Buscando melhorar a eficiência do sistema de controle ambiental aeronáutico, o seu projeto e análise são realizados com auxílio de ferramentas computacionais utilizando modelos dinâmicos deste sistema. Uma melhoria do modelo que representa o sistema de ar condicionado, parte do sistema de controle ambiental, é importante para as empresas fabricantes de aeronaves uma vez que resultados mais precisos das simulações permitem aos seus engenheiros agirem antecipadamente ajustando parâmetros importantes do sistema e as leis de controle para que se tenha um sistema estável sem necessidade de se realizar um número excessivo de ensaios em voo, reduzindo assim os custos de desenvolvimento. Utilizando-se a ferramenta Matlab/Simulink, o modelo matemático de uma máquina de ar condicionado aeronáutica ciclo simples foi desenvolvido e implementado. O modelo é capaz de representar a máquina de ar condicionado operando tanto em malha aberta (sem controle da temperatura do ar na saída da máquina) quanto em malha fechada (com controle da temperatura do ar de saída da máquina). As simulações foram realizadas submetendo o modelo a diversas condições de temperatura e pressão de entrada. Os resultados da simulação foram parcialmente validados através de comparação com os dados experimentais disponíveis.

Este trabalho simula numericamente o sistema de supressão de fogo em compartimento de carga de aeronaves; utilizando o halon 1301 (CBrF3) como agente extintor. Usando uma formulação simples baseada no método de parâmetros concentrados, obtém-se um modelo matemático para a evolução temporal das concentrações volumétricas de ar e halon. A seguir, esse sistema resultante de equações diferenciais ordinárias é implementado no Mathcad (programa que permite o processamento simbólico e possui uma interface gráfica de fácil manipulação) e a solução é obtida utilizando-se um esquema de Runge-Kutta de 4 ordem. O modelo é utilizado para verificar a influência que a variação de parâmetros como altitude, temperatura, volume, área de vazamento e taxa de infiltração de ar, exerce no desempenho do sistema. Os resultados obtidos mostram boa concordância com os resultados experimentais e satisfazem os requisitos de certificação do sistema de supressão de fogo. Em uma segunda análise a variação espacial e temporal da concentração volumétrica do agente extintor é simulada utilizando um programa de CFD. São obtidos resultados para a difusão e convecção de massa do agente extintor no interior do compartimento de carga e os valores médios de concentração do halon são comparados com os dados de ensaio e mostraram boa concordância. Conclui-se então, que os modelos utilizados podem ser ferramentas importantes nas análises preliminares de projetos, adaptação e modificação de sistemas supressores de compartimento de carga de aeronaves.

A aviação executiva tem mostrado a cada dia sua força no mercado mundial de aviação. Com esse aumento em números e importância da aviação executiva, a tendência é dividir o espaço aéreo, já bem disputado, com a aviação comercial. Para evitar o já congestionado espaço aéreo até 41.000 pés, as aeronaves executivas tendem a aumentar cada vez mais seus tetos de serviço. Esse é um dos desafios de voar mais alto: um sistema de pressurização que mantenha o diferencial de pressão entre a atmosfera e o interior da cabine de passageiros com segurança. Neste trabalho, será analisada uma situação na qual ocorre invasão de fumaça e outros contaminantes gasosos dentro da cabine de passageiros, sendo necessário fazer uma rápida diluição de concentração desses contaminantes, a qual será comandada pela tripulação. Será considerado o comando da tripulação de abrir totalmente as válvulas reguladoras. A parte final do sistema de pressurização, que é o conjunto duto e válvula reguladora, precisará de sua capacidade máxima de exaustão do ar contido dentro da cabine para a atmosfera, de modo seguro e sem danificar os componentes do sistema. O objetivo será analisar como variam parâmetros como o diâmetro de dutos, a velocidade de escoamento e a perda de carga para diversas arquiteturas do arranjo final do sistema de pressurização quando exposto à diferença de pressão da atmosfera e da cabine instantaneamente.

Esta dissertação consiste no estudo e simulação de um sistema de oxigênio suplementar de uma aeronave executiva de pequeno porte, em especial de simulações do desempenho das máscaras utilizadas neste sistema, tão importantes para a segurança da operação das aeronaves em caso de despressurização das cabines. Após discussões e comparações entre as diferentes arquiteturas utilizadas nos dias atuais, definiu-se um sistema de oxigênio completo, adequado aos padrões mais utilizados atualmente em aeronaves executivas de pequeno porte. O desempenho do sistema e das máscaras foram avaliados através de simulações no software Flowmaster (versão 7 - Aerospace) com o objetivo de cumprir com os requisitos mínimos legais de fluxo de oxigênio para pilotos e passageiros. Considerando as características físicas e funcionais dos diversos componentes de um sistema típico de oxigênio, foram realizadas simulações em diversas altitudes de voo. Estas simulações forneceram quedas de pressão ao longo do sistema, desempenho dos diversos componentes do sistema, quantidades mínimas de gás oxigênio a ser transportado e, principalmente, características físicas e funcionais das máscaras utilizadas pelos tripulantes e passageiros. Assim, modelos de máscaras puderam ser desenvolvidos. Os resultados encontrados ficaram dentro das expectativas e são coerentes com os resultados de ensaios realizados em equipamentos reais fabricados por diversos fornecedores. Comentários sobre os resultados finais e sugestões de novos estudos baseados neste trabalho são, por fim, apresentados.