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Estudo do algoritmo dos múltiplos tiros para controle ótimo em tempo real de veículos aeroespaciais

Carlos Alberto de Paiva Carvalho 01 January 1989 (has links)
Neste trabalho é apresentado um estudo do algoritmo dos Múltiplos Tiros para solução do problema de valor de contorno em dois pontos que surge da aplicação do Princípio de Mínimo de Pontryagin para guiagem ótima de veículos aeroespaciais. É feita uma descrição do método e é proposta uma modoficação no sentido de aumentar a sua velocidade e robustez, tornando-o mais adequado para uso em tempo real. É feita, através de simulação digital, uma avaliação do método modificado para a guiagem em malha fechada e em tempo real de um míssil solo-ar.
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Análise e otimização do desempenho em subida de aeronaves com bordo de fuga variável

Vinicius Ayello Deo 21 December 2012 (has links)
Este trabalho foca no desenvolvimento de um estudo do impacto aerodinâmico de asas de arqueamento variável no desempenho de uma aeronave regional. A variação do arqueamento sobre as asas é feito por deflexões independentes de flapes e ailerons de -5 a 5 com o objetivo de reduzir o arrasto total em vôo. Através da análise baseada no software Boundary Layer Wing Body (BLWF), foi verificado reduções em arrasto induzido, arrasto de onda e arrasto de compensação da empenagem horizontal. Foi organizado em uma matriz para cada par de CL e Mach a maior redução de arrasto atingida correspondente a uma determinada posição de flapes e aileron. Esta matriz corrige a polar de arrasto base da aeronave durante o cálculo do desempenho em vôo. Devido a predominância de rotas curtas no cenário regional mundial, o segmento de subida ganha notória importância no custo total de uma companhia aérea, sendo assim, um procedimento iterativo baseado em planejamento de experimentos foi desenvolvido com o intuito de otimizar o desempenho em subida da aeronave para cada uma das três missões típicas propostas, analisando o impacto dos ganhos do arqueamento variável. Para uma missão curta de 500nm a otimização do segmento de subida é responsável pela maior parte da economia de combustível. Em missões longas, a subida perde importância e ganhos na ordem de 1%-2% em consumo de combustível são verificados devido a redução do arrasto de onda em situações de vôo com elevados CL e Mach. Por fim, fica evidente a importância de uma correta escolha de schedule de subida em operações regionais devido a característica predominante de rotas curtas. Os ganhos de desempenho devido ao arqueamento variável fica mais evidente em vôos longos com alto Mach de cruzeiro devido a redução do arrasto de onda e conseqüente elevação do Mach de divergência.
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Cálculo preliminar de desempenho de aeronave comercial.

Juliano Simão Irala 15 July 2008 (has links)
O objetivo principal deste trabalho é realizar os cálculos preliminares de desempenho de uma aeronave comercial em todas as suas fases de vôo e verificar se a mesma atinge certos requisitos técnicos estabelecidos. Este trabalho foi realizado trocando informações com as outras equipes dedicadas de projeto aeronáutico (da mesma aeronave) buscando soluções que aproximassem as características do projeto aos requisitos técnicos almejados por cada equipe. Ao final do trabalho conclui-se que os requisitos de desempenho foram atingidos. Os resultados obtidos, considerações, melhorias e metodologia utilizada são apresentados neste trabalho.
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Dinâmica do vôo de veículos auto-controlados sob efeito de acoplamentos de movimentos longitudinais com látero-direcionais

Sidney Lage Nogueira 01 January 1987 (has links)
Os modelos convencionais da Mecânica do Vôo apresentam equações linearizadas, que são deduzidas utilizando entre outras hipóteses, a de desacoplamento dos movimentos longitudinais dos látero-direcionais. Esta hipótese porém não é aceitável quando se pretende a otimização dos controles, na presença de manobras onde existe tal acoplamento. É o caso por exemplo de ocorrência de assmetrias de inércia, ou de captura de trajetórias 3D com 6 graus de liberdade. Por outro lado se deseja levar em conta as derivadas das variáveis na função objetivo que determina os ganhos ótimos, isto é feito comumente aumentando a ordem do sistema, com a inclusão destas variáveis no vetor de estado. Este trabalho apresenta o desenvolvimento teórico que mantém as características de acoplamento e permite a obtenção de ganhos, com efeito das derivadas, sem o aumento do vetor de estado. Diversos exemplos ilustrativos com aviões existente são incluídos, demonstrando a importância e a aplicação do presente desenvolvimento.
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Resposta dinâmica a rajadas contínuas utilizando o método de Peele.

Rodrigo Pinto Arman 02 December 2003 (has links)
Esse trabalho tem como finalidade o estudo, a implementação e a validação de uma metodologia simplificada da resposta dinâmica de uma aeronave comercial da Embraer à rajada contínua vertical e lateral. O objetivo de se ter um cálculo preliminar confiável visa a economia de homens-hora de engenharia durante o processo de cálculo de cargas para certas fases de desenvolvimento do avião. O método escolhido como foco do trabalho é o método de Peele, que será implementado e validado por comparação com duas metodologias distintas e de domínio público. Peele apresenta uma metodologia simplificada para o cálculo da resposta dinâmica de uma aeronave às rajadas contínuas vertical e lateral tendo como resultado os valores de A e N0 utilizando um modelo rígido de dois graus de liberdade. Como ferramentas de validação foram utilizados o código GRM desenvolvido pelo NLR (Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium), instituição holandesa que desenvolveu esse programa como parte de um manual de cargas em aeronaves, e um software comercial (NASTRAN). O software desenvolvido pelo NLR cujo modelo é chamado GRM (Gust Response Model), também fornece a resposta à rajada em termos de ganhos e freqüências; porém, só está desenvolvido para cálculo de rajada vertical, não sendo possível, portanto, a comparação do cálculo da resposta devido à rajada contínua lateral. O método do NLR permite a inclusão de 3 modos flexíveis simétricos da aeronave e 2 rígidos, além de ter opção de cálculo para rajada sintonizada. Além do cálculo de A e N0 o método GRM também dá como resultado o momento fletor, o momento torçor, o esforço cortante na raiz da asa e o esforço cortante na raiz da empenagem. O NASTRAN fornece tanto a resposta da aeronave à rajada vertical e lateral, considerando ou não modos flexíveis. Ambos os software utilizam como entrada o espectro de rajada de Von Kármán. Os resultados foram validados comparando os valores encontrados pelo método de Peele com os valores encontrados pelo GRM e pelo NASTRAN.
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Desenvolvimento e validação de código computacional de determinação das polares de arrasto subsônica e transônica de aeronaves para utilização durante a fase de ante-projeto.

Edgard Kheit Takara 07 December 2004 (has links)
O objetivo do trabalho é elaborar e validar um código computacional para a determinação da Polar de Arrasto classe 2 de aeronaves que produza resultados com a melhor aproximação possível com a realidade para a utilização durante a fase de ante-projeto. Utiliza-se da metodologia do Dr. Jan Roskam como fonte principal de informação porém, para se alcançar o objetivo proposto, também são utilizadas as metodologias provenientes do TsAGI - Rússia, do Dr. Egbert Torenbeek, do Dr. Sighard F. Hoerner e de artigos referentes ao assunto sempre que identificado deficiência na metodologia principal. A estrutura do código é desenvolvida em ambiente MATLAB e executa os cálculos da forma bottom-up, ou seja, analisando os efeitos aerodinâmicos, geométricos e ambientais no arrasto de todos os componentes da aeronave para posteriormente somar seus resultados e obter a polar de arrasto classe 2 da aeronave completa. A validação dos resultados obtidos para quatro aeronaves EMBRAER revelou, de uma forma geral, diferenças em relação à realidade inferiores a 7% nos valores de arrasto total, um bom valor para a fase de ante-projeto, demonstrando que o código computacional desenvolvido é uma útil contribuição para situações que requerem estimativas rápidas e confiáveis do arrasto de aeronaves.
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Otimização do desempenho em decolagem de aeronaves.

Flávio Gustavo Ribeiro Freitas 04 May 2004 (has links)
O comprimento de pista ée um dos principais parâmetros que limitam a operação de aeronaves. A decolagem, apesar de ser umas das etapas mais importantes do vôo, muitas vezes ée negligenciada em função de ser uma etapa muito curta. Este trabalho tem por objetivo demonstrar a aplicação de método de otimização na obtenção de trajetórias ótimas de decolagem de aeronaves, visando minimizar o comprimento de pista. Para a solução do problema de otimização utilizou-se a distância de decolagem como função objetivo, sujeita a penalizações com diferentes pesos de razão de subida (ROC) após a decolagem. Este problema ée limitado apenas à condição de vôo bimotor sujeito a qualquer condição de temperatura e altitude. A variável de controle utilizada neste problema ée a deflexão do profundor, parametrizada em função da velocidade. As velocidades citadas pelos requisitos de certificação são determinadas juntamente com a solução ótima do problema. O modelo proposto para simular a trajetória da aeronave durante a decolagem ée composto pelas equações do movimento nas coordenadas cartesianas X e Z, pela equação do momento na direção Y, e por relações cinemáticas e geométricas. Este tipo de problema ée descrito por um conjunto de equações diferenciais não-lineares, cuja solução ée complexa e difícil de ser obtida. Para tanto, torna-se necessário a utilização de recursos computacionais robustos para obter resultados. A solução obtida ée sub-ótima devido à parametrização da lei de controle, e ao fato de que não há garantias que o mínimo da função objetivo seja global. Os resultados permitem obter o controle sub-ótimo da deflexão do profundor durante a corrida de decolagem para a qual a distância ée minimizada. O resultado deste trabalho tem por objetivo melhorar o desempenho de decolagem, tendo como critério o uso do menor comprimento possível de pista sem comprometer demais a razão de subida da aeronave. A aeronave utilizada como exemplo deste trabalho foi objeto de projeto do Programa de Especialização em Engenharia (PEE) suportada pela Empresa Brasileira de Aeronáutica (EMBRAER) e pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA).
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Estudo dos parâmetros aerodinâmicos do winglet em aeronaves comerciais.

Fernando Antônio Fialho Pinto 08 October 2004 (has links)
Fomentados pelas centenas de dólares gastos anualmente pelas linhas aéreas em combustíveis, diversos estudos foram e continuam sendo realizados visando reduzir o consumo das aeronaves. Desde as primeiras aeronaves a jato de transporte civil atée a atualidade estima-se que a redução de combustível alcançou o índice de 70%, dos quais 30% estão diretamente relacionados à evolução tecnológica no projeto dessas aeronaves e, os 40% restantes, à melhora da eficiência dos motores. Uma alternativa de projeto identificada para este fim consiste no uso de dispositivos de ponta de asa, tais como o Winglet para possibilitar às aeronaves voar mais alto, consumir menos combustível ou mesmo voar mais rápido, além de melhorar a sua performance de decolagem e subida, reduzindo, assim, o ruído externo emitido à população que vive na região próxima dos aeroportos. Contudo o preço pago por essa melhoria envolve aumentos nos custos de fabricação e manutenção, pesos vazios maiores, além de um aumento nos custos que envolvem o estudo da estabilidade e controle das aeronaves. Com o objetivo de fornecer ao leitor aspectos aerodinâmicos práticos e teóricos que envolvem o uso do winglet este trabalho foi dividido em quatro etapas, caracterízadas pelas seguintes ações: realizar uma extensa revisão bibliográfica; implementar e validar um programa de cálculo aerodinâmico de asas, baseado no método de Weissinger ou método da linha sustentadora estendido; desempenhar, com este programa, um estudo aerodinâmico dos parâmetros geométricos do winglet; e por fim, simular um estudo de caso, avaliando as vantagens obtidas com o uso dos winglets na performance de uma aeronave militar de patrulha. Nos estudos comprovou-se a competência do método para uso no estudo preliminar dos parâmetros geométricos do winglet
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Análise de viabilidade de utilização de motor turbofan em aeronave corporativa.

Henrique Gazzetta Junior 19 May 2004 (has links)
Aeronaves comerciais e corporativas, apesar de bastante semelhantes e algumas vezes possuírem a mesma plataforma básica, têm requisitos e perfis de operação bastante diferentes. Enquanto uma aeronave regional opera executando vários ciclos diários e as principais preocupações dos operadores desse tipo de avião são com a despachabilidade, manutenção e custo operacional, a operação de uma aeronave corporativa apresenta poucos ciclos e a grande preocupação do operador ée com o desempenho, principalmente velocidade e alcance. Essa diferença de perfil traz diferenças de requisitos de mercado para as duas aeronaves. Quando uma aeronave ée concebida para atender aos requisitos de transporte regional, a sua adaptação para o mercado corporativo pode não ser tão simples. Capacidade de voar grandes distâncias, adaptabilidade a diversos cenários de operação e condições de desempenho mais severas que as de uma aeronave comercial são os grandes desafios nesse processo. Aqui são analisados esses aspectos devido a substituição do motor, inicialmente selecionado para a aplicação comercial por um novo modelo, proposto melhorar o desempenho da aeronave para aplicação corporativa sem afetar aspectos de segurança e econômicos da aeronave. Os aspectos abordados são: tração disponível, comprimento de pista de decolagem, desempenho em subida, desempenho em cruzeiro, consumo de combustível e alcance. Após a análise do desempenho da aeronave sob cada um desses aspectos, a proposta de remotorização da aeronave deve ser aprovada ou recusada.
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High-altitude operations for a typical 70 - seat-regional jet.

Themis de Brito Abagge e Varella Gomes 29 April 2005 (has links)
Civil aircraft manufactures seek profitable subsonic transport category operations above 40.000 feet through new and advanced civil aircraft projects, in order to meet with modern airline needs. This is due to the increase of air traffic below this altitude, as well as lower operational cost, and more efficient engines above this altitude. The Federal Aviation Administration (FAA), responsible for certification of aeronautical products in the United States has adapted requirement 14 CFR 25.841(a) for high-altitude operations, based on the numerous executive jets that operate at altitude above 40.000 feet and have obtained their type cetificate based on special conditions1. Although the FAA is considering revising this regulation, there is not enough physiological substantiation to do so at this time. This way, aircraft with wing-mounted engines cannot fully comply with this requirement and petition for a exemption which is always required. A trade-off analysis of a typical 70-seater regional jet, with wing-mounted engines, for high altitude operation trends has been completed. Aspects such as operational and economical advantages, certification and compliance impacts were considered.

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