelo de aeronave. Nestas simulações são incluídos modelos de efeito solo, perturbações atmosféricas e dinâmicas adicionais de atrasos provocadas por sensores, digitalização de sinais, processamento e atuadores. É feito também o projeto de um controlador LQG/LTR para efeitos comparativos.

Na fase preliminar são estabelecidos os pesos metas para todos os grupos de estrutura e sistemas que compõem a aeronave. Estes pesos devem ser estritamente controlados durante toda a fase de desenvolvimento do projeto usando-os sistematicamente como um guia. O controle do peso meta ée uma das ferramentas mais importantes para o sucesso de uma aeronave e ée um requisito de grande preocupação na indústria aeronáutica. De fato, soluções que produzem pesos menores e controlados dos componentes estruturais e de sistemas corroboram, para que se atinja a meta da carga paga, resultando em uma aeronave competitiva e com menor custo de operação. Este trabalho tem como objetivo estudar, desenvolver e modificar um programa de computador para o cálculo e estimativa de pesos para aviões comerciais. As modificações propostas são para adaptá-lo e criar um programa específico de estimativa de pesos para a classe executiva. Este programa será utilizado na geração dos pesos metas de projeto do avião executivo em questão, e os resultados derivados deste estudo, serão utilizados nas análises preliminares de peso e balanceamento e demais atividades correlatas. Como forma de aferir e aprovar as modificações, os resultados do programa serão comparados com os pesos reais conhecidos e os métodos acadêmicos existentes.

Este trabalho realiza um estudo comparativo entre diferentes arquiteturas de sistemas de comando de vôo (FCS) e sistemas de piloto automático (AFCS) empregados em conhecidas aeronaves comerciais. Sua abordagem tenta enfatizar como cada arquitetura pode influenciar no desenvolvimento, operação e na manutenção de uma aeronave. As diferenças encontradas em cada arquitetura podem se traduzir em alterações da resposta dinâmica da aeronave, como no caso das diferentes interfaces entre o FCS e o AFCS, ou mesmo representar diferentes níveis de redundância, confiabilidade e complexidade do sistema. Apesar de todas as arquiteturas, aqui descritas e estudadas, atingirem os requisitos normativos por apresentarem uma baixa probabilidade de falhas, ée o meio pelo qual o sistema garante esta baixa probabilidade de falhas que pode influenciar no projeto da aeronave, por exemplo, aumentando o peso total da aeronave - se o número de elementos redundantes for muito elevado. O principal objetivo deste trabalho ée definir uma arquitetura básica para a aeronave (fictícia) CJ1, que por sua vez foi desenvolvida durante o Programa de Especialização em Engenharia. Entretanto, este trabalho acaba se tornando algo como um sumário, uma sinopse das arquiteturas de FCS e AFCS das aeronaves aqui estudadas (ERJ145, EMBRAER 170, Boeing 777) ao mesmo tempo em que define uma arquitetura para a aeronave CJ1.

Este trabalho tem como objetivo apresentar a análise de parte da estrutura do interior de uma aeronave comercial, preenchendo uma lacuna na literatura e que possa servir de referência bibliográfica ao Programa de Especialização em Engenharia (PEE) da EMBRAER, utilizando como meio de abordagem do tema, a otimização da estrutura do piso de uma aeronave comercial já fabricada, no caso o ERJ-145. A otimização apresentada neste trabalho visa a redução do peso estrutural, considerando como fator restritivo a resistência à flambagem local e global dos principais elementos estruturais do piso, a saber, as vigas longitudinais e suas respectivas colunas. As variáveis de projeto consideradas para tal otimização são as dimensões geométricas dessas colunas e vigas. É realizada uma análise linear estática do modelo de Elementos Finitos para uma estrutura idealizada do piso, e os dados são utilizados como entrada para otimização estrutural das colunas e vigas. A partir de tais dados, modelos mais refinados para as colunas e vigas são testados quanto ao seu comportamento com relação a flambagem e os resultados da otimização são confrontados com a estrutura idealizada para o piso da aeronave ERJ-145, a fim de obter o projeto ótimo. É importante observar que a estrutura do piso utilizada no modelo de elementos finitos consiste em uma idealização da estrutura real da aeronave ERJ-145, com base em informações de domínio público, extraídas de jornais, revistas e sítios da Internet.

In this work we introduce a peer-to-peer approach for in-flight entertainment video on-demand systems. Such applications are traditional ways for the airline to improve profit from its operation and attract customers. We outline how a peer-to-peer system should be organized to address this specific application and reduce operational costs for the airline. Furthermore, we discuss in details the problem of content discovery that rises in such environment and propose two feasible solutions. These solutions are analyzed in the terms of network bandwidth demand and amount of data transmitted over the network infrastructure. Our conclusions show that the content location problem can be solved without significant use of bandwidth, and ultimately the peer-to-peer paradigm is a worth-taking and feasible path for the next in-flight entertainment system generations.

A indústria aeronáutica busca continuamente implementar novas tecnologias em seus produtos sempre com objetivos comerciais, ganhos de eficiência e eficácia aliadas à confiabilidade e segurança. Desde o acidente do Boeing da TWA 800, em que houve a explosão do tanque de combustível central em pleno vôo, inúmeras recomendações de segurança têm surgido e com elas novas regulamentações para projeto, certificação e operação de aeronaves de transporte. O presente trabalho apresenta uma análise das várias alternativas de engenharia na prevenção de ignição dentro dos tanques de combustível das aeronaves de transporte, na contenção da expansão dos gases em decorrência de uma ignição, avaliando a viabilidade econômica e técnica das alternativas estudadas de maneira a produzir um ranking das alternativas mais viáveis com objetivo de se conseguir o menor impacto possível no custo operacional das aeronaves e uma aviação comercial mais segura. Com objetivo de abranger um grande número de possibilidades de solução para o problema proposto neste trabalho, são analisados não só ações sobre o projeto das aeronaves como também sobre os aeroportos, sobre os combustíveis ou até mesmo sobre os procedimentos de operação. Dois tipos de alternativas são analisadas: as ativas, que agem nas causas da ignição através da criação de um ambiente impróprio ao desenvolvimento desta, e as passivas, que minimizam as conseqüências da ignição depois de ocorrida. Adicionalmente, são estudadas tanto alternativas para aeronaves já em operação quanto para novos projetos de aeronaves.