O presente trabalho surgiu da necessidade da Embraer de que o aplicativo WSDS (Wing Structure Design System) aumentasse seu nível de aderência ao processo de dimensionamento estrutural de asas realizado na empresa, através de uma análise estrutural mais acurada das espessuras dos painéis de revestimento da asa. Para solucionar esse problema utilizou-se recursos disponíveis no domínio dos Sistemas Especialistas, em uma abordagem de Engenharia Baseada no Conhecimento. Assim, para se armazenar parte do conhecimento da Embraer a respeito de dimensionamento estrutural de uma asa, esse trabalho desenvolveu e implementou o Sistema Baseado no Conhecimento chamado SASP (Structural Analysis of Skin Panels). Esse sistema refina o cálculo da espessura dos painéis de revestimento de uma asa realizado pelo PDO (Preliminary Design Optimization). Foram realizados estudos de caso com asas de duas aeronaves da Embraer. A análise dos resultados obtidos mostrou que há limitações na forma como o módulo PDO do WSDS realiza a busca por uma configuração mais leve para a estrutura da asa. O principal problema encontrado foi a forma como o PDO realiza as distribuições de esforços na seção transversal da baia, que utiliza um retângulo como aproximação da seção transversal das baias da asa. Os estudos de sensibilidade realizados com o SASP indicaram que são necessárias várias iterações para que o sistema alcance resultados mais acurados e que a escolha do correto método de análise do painel de revestimento tem grande influência no resultado final. O presente trabalho contribuiu também para desenvolvimento de um modelo generativo de asa, aproximando o resultado encontrado pelo PDO do resultado real, melhorando a precisão de análises preliminares realizadas pela Embraer.

Este trabalho apresenta conceitos relacionados às causas e conseqüências de vazamento de combustível em aeronaves durante a fase de vôo, de forma a possibilitar a identificação e a localização do mesmo, permitindo, portanto à tripulação realizar ações corretivas que minimizem os efeitos deste tipo de falha na segurança da operação.Um histórico de incidentes relacionados ao vazamento de combustível em vôo é apresentado, mostrando a importância do conhecimento da existência e do local do vazamento. O modo como as informações são passadas para a tripulação também é analisado, mostrando a dificuldade existente para que este tipo de falha não afete a segurança da aeronave. O estado da arte de sistemas de combustível, os modos de vazamento de combustível e os componentes sujeitos a vazamento, os tipos de operação de aeronaves (que influem a maneira como um vazamento deve ser detectado), e os equipamentos que podem ser usados na detecção de um vazamento de combustível são analisados. O método atualmente utilizado para detectar perdas de combustível durante o vôo é apresentado e analisado através da sua aplicação num sistema de combustível de uma aeronave fictícia. Este método é baseado na análise de sintomas apresentados quando ocorre um vazamento, sintomas que dependem do local onde a falha ocorre. Os meios pelos quais estes sintomas são reconhecidos pela tripulação são estudados e evidenciam que os fatores humanos envolvidos durante a tomada de decisões e ações corretivas são essenciais para garantir a segurança da operação. Um método de detecção e localização é proposto por este trabalho e comparado ao método existente através da análise do mesmo sistema de combustível analisado anteriormente. A metodologia proposta por este trabalho visa melhorar a capacidade de envio de informações relacionadas a um vazamento de combustível para a tripulação. Isto é feito através da instalação de equipamentos no sistema de combustível, capazes de informar as condições de operação do sistema e fazer com que as mensagens enviadas à tripulação sejam simplificadas, diminuindo a carga de trabalho desta. Durante a conclusão as duas metodologias são comparadas, e são mostradas as vantagens e desvantagens da aplicação de cada uma. Também são mostradas características sistêmicas importantes necessárias na análise de instalação de novos equipamentos com a finalidade de detecção e localização de vazamentos.

O estudo de sistemas mecânicos e hidráulicos foi desenvolvido para a execução da modelagem dinâmica de um servo-atuador hidromecânico de comando da superfície de controle de rolagem, aileron, da aeronave CJ1 desenvolvida durante a fase prática do Mestrado Profissionalizante da EMBRAER. Este trabalho aborda a modelagem e simulação de todos componentes internos do servo-atuador hidromecânico. Com esta modelagem podem-se fazer verificações de comportamento normal e comportamento anormal após a inserção de falhas nos componentes. Para tanto, fez-se uso de software compatível com os padrões EMBRAER, os quais são MatLab e Simulink. As simulações são quase todas não lineares e foram feitas utilizando tanto linguagem de programação quanto diagrama de blocos.

O presente trabalho trata de uma análise comparativa das diferentes soluções de projeto para painéis de revestimento de asa, tendo como objetivo o projeto preliminar dos painéis de revestimento da asa de um avião militar de treinamento proposto pela Embraer e desenvolvido por um grupo de alunos do Programa de Especialização em Engenharia (PEE). Estudaram-se as três principais soluções de projeto, praticadas atualmente pela indústria aeronáutica: painéis de revestimento de chapa com reforçadores cravados, revestimento usinado com perfis reforçadores integrados e painéis de revestimento de material composto. Todo o desenvolvimento do projeto leva em conta aspectos referentes às características da aeronave, requisitos estruturais (tensões, estabilidade e fadiga), processos de fabricação (peças primárias e montagens), peso, manutenção e etc. As análises estruturais necessárias para a obtenção das dimensões preliminares e concepção inicial dos painéis de revestimento foram baseadas no método de elementos finitos, com o auxilio de diversas ferramentas computacionais específicas.

Este trabalho apresenta e avalia a influência do Automatic Takeoff Control System (ATTCS) em uma aeronave regional a jato. O estudo surgiu com intuito de demonstrar a existência de algum benefício que justifique o acoplamento do ATTCS ao sistema do Full Authority Digital Engine Electronic Control (FADEC), visando a dar mais segurança aos processos de decolagem e proporcionar economia na operação da aeronave. Neste estudo ée feita uma abordagem da segurança na decolagem, apresentando-se um histórico de como foram iniciados os estudos que regulamentaram essa fase do vôo, assim como a influência do processo de decolagem na conservação e manutenção do grupo propulsor. São realizadas simulações de decolagem a partir de modelos de aeronaves para a análise de como a ATTCS está interferindo no desempenho da pista dos aviões. Para isso, foi implementado um modelo padrão de avião baseado na plataforma da aeronave ERJ 145 de onde foram extraídos dados geométricos e propulsivos. Por se tratar de uma aeronave regional tradicional, sem grandes diferenças em relação a outros aviões da mesma classe, os resultados podem ser extrapolados para outras aeronaves a jato de categoria semelhante. O estudo também compara o tempo entre as manutenções dos motores para um mesmo avião equipado com e sem ATTCS. Também são apresentados os custos de aquisição, instalação e as implicações na segurança de vôo, advindo da utilização do ATTCS no cumprimento dos requisitos da norma FAR 25. Um Web Charft (gráfico de malha) ée gerado para demonstrar a influência do ATTCS na operação da aeronave. Os resultados apresentados evidenciam uma redução apreciável nos custo de manutenção dos motores, economia de combustível e melhor flexibilidade operacional, conseguidos através do uso do ATTCS.

Vários incidentes e acidentes com aeronaves são causados por falhas nos sistemas hidráulicos gerando perda das superfícies de controle, a maioria deles resultam em queda das aeronaves. O controlador de vôo por empuxo (CVE) pode ser utilizado nestas situações de emergência possibilitando um pouso seguro. Neste trabalho são desenvolvidos controladores longitudinais que utilizam só a tração do motor para pousar a aeronave, simulando-se perda total das superfícies de controle. A abordagem do CGT (command generator tracker) ée utilizada no auxílio da obtenção dos ganhos ótimos dos controladores através da técnica linear quadrática. Várias simulações foram feitas utilizando o RJ-145, produzido pela EMBRAER. Levou-se em conta variações na posição do c.g e flap bem como avaliou-se a robustez dos controladores projetados quanto à posição de travamento do profundor e turbulência durante o pouso. Os resultados destes estudos para o RJ-145 são apresentados aqui.

Esta dissertação tem por objetivo o estudo de métodos de análise de falhas e como os mesmos podem ser adaptados para Veículos Aéreos Não-Tripulados, mais conhecidos pela sigla UAVs (do inglês, Unmanned Aerial Vehicles). Este estudo foi divido em duas categorias: Métodos de Prevenção à Falha e Métodos de Tolerância à Falha. Para o estudo de Prevenção à Falha, o método de análise de árvore de falha (Fault Tree Analysis) para um sistema propulsivo típico de um UAV foi considerado como exemplo a fim de evidenciar condições de falhas ou pontos fracos que podem resultar em perda do sistema. Por sua vez, foi apresentado um formulário FMEA para sistemas do UAV que permitem identificar os modos e causas de falhas, suas conseqüências e definir um plano de ações para melhoria da integridade do sistema. Por último, conduziu-se a análise de criticidade do sistema propulsivo onde os pontos críticos são realçados e discutidos. Para análise destes métodos e suas aplicações em UAV, a abordagem qualitativa foi escolhida devido à falta de dados sobre MTBF (Mean Time Between Failure) dos componentes do sistema. Entretando, melhorias no estudo de Prevenção à Falha devem ser considerados em trabalhos futuros para se obter uma base de dados para análise quantitativa. Para o estudo de Tolerância à Falha, considerou-se como estudo de caso um esquema de Detecção, Diagnóstico e Acomodação de Falhas em Tempo Real para falhas em sensores, baseado nas características estatísticas do processo de inovação do Filtro de Kalman. As falhas são consideradas do tipo aditivas que afetam o valor esperado do processo de inovação do Filtro de Kalman. Para a simulação do estudo de caso, usamos um modelo linear da dinâmica longitudinal do UAV Aerosonde obtido a partir da ferramenta AeroSim Blockset via MatLab/Simulink. A lógica e a estrutura apresentada merecem estudos futuros para o seu aperfeiçoamento a fim de cobrir outros tipos de falhas.

A busca pelo projeto ótimo, do ponto de vista da minimização do peso estrutural, é sempre uma constante na vida de um projetista. Deste modo, com o auxílio da teoria de tração diagonal, é aqui proposta uma metodologia de análise preliminar do conjunto composto por caverna, reforçadores e revestimento para uma dada seção da fuselagem, onde a variação da distância entre cavernas, bem como a configuração de reforçadores e revestimento compatível ao dado espaçamento, proporcionam argumentos importantes à escolha do projeto final da seção de estudo. Este trabalho teve como ferramentas de auxílio: planilha desenvolvida em programa Excel, para a análise dos elementos estruturais com relação às cargas externas e, modelo de elementos finitos para a análise das tensões provenientes da pressurização no conjunto de estudo e para a análise das tensões nas cavernas advindas da inércia dos passageiros. Vale salientar que a metodologia aqui apresentada é válida somente para o trecho da fuselagem de seção constante. A configuração estrutural final é somente aplicável para a região da estação de estudo escolhida e não para a fuselagem toda.

O objetivo do trabalho consiste no desenvolvimento de uma ferramenta para o projeto conceitual de uma família de aeronaves cujo resultado final produzirá o software chamado AeroGen. Para o sucesso do trabalho foi utilizada a teoria de otimização multidisciplinar (MDO) aliada à teoria de otimização por algoritmos genéticos (GAs). Através da utilização do MDO a ferramenta desenvolvida é capaz de analisar as várias áreas do conhecimento presentes no projeto conceitual de aeronaves, tais como: aerodinâmica, cargas, estruturas, propulsão, qualidade de vôo, estabilidade e controle. Com a utilização de algoritmos genéticos (GAs -Genetic Algorithms) são criadas "populações" para cada versão da família de jatos, evoluindo-as através das gerações, até se chegar a um conjunto de soluções pareto-ótimas da qual se possa escolher uma configuração ótima que atenda de forma satisfatória os requisitos de cada versão.

A determinação dos esforços primários via NASTRAN, ao contrário do que ocorre ao se utilizar a teoria do engenheiro que faz uso extensivo de larguras efetivas de chapa, baseia-se na hipótese de que os painéis não flambam. A redistribuição das tensões ocorre apenas levando-se em conta os efeitos da tração diagonal, enquanto a flambagem dos painéis não é levada em conta neste estudo. Sabendo-se que ao não considerar a flambagem, erros podem ser cometidos, este trabalho realiza uma comparação entre duas análises da estrutura primária: análise usando NASTRAN, levando-se em conta a redistribuição de tensão devido à tração diagonal - sem considerar a flambagem dos painéis; e análise da teoria do engenheiro considerando a flambagem dos painéis, através do uso de larguras e áreas efetivas dos painéis flambados, também se levando em conta a redistribuição de tensões devido à tração diagonal. Aqui se apresenta a questão de como devem ser utilizados os resultados obtidos através de uma análise de uma fuselagem semi-monocoque pelo NASTRAN, face ao fato de que existe a possibilidade real de flambagem de chapas dessa estrutura.