The objective of this work is to present a trade-off study between aircraft air conditioning systems based on conventional technology (Engine Pneumatic Bleed based) and the proposed bleedless architecture, based on the MEA (More Electric Aircraft) and Bleedless Engines concepts. The pneumatic bleed system components are thus eliminated and a dedicated compressor serves as the main power supply to the air conditioning and pressurization system. Both the conventional and the proposed ECS architecture are described and the system main parameters are calculated. The aircraft used as baseline for the study is the RJ2, a 50 seats regional jet, designed as an academic exercise during the PEE ITA/EMBRAER program. Since the aircraft' requirements - determined by the PEE coordination - were for a regional jet, operational characteristics and aspects of costs, weight, energy efficiency, maintainability and impacts on other systems of the aircraft were considered. The proposed air conditioning architecture is compared to a conventional one in terms of weight, system price and power and fuel consumptions. This work is merely academic and conceptual and does not involve any existing or in development aircraft data from EMBRAER or any other aircraft or system manufacturer.

No desenvolvimento de uma nova aeronave o fabricante tentará obter os melhores resultados possíveis em termos de desempenho para que esta seja mais competitiva e tendo bons resultados operacionais. Com este objetivo um fabricante de aviões irá tentar obter os melhores rendimentos possíveis no ciclo de ar condicionado e tentará também criar condições para que isso aconteça. Porém para alguns processos do ciclo, uma melhora no rendimento trará uma melhora mais significativa no coeficiente de performance do ciclo, que para outros. Com o objetivo de medir essa influência dos rendimentos de cada processo no resultado final do ciclo, desenvolveu-se uma ferramenta para facilitar o cálculo dos ciclos simples, bootstrap e misto, tornando a variação dos dados de entrada e a obtenção dos resultados finais fácil e rápida. E através desta ferramenta foram analisados os efeitos das variações dos parâmetros de voo e cabine, variação da porção de trabalho destinado ao compressor secundário, variação dos rendimentos de cada processo no desempenho final do ciclo e, além disso, foi analisado como o desempenho do ciclo se comporta numa missão típica de uma aeronave comercial. Os resultados mostraram que os ciclos bootstrap são os que apresentam os melhores coeficientes de performance, que o rendimento do compressor do motor, apesar não fazer parte da máquina de ar condicionado é o que tem a maior influência no resultado do ciclo, e que com a altitude o COP apresenta grande variação, devido a queda da temperatura ambiente, apresentando resultado divergente do COPP, devido ao grande aumento do trabalho de pressurização.

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.