A magnetohidrodinâmica, ou simplesmente MHD, é um campo da ciência que estuda os movimentos de fluidos condutores submetidos a forças eletromagnéticas e une conceitos da fluidodinâmica e eletromagnetismo. Nos últimos anos, a MHD vem sendo aplicada em diversas áreas tecnológicas, desde a propulsão eletromagnética até dispositivos biológicos. Neste trabalho, são mostradas a construção e a operação de um dispositivo MHD, um canal retangular preenchido com um fluido eletrolítico conhecido como macrobomba, isento de partes mecânicas móveis. Os imãs geram um campo magnético externo e os eletrodos criam um campo elétrico, perpendicular ao escoamento, que move o fluido. O modelo MHD é calculado a partir das equações de Navier Stokes acopladas às equações de Maxwell para um fluido incompressível newtoniano. As forças eletromagnéticas que surgem resultam do produto vetorial da densidade de corrente e da densidade de fluxo magnético - essa é a força de Lorentz. Os resultados são apresentados em simulações 3D numéricas, assim como em dados experimentais. O objetivo é relacionar o campo magnético com o elétrico e com a quantidade de movimento produzida, e calcular a densidade de corrente e o perfil de pressão e de velocidade. Um perfil U e M de pressões e velocidades é esperado no experimento. Dados experimentais e computacionais são comparados para validação e posterior uso para futuros trabalhos. / Magnetohydrodynamics or simply (MHD) is a field of science that studies the movement of conductive fluids subjected to electromagnetic forces. Such a phenomenon brings together concepts of fluid dynamics and electromagnetism. Over the years, MHD has been encountered in a wide area of technological applications electromagnetic propulsion to biological devices. The present work didactically shows the construction (materials and equipment) and operation of an MHD device; a rectangular closed circuit filled with an electrolyte fluid, known as macro pumps, where a permanent magnet generates a magnetic field and electrodes generate the electric field, perpendicular to the flow, moving the fluid. The MHD model has been derived from the Navier-Stokes equation and coupled with the Maxwell equations for Newtonian incompressible fluid. Electric and magnetic components engaged in the test chamber assist in creating the propulsion of the electrolyte fluid. The electromagnetic forces that arise are due to the cross product between the vector density of current and the vector density of magnetic field applied. This is the Lorentz force. Results are present of 3D numerical MHD simulation for Newtonian fluid as well as experimental data. The goal is to relate the magnetic field with the electric field and the amounts of movement produced, and calculate de current density and fluid´s pressure and velocity. An u-shaped and m-shaped velocity and pressure profiles are expected in the experiment. Computational and experimental data are compared for validation and future analysis.

O presente trabalho tem a finalidade de descrever a metodologia de desenvolvimento e acompanhamento utilizado no projeto de um sistema de proteção, detecção e extinção de fogo em um motor turbofan de alta razão de passagem. A metodologia de desenvolvimento consiste no detalhamento dos passos preliminares, levantamento dos requisitos de certificação aplicáveis ao sistema, entradas de projeto, ensaios para a certificação, documentos a serem gerados e métodos de acompanhamento. Como resultado, é apresentada a descrição de um sistema real de proteção, detecção e extinção de fogo gerado a partir da metodologia proposta, além de realçar os pontos fundamentais da metodologia de desenvolvimento apresentada.

During the aircraft certification process, it is necessary to guarantee the design, integration and installation for safety by showing compliance with the certification and safety requirements. In order to be granted with the Type Certification for that specific aircraft in development, the applicant must go through the certification regulations, and demonstrate compliance for every requirement stated in the RBHA/FAR/JAR 25 regulation. The means of compliance for every single requirement shall be defined in the early stage of the aircraft designing process and structured in a format of a "compliance check list". The primary intent of this process is to follow the aircraft design and development phases and check that all safety and certification requirements are met. Also the methods of compliance (design review / drawing, analysis, flight tests, ground tests, lab tests, qualification tests, simulations, inspections, similarities) are assigned, as part of this means of compliance process and these are to get early commitment of acceptability of the way that the aircraft is designed and developed from the certification authorities. The intent of this report is to describe a certification tool that supports the aircraft propulsion system design and development by defining an acceptable means of compliance to the RBHA/FAR/JAR 25 regulation - Subpart E, based on a generic aircraft with high-bypass turbofan installed engines (twin). Some historical service accidents summaries caused by propulsion system malfunctions and failures are reported within this document in order to highlight the importance of the accomplishment of this certification process. Many of these accidents records were used to improve the inadequate and past old requirements and replacing/revising to the new ones to minimize the hazard level of the airplane. During the aircraft certification process, it is necessary to guarantee the safety through accomplishing the requirements. Therefore, the regulations authorities and the applicant do the technical work of demonstrating compliance to the requirements in the certification basis for the project, which project is managed in accordance with the Project Specific Certification Plan.

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 propósito desse trabalho é simular, através de técnicas de CFD, o escoamento interno em bocais propulsores bidimensionais convergente-divergentes (2D-CD) vetorados (de empuxo direcionável). Bocais de diversas configurações geométricas são submetidos a diferentes razões de pressão. Coeficiente de descarga, coeficiente de tração, ângulo de vetoração efetivo e pressão estática ao longo dos flaps superior e inferior são medidos. Dados obtidos computacionalmente por um Software da NASA (PAB3D), além dos obtidos experimentalmente pela mesma agência são utilizados para validação. Um mapa de desempenho de um bocal propulsor 2D-CD é obtido utilizando-se resultados de CFD. O software utilizado para simulação do escoamento foi o Fluent e o de geração de malhas computacionais, o GAMBIT.

Aeronaves comerciais devem ter seu sistema propulsivo certificado para aeronavegabilidade contínua segundo as normais legais do país onde se pretende operar. Para atingir esta certificação, a aeronave deve passar por extensa campanha de ensaios de modo a demonstrar estar em conformidade com estas normas. Este trabalho apresenta os requisitos para a certificação do sistema propulsivo de uma aeronave comercial segundo a "Federal Aviation Administration" (FAA) e um roteiro detalhado dos ensaios necessários para comprovação de conformidade com estes requisitos. Os resultados de um estudo de caso onde estes ensaios são aplicados ao caso da certificação de instalação de um novo sistema propulsivo de maior empuxo em uma aeronave já certificada são também discutidos.

Este trabalho apresenta resultados do estudo experimental de propulsão por ablação laser em alvos sólidos. O empuxo foi quantificado através da transferência de momento devido à formação de plasma por pulsos de laser focalizados na superfície de alvos. As medidas de momento transferido para os alvos foram obtidas através de um pêndulo balístico no qual os alvos foram fixados. O conjunto de pêndulo e alvo foi condicionado no interior de uma câmara de vácuo, simulando uma atmosfera rarefeita. Os pulsos de laser foram focalizados na superfície dos alvos, fazendo oscilar o pêndulo. Este movimento foi filmado por uma câmera CCD. O filme foi analisado quadro a quadro, fornecendo a trajetória do pêndulo e, da análise desta trajetória foi obtido o impulso transferido ao alvo. O laser utilizado foi um CO2-TEA, que gera pulsos com energias da ordem de 1 J, com duração à meia altura de 75 ns. Os alvos utilizados foram de grafite e carbono vítreo, que, embora tenham a mesma constituição química, apresentam morfologias diferentes. Nas condições experimentais desse trabalho, o coeficiente de transferência obtido foi da ordem de 3,5×10-4 N.s/J para o grafite e da ordem de 6×10-4 N.s/J para o carbono vítreo. A transferência de momento para o carbono vítreo mostrou-se mais eficiente que para o grafite, o que indica que a propulsão por ablação a laser depende não somente do material utilizado, mas também na forma que este material é compactado ou condicionado.

O objetivo deste trabalho é documentar o processo de desenvolvimento de um aplicativo cujo objetivo é determinar a condição operacional de um sistema propulsivo aeronáutico. O sistema propulsivo escolhido é baseado em turbinas a gás. Para demonstração do funcionamento do aplicativo foi eleito um motor turbofan de alta Razão de Passagem comercialmente utilizado. No final do trabalho ter-se-á um Sistema Especialista capaz de fornecer diagnósticos de maneira automática. Este sistema utiliza como informação de entrada o sinal de vibração captado no equipamento. O sinal de vibração é simulado através de um modelo simples do motor, gerado pela superposição de senóides com acréscimo de ruído aleatório. Após obtenção deste sinal, realiza-se a transformada de Fourier para visualizar o mesmo sinal no espectro de freqüência. Posteriormente o diagnóstico é realizado com base na teoria de análise de vibrações. O texto traz inicialmente uma leitura da necessidade de sistemas dessa natureza e da evolução de motores aeronáuticos no mercado. Após a introdução, tem-se uma revisão da conceituação básica acerca de motores e posteriormente de vibração. A teoria de análise de vibrações também é tratada e na seqüência é demonstrado o desenvolvimento do aplicativo. Finalmente conclui-se sobre as tendências do mercado com base nos resultados observados.

Propulsores de baixo empuxo possuem a proteção térmica da superfície interna da parede provida pela redução da carga térmica dos gases quentes por meio de um filme líquido de combustível injetado, paralelo e junto à parede. A carga térmica transferida para a parede pode ser determinada conhecendo o coeficiente de transferência de calor por convecção na camada limite. Ambos, o perfil de temperatura do filme de combustível e o perfil do coeficiente de transferência de calor, são difíceis de serem quantificados e possuem grandes incertezas na determinação por meio teórico ou experimental. Determinar o comportamento de ambos os perfis térmicos é muito importante para o projeto e para a escolha do melhor material a ser usado na parede do propulsor. Este trabalho apresenta a técnica do problema inverso usada na determinação dos perfis do filme de combustível e do coeficiente de transferência de calor para a parede de um propulsor de 200N de empuxo, onde através de um perfil de temperatura da superfície externa da parede do propulsor como dado de entrada, os perfis térmicos desejados podem ser determinados. Um algoritmo híbrido composto por GEO4 (Otimização Extrema Generalizada), baseado na técnica da evolução natural somado a um EE (Estratégias Evolutivas) que incluem a auto-adaptação como principal característica, será usado como um algoritmo de otimização associado a um programa de simulação térmica. Casos simulados para a condição de regime permanente e transiente serão estudados usando o Inconel 600 e o Nióbio como materiais de parede. Os resultados obtidos mostram que a técnica do problema inverso apresenta-se como uma boa ferramenta para a solução do problema proposto. Além disso, possibilita o estudo das temperaturas da parede em várias condições de transientes térmicos para simular em que condições a temperatura limite da parede é alcançada, contribuindo para a segurança nos projetos de propulsores.

Este trabalho apresenta uma metodologia para a seleção do sistema propulsivo de uma aeronave regional de 30 lugares, objeto de estudo do Programa de Especialização em Engenharia - PEE turma 6. São apresentadas as alternativas atualmente disponíveis, junto a algumas expectativas sobre desenvolvimentos futuros. Uma análise de mercado visa contextualizar a introdução desta aeronave, avaliando fatores que tem influência direta na escolha do tipo de motorização. Também ée feito um estudo comparativo entre motores turbofan e turbohélice, onde são confrontados dados de simulações de desempenho e estimativas de custos. A definição do sistema de propulsão, que exerce influência direta no sucesso da nova aeronave, será baseada na potencial lucratividade ao operador. Desta forma, o estudo aponta o motor turbofan como a melhor alternativa para a aeronave em questão.