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Coupling of a generalized dynamic wake model to elastic restraint rigid blade equations for helicopter rotor aeroelastic analysis in hover

Manoela da Silva Corrêa 00 December 2001 (has links)
A estabilidade aeroelastica de rotores de helicopteros e examinada atraves de um modelo de esteira dinamica generalizada acoplado a equacoes de movimento para uma pa rigida com restricoes elasticas. Uma analise simplificada, que produz caracteristicas fundamentais do movimento dinamico, e utilizada para simular o complexo comportamento de uma pa de rotor tipo hingeless. A flexibilidade do sistema de transmissao do passo coletivo e modelada atraves de uma mola em torcao na raiz da pa. Um conjunto de molas restritoras simulam a flexibilidade do cubo e da pa. A pa e rigida, com propriedades de massa e rigidez uniformes. O modelo de escoamento induzido dinamico generalizado, concebido para aplicacao em aeronaves de asas rotativas, esta baseado no potencial de aceleracao para o disco atuador. O fluxo induzido no disco do rotor e expresso em termos de um conjunto completo de harmonicos (atraves de series de Fourier azimutais, sendo capaz de lidar com problemas de controle envolvendo altos harmonicos) e funcoes radiais (polinomios que envolvem funcoes associadas de Legendre de primeira especie, adequados para capturar efeitos aerodinamicos tridimensionais). O escoamento e descrito por um sistema de equacoes diferenciais ordinarias de primeira ordem no dominio do tempo. A distribuicao de pressao no disco do rotor e expressa atraves de um somatorio de carregamentos discretos em cada pa, levando em consideracao o efeito do numero finito de pas e efeitos globais sobre o rotor, simultaneamente. O tratamento atraves do espaco de estados para o escoamento induzido permite uma analise padrao de autovalores para as equacoes dependentes do tempo estabelecidas apos perturbacoes que sao aplicadas em torno do equilibrio da pa e do estado estacionario do escoamento induzido.A analise permite variacao em precone, droop, controle de regidez em torcao e angulo de passo de pa. Resultados numericos para um rotor bipa sao comparados com previsoes teoricas e experimentais de um modelo de pa elastica. Resultados das analises estatica e dinamica mostram como a aerodinâmica nao-estacionaria de estados finitos se comporta na presenca de um modelo simples de pa rigida. Resultados onde a recirculacao esta presente sao melhorados para a soft pitch flexure. Resultados para a stiff pitch flexure mostram precisamente que uma aerodinâmica tridimensional, nao-estacionaria, tratada por meio de estados finitos na presenca de uma pa rigida, oferece melhores correlacoes que um modelo nao-linear de pa elastica combinado com uma aerodinâmica quase-estacionaria, bidimensional fornecida pela teoria da quantidade de movimento/elemento de pa. Resultados de estado estacionario capturam efeitos tridimensionais de perda de ponta e mostram uma boa concordancia com os resultados obtidos pelo modelo de uma pa elastica. Resultados de amortecimento para configuracoes incluindo precone e droop falham quando correlacionados com os demais presentes na literatura porque o modelo estrutural nao considera acoplamentos elasticos em flap, lead-lag e torcao.
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Projeto de experimento para análise de vibração em aeronaves de asas rotativas.

Josmar Carreiro Freitas 02 October 2010 (has links)
Este trabalho tem por objetivo estudar o emprego da metodologia de Projeto de Experimentos, empregando-se Quadrados Latinos na análise de vibrações em aeronaves de asas rotativas. São avaliados os efeitos devido ao rotor principal, na condição de vôo à frente, para emprego como ferramenta inicial de controle preditivo de manutenção e permitir o desenvolvimento futuro de sistemas de gravação de dados. Para tanto, identificam-se as freqüências de interesse que são transmitidas à fuselagem e desenvolve-se o processo de planejamento de experimento, monitoramento e análise de resultados, aplicando-se um modelo estatístico fundamentado na Análise de Variância com intervalo de confiança de 95%. O Projeto de Experimentos propriamente dito abrange três princípios básicos visando garantir a isenção de tendências nos dados obtidos: randomization, replication e blocking. Propõe-se então um método para análise de vibrações apresentando-se passos a serem seguidos permitindo o seu desenvolvimento em uma seqüência sistemática. Neste contexto, identificam-se as variáveis influenciadoras do processo, seus valores de interesse e emprega-se uma ferramenta que permita eliminar a influência de fatores indesejados, permanecendo apenas o efeito da velocidade, por ser conhecido. Em seguida, são efetuadas verificações da validade dos dados permitindo análises consistentes. A aplicação do método proposto é realizada através de uma modelagem computacional, empregando-se o software "R", para a avaliação do incremento de vibração das aeronaves Eurocopter modelo AS-355. Apresenta-se ainda um estudo preliminar para as aeronaves Sikorsky modelo Sea King, denotando a flexibilidade de aplicação em aeronaves com características diferentes, sendo de interesse a conclusão deste último em estudos futuros.
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Análise de risco da operação de helicópteros na Região Amazônica.

Waldir Eustáquio Gava 03 March 2011 (has links)
A aviação de helicópteros e aeronaves de asas rotativas é extremamente versátil e demonstra sua efetividade operacional em inúmeras missões e em diversos cenários. Entretanto, cada cenário apresenta ameaças e fatores de risco que a tripulação deve analisar e gerenciar, a fim de evitar situações que possam expor a aeronave a riscos desnecessários. A Amazônia Legal apresenta características que, em situações isoladas ou acumuladas com outros fatores, podem se tornar potenciais fatores de risco e conduzir a um acidente. Esta dissertação, alicerçada em trabalhos clássicos de análise e gerenciamento de risco, apresenta métodos que tornam efetivo o gerenciamento de risco dos diversos ambientes nos quais a aviação opera. No caso desta dissertação são analisadas as características amazônicas, relacionando as que apresentam possibilidade de risco à aviação de helicópteros. Este arranjo, que emprega o Diagrama de Causa e Efeito, a Matriz de Impactos Cruzados e a Matriz de Vulnerabilidade, permite classificar os fatores de risco quanto à sua motricidade, orientando as ações de atenuação ou eliminação dos riscos. Após esta análise, a pesquisa sugere uma complementação à planilha de probabilidade do Método SIPAER (Sistema de Investigação e Prevenção de Acidentes Aeronáuticos) de Gerenciamento do Risco (MSGR), incluindo o fator Amazônico. A complementação do MSGR é aplicada em uma missão de helicóptero na região amazônica, a qual permite testar a hipótese de pesquisa. Ao final, são feitas recomendações e apontadas sugestões para trabalhos futuros.
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Estabelecimento de diretrizes e recomendações com enfoque em manutenibilidade para o projeto de aeronaves de asas rotativas.

Eduardo Andrés Serrano Velásquez 10 February 2011 (has links)
A aceleração do progresso tecnológico normalmente começa com uma maior ênfase na pesquisa, projeto e desenvolvimento para gerar produtos mais competitivos. O presente trabalho identifica a importância de estabelecer diretrizes e recomendações com enfoque em manutenibilidade para apoiar o projetista na predição da manutenibilidade de um produto aeronáutico, indicando pontos vulneráveis no projeto que afetam a segurança durante as atividades de manutenção. A área de manutenção tem crescido e vem ocupando cada vez mais uma posição estratégica no desenvolvimento de projetos aeronáuticos. A manutenibilidade permite, a partir de atributos qualitativos e métricas, estabelecer padrões a serem considerados nas fases do projeto. Esta dissertação considera o desenvolvimento de projetos de aeronaves de asas rotativas. Como estudos de caso abordam-se três acidentes envolvendo helicópteros, especificando erros durante tarefas de manutenção. O trabalho também aborda a manutenibilidade dos materiais compósitos e as técnicas de inspeção e reparo das estruturas compósitas. O trabalho tem como meta contribuir com o desenvolvimento do conceito da manutenibilidade desde a fase de projeto, visando a segurança de aviação e a aeronavegabilidade continuada das aeronaves de asas rotativas no Brasil.
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Estudo da ressonância solo em um modelo simplificado de helicóptero com rotor bi-pá

Daniel José Arcos 01 August 1996 (has links)
Este trabalho descreve a análise e simulação do fenômeno de resonância solo em helicópteros com rotores de duas pás. Este problema pode ser resolvido por uma análise de autovalores, no sistema girante, considerando-se propriedades isotrópicas do suporte e, pela aplicação da teoria de Floquet, no sistema não-girante, considerando-se propriedades anisotrópicas do suporte. Os resultados obtidos, via simulação, incluem os diagramas para as variações da freqüência e do amortecimento modais, em função da freqüência angular de rotação do rotor, com ênfase na região de instabilidade, e sua comparação com os diagramas clássicos apresentados por Coleman e Feingold para assegurar a validade, do ponto de vista teórico, do modelamento adotado.
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Análise preditiva na detecção de falhas no rotor principal com foco na vibração em um helicóptero segundo a filosofia hums

Rafael de Abreu González 09 December 2011 (has links)
Este trabalho posiciona-se no contexto do desenvolvimento tecnológico agregado crescentemente ao mercado de helicópteros pelo HUMS (Health and Usage Monitoring System), cuja filosofia traz, além de redução dos custos de manutenção, enorme avanço na garantia da aeronavegabilidade continuada, e, consequentemente, no nível de segurança de voo, preservando vidas e material. Suas inovações associadas orbitam em torno de diagnósticos antecipados e de prognósticos de falha apontados em tempo real por algoritmos dedicados, a partir do tratamento de dados coletados por sensores de vibração. Dessa possibilidade de se assegurar, preditivamente, uma extensão da vida útil de componentes e a substituição destes sempre antes que a falha ocorra, emerge a motivação dessa pesquisa. Seu objetivo é apresentar um modelamento analítico simplificado para a análise do sinal de vibração monitorado na estrutura de uma aeronave qualquer de asas rotativas, em detecção a defeitos equivalentes a um desbalanceamento e out-of tracking das pás. Essas são as degradações mais comuns do rotor principal, maior fonte das excitações periódicas transmitidas à fuselagem, cujas respostas vibratórias sob análise estão limitadas à frequência fundamental de 1 per rev. Essas respostas vibratórias foram simuladas numericamente em ambiente computacional MATLAB(R). O problema direto é apresentado em duas partes: a modelagem do sistema fuselagem-rotor convencionado como isotrópico, seguida da parte que introduz as anisotropias que simulam os defeitos geradores das informações de amplitude e fase das vibrações resultantes. Como aplicação do método, soluções do sistema não-linear que governa as equações são comparadas com resultados experimentais de ensaios em voo em uma aeronave típica com rotor principal tri-pá por meio de simulação, através de medidas em dois pontos da fuselagem definidos em manual pelo fabricante da aeronave.
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Análise aeroelástica de um rotor de helicóptero tipo bearingless

Sweney Teixeira Montevechio 25 January 2012 (has links)
O presente trabalho tem como objetivo analisar a resposta aeroelastica do rotor principal do helicóptero experimental de dois lugares Alpha One, em desenvolvimento pela Brascopter e que e equipado com um rotor do tipo bearingless. A analise foi realizada considerando o regime de voo pairado e que o rotor esta sujeito a uma perturbação, como por exemplo, uma rajada. Para tal, foi utilizado o software de elementos finitos para modelagem de sistemas multicorpos não-lineares DYMORE. O software permite a modelagem de sistemas complexos utilizando elementos deformaveis e rigidos. Apenas a flexbeam e a pá foram modeladas com elementos de viga (deformavel), os demais componentes do sistema do rotor, inclusive o sistema de comando, foram modelados com elementos rígidos e juntas cinemáticas. Para os elementos deformáveis e necessário o fornecimento da matriz com as constantes elásticas da seção transversal para o DYMORE. Para isso, um código em MatlabOR foi escrito para gerar a malha de elementos finitos da seção transversal, cujo único elemento estrutural considerado foi a longarina da pá. As constantes elásticas da seção foram calculadas através do software VABS. Duas configurações de seção foram consideradas, seção com célula simples e seção com célula dupla. Diferentes laminados foram analisados para cada configuração de seção. O MatlabOR também foi utilizado como ferramenta de integração, realizando a interface com o DYMORE e o VABS, além de ter sido utilizado para a realização do pós processamento dos dados dos sensores distribuídos ao longo dos componentes flexíveis e para a realização da analise de estabilidade aeroelastica, em que o método da exponencial complexa foi empregado. Os resultados mostraram que a configuração de seção com célula dupla não e capaz de produzir acoplamento pitch-flap suficiente para influenciar na resposta do rotor.
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Guia técnico de investigação de acidentes aeronáuticos com helicópteros para investigadores do SIPAER

Thiago Alexandre Lírio 11 July 2012 (has links)
O presente trabalho consiste em uma compilação de autores e literaturas a respeito de investigação de acidentes com helicópteros, incluindo as contribuições aeromecânicas envolvidas. Entendendo alguns dos efeitos aeromecânicos peculiares das aeronaves de asas rotativas, o investigador encarregado de um acidente com helicóptero vai ter maior possibilidade de determinar a contribuição destes para o evento, tornando a investigação mais precisa e científica. Algumas técnicas de investigação que auxiliam o reconhecimento desses efeitos são abordadas e analisadas, com vistas a permitir a utilização do trabalho como fonte de consulta para os responsáveis pelas ações de investigação de acidentes. Com uma linguagem mais simples e voltada para o entendimento preliminar dos efeitos aeromecânicos, o guia técnico desenvolvido nessa dissertação não pretende esgotar o assunto, mas sim complementar a literatura existente no Brasil sobre investigação de acidentes com helicópteros. Dessa forma, almeja-se que os conhecimentos sejam nivelados em torno da coletividade de investigadores do SIPAER, contribuindo para a melhoria dos trabalhos relacionados à segurança da aviação em nosso país e ajudando a alcançar o principal motivo de uma investigação: a prevenção de novos acidentes relacionados a helicópteros e aeronaves de asas rotativas.
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Estudo da carga de trabalho do piloto durante procedimentos de emergência em operações aéreas de helicópteros

Flávio Glêdson Vieira Bezerra 20 July 2012 (has links)
Operações aéreas de segurança pública e militares em helicópteros são exemplos de atividades que requererem elevado desempenho do operador. Considerando esta natureza, e buscando aproximar-se do que lhe é, muitas vezes, iminente, este trabalho tem o objetivo de analisar a percepção dos pilotos sobre a carga de trabalho durante a execução de procedimentos de emergência em operações aéreas de helicóptero. Para isso, a pesquisa de campo se desenvolve em ambiente de treinamento de voo real e se utiliza, para avaliar a carga de trabalho, de instrumentos subjetivos - questionário, entrevista e NASA-TLX Scale- e de registros fisiológicos - Frequência Cardíaca (FC). Quatro cenários são delineados, que consistem em realizar procedimentos de emergência previstos no manual do helicóptero HB-350 "Esquilo". A amostra obtida por acessibilidade consta de 30 (trinta) pilotos voluntários, com experiência em diferentes tipos de helicópteros. As informações obtidas nos instrumentos aplicados, após analisados, apontam a T1 - Aproximação e pouso sem o funcionamento do sistema hidráulico - PSH, como tarefa de maior carga de trabalho global, e, também, considerada pelos instrumentos subjetivos, como de maior exigência física, o que é corroborado pelo dado fisiológico, juntamente com a T3 - Aproximação e pouso com pane de motor (apagamento) - PMp. Por outro lado, segundo a percepção dos pilotos, a T4 - Aproximação e pouso com pane de acionamento do R/C - PRCp, e a T2 - Aproximação e pouso com pane de comando do rotor de cauda (R/C) - PCRC, são consideradas as tarefas de maior exigência mental. O estudo clarifica a relação entre as diferentes cargas impostas ao piloto de helicóptero, quando em situação degradada do equipamento, e o seu desempenho, e, também, pode evidenciar a importância de treinamentos de emergência em helicópteros, deixando clara a necessidade de uma política nacional que fomente essa prática, principalmente no âmbito da aviação de segurança pública e militar. Assim sendo, é possível perceber um caminho a ser seguido para possíveis estratégias que minimizam efeitos negativos de situações degradadas que por ventura possam influenciar na segurança de voo das operações de helicópteros.
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Estudo do desempenho de helicópteros monomotores operando no regime de auto-rotação.

Luiz Eduardo Miranda José Rodrigues 00 December 2001 (has links)
Nesta pesquisa são estudados os efeitos provocados pela perda de potência líquida através do rotor de helicópteros monomotores ocasionando o regime de operação conhecido como auto-rotação. São deduzidas as equações correspondentes desde o momento em que ocorre a perda de potência até quando o regime de auto-rotação já está estabilizado. Para o estudo realizado, faz-se uso das teorias da quantidade-de-movimento e do elemento-de-pá. Também é apresentado um modelo semi-empírico para o traçado do "diagrama altura versus velocidade". Nele estão demonstradas as regiões nas quais o vôo da aeronave fica restrito no caso da auto-rotação. Análises qualitativa e quantitativa do estudo realizado são levadas a cabo por meio de comparações dos resultados obtidos neste trabalho com os obtidos por diversos autores e disponíveis na literatura.

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