O Ferro Fundido Nodular Austemperado (ADI) vem despertando interesse no mercado por seu menor custo de fabricação e por seu elevado potencial de substituir, principalmente, o aço em peças que demandem por alta resistência mecânica e resistência ao desgaste. Esses fatores o convertem num material de engenharia cada vez mais utilizado, impondo-se em campos até então reservados a outras ligas e métodos de conformação. O tratamento térmico de austêmpera fornece uma microestrutura única, constituída de ferrita acicular e austenita estável rica em carbono, mais frequentemente denominada de ausferrita. Assim, o ADI oferece uma boa relação resistência/peso e uma boa combinação de resistências mecânicas. Contudo, a usinagem do ADI quando comparado com os outros ferros fundidos, apresenta um grande desafio. Dentro desse cenário, esse trabalho visa analisar as possibilidades e os métodos para tornar a sua usinagem mais rentável. O objetivo deste estudo foi o torneamento de alguns tipos de ADI, com o intuito de se verificar, em termos de usinagem, a viabilidade técnica e econômica do seu uso. Para tanto, em primeiro lugar realizou-se uma caracterização detalhada do material e em seguida foram realizados ensaios de vida de ferramenta variando-se parâmetros e ferramentas de corte. Também foram realizados ensaios para medição das forças de corte e análise dos cavacos, incluindo ensaios de quick-stop. Foram analisadas algumas características tribológicas do material através de um ensaio pino-sobre-disco e por ensaios de usinagem para medição da rugosidade. Os resultados desta pesquisa apontam algumas melhorias para o desenvolvimento de novos gumes, baseado nos mecanismos de desgaste encontrados. Verificou-se a presença do desgaste por lascamento do gume em vários ensaios, bem como os mecanismos de abrasão e de adesão. Diferindo-se dos ferros fundidos tradicionais, o cavaco é do tipo contínuo e o maior tempo de contato deste com a superfície de saída da ferramenta é decisivo no comportamento das ferramentas de metal duro. A ferramenta de metal duro microgrão da classe P10 obteve o melhor desempenho na usinagem do ADI, tanto em condições de desbaste quanto de acabamento.

A constante necessidade de melhoria nos processos de manufatura tem levado a um recente aumento no número de soluções automatizadas empregadas na montagem de estruturas aeronáuticas. Um processo de particular interesse para esta indústria é o alinhamento de seções de fuselagem, que atualmente é feito à mão ou por sistemas automatizados complexos e de alto custo. O método manual acrescenta um atraso significativo ao tempo de produção e a maioria dos sistemas automatizados possui pouca flexibilidade. Esta tese apresenta um sistema de integração implementado em uma solução alternativa de alinhamento que possui baixo custo e alta flexibilidade. Partindo de módulos pré-estabelecidos que incluem de manipuladores industriais a sistemas metrológicos de grande volume, este trabalho abrange os passos necessários para transformar a funcionalidade individual destes elementos em uma célula unificada. Primeiramente, uma análise funcional foi feita e os requisitos do sistema de integração foram detalhados de acordo com o padrão ECSS-E-ST-40C. Então um software foi escrito para implementar a abordagem planejada de acordo com os protocolos de rede requeridos por cada módulo. Uma IHM foi criada para centralizar o controle da célula e auxiliar na supervisão do processo. Finalmente foram realizados experimentos baseados no padrão EN ISO 9283 para se determinar qual configuração da célula melhor atende as tolerâncias de alinhamento. A configuração ótima atingiu a posição nominal com uma exatidão média de 0.16mm e 0.004.

Este trabalho apresenta o Design to DOC, modelo que tem como objetivo auxiliar os fabricantes de aeronaves na redução do custo operacional direto - DOC - a partir do processo de desenvolvimento de aeronaves. A tese tem dois objetivos principais: o desenvolvimento de um modelo que possibilite a análise do impacto das decisões de engenharia nos custos operacionais diretos e a sua utilização em um caso real de aviação comercial. Sendo construído para aplicação em trade studies, o modelo possibilita a visualização de todos os efeitos de uma alternativa de projeto, em qualquer nível de desdobramento dos custos operacionais diretos. A sua utilização passa por três etapas: construção da rede de relacionamento de custos, valoração do modelo e utilização nos trade studies. A rede design to DOC traça os inter-relacionamentos entre os direcionadores de custos e evidencia todos os custos em que há variação de seus valores com a adoção de nós, arcos e transmissores da rede. Uma ferramenta computacional é apresentada para o uso em trade studies. O modelo foi utilizado em modificações no winglet e na nacele do Embraer 190. Os resultados mostraram que o novo desenho adotado indicou uma boa solução de compromisso, apontando para a sua redução, com os objetivos do modelo atingidos.

Esta tese de doutorado aborda a solução do problema SLAM (Simultaneous Localization And Mapping) em ambiente interno de média escala. Para implementar a solução proposta foi projetado e construído um robô móvel de baixo custo (cerca de US$ 2.100,00) com rodas e equipado com três diferentes tipos de sensores: visão (webcam sem fio com ponteira laser), sonar (1 unidade com alcance de 6 m) e infravermelho (2 unidades com alcances de 1,5 m e de 5 m). Inicialmente foi desenvolvido um algoritmo para realizar a fusão dos dados ruidosos provenientes desses sensores e gerar características que representam adequadamente o ambiente do robô. Experimentos foram realizados para avaliar o desempenho do algoritmo de fusão de dados sensoriais. Um algoritmo do tipo filtro de partículas FastSLAM foi implementado para solução do problema SLAM (localização do robô e construção de mapas 2D do ambiente) usando as características extraídas pelo algoritmo de fusão de dados. O desempenho desse algoritmo foi avaliado em ambientes de pequena escala onde as poses do robô foram escolhidas manualmente. Finalmente foi desenvolvido um algoritmo de exploração autônoma do ambiente para a escolha automática das poses do robô durante a execução do algoritmo FastSLAM. A integração dos algoritmos desenvolvidos para a solução do problema SLAM foi demonstrada em um ambiente interno de média escala (2,8 m x 55 m). Em uma primeira etapa o robô gerou o mapa do ambiente de forma autônoma. Na segunda etapa o robô usou o mapa gerado para navegar e se autolocalizar no ambiente com pequenos erros nas estimações das suas poses, usando apenas as medidas geradas pelos sensores montados no robô.

The competitive market will keep asking airlines for better services and lower prices, imposing pressure on costs. Therefore, it is important for an airline to establish operational standards that will allow an aircraft to be operated more efficiently. The implementation of the Economic Speeds defined by the Cost Index can represent significant operating cost reductions when compared to simply flying Fixed Speeds. Different aircraft models today are equipped with Flight Management Computers (FMC) that are capable of automatically calculating the Economic Speeds based on the Airline Cost Index. In the other hand, several aircraft types manufactured by world leading companies and flown by many airlines around the globe are equipped with FMCs that do not have this capability. Accordingly, this work focuses on the Economic Speeds defined by the Cost Index. More specifically, the Cost Index Methodology is discussed and its fundamentals are applied to the climb phase of the flight. Finally, a methodology for the generation of a practical guidance that allows the determination of the Economic Climb Speed Schedule during the daily operation is presented, allowing an airline with a fleet equipped with FMCs not capable of automatically calculating the Economic Climb Speed Schedule to take advantage of the potential operating cost reduction. The proposed methodology can be applied on the development of a calculation software to be installed on an Electronic Flight Bag (EFB) or to be used for generating data to be sent directly to the flight crew in the cockpit through a Datalink System. In case an EFB or a Datalink System are not an alternative, the proposed methodology leads to the Economic Climb Speed Schedule Table, a practical guidance that allows the flight crew to determine the Economic Climb Speed Schedule for an Airline Cost Index and different conditions of aircraft weight, cruise altitude and speed, with corrections for temperature and wind variations. Since corrections for temperature and wind variations can be understood as a simplification that permits the Economic Climb Speed Schedules to be presented through a table, it is necessary to investigate the impact of this simplification on the optimization. Therefore, the operating costs for an aircraft flying the Economic Climb Speed Schedule calculated for each specific condition is compared with that same aircraft flying the speeds obtained from the suggested Table. Finally, a Study Case analyses the impact on the operating costs for an aircraft flying the speeds obtained from the Economic Climb Speed Schedule Table in comparison with flying a Fixed Climb Speed Schedule.

A preocupação com condições adequadas de manejo de questões ambientais está presente em diversos setores da atividade econômica. O caráter multidisciplinar associado aos problemas ambientais propõe desafios a diversas áreas do conhecimento. As características de bem público associada aos recursos naturais dificultam sobremaneira a tarefa de mensurar economicamente este tipo de bem. Todavia, existem casos em que dados do próprio mercado oferecem condições para tal avaliação. É o caso das perdas de valor de imóveis situados em áreas de ruído aeronáutico. Essas perdas vem sendo estudadas nas áreas de entorno de diversos aeroportos do mundo desde a década de 60 e, atualmente, os instrumentos econômicos, sob a forma de taxas ou tarifas, têm sido largamente utilizados com o objetivo de incentivar as companhias aéreas a utilizarem aeronaves mais silenciosas, bem como em medidas de mitigação de impacto. No caso brasileiro, em que pese o volume de tráfego aéreo em alguns aeroportos ser igual ou até mesmo superior ao de outros aeroportos do mundo, ainda não é aplicada nenhuma tarifa de ruído. Esta questão, agravada significativamente pela observada falta de integração entre os Planos de Zoneamento de Ruído e os Planos de Zoneamento Municipais, impõe às populações que residem em área de ruído uma piora na qualidade de vida, que se torna evidente quando se verifica a perda de valor dos imóveis que estão situados nessas áreas. Utilizando conceitos de teoria econômica neoclássica, este trabalho apresenta as razões pelas quais esses prejuízos, que não são assimilados pelo mercado de transporte aéreo, precisam ser considerados com vistas à sua internalização pelo sistema de custos. Os proprietários daqueles imóveis podem ser compensados por suas perdas por meio da criação de um fundo apropriado a ser utilizado para ressarcir as perdas causadas pelo ruído aeronáutico, alem de desencorajar a operação de aeronaves mais ruidosas. Este trabalho apresenta pesquisa realizada junto às imobiliárias da cidade de Guarulhos, a qual aponta perdas no valor de mercado dos imóveis residenciais situados na área de ruído gerado pelas aeronaves operando no Aeroporto Interancional de São Paulo/Guarulhos (AISP). A já prevista construção de mais uma pista aumentará a área sob ruído, agravando os problemas de qualidade de vida da população atingida. Os resultados desta pesquisa são considerados consistentes, uma vez que confirmam os dados obtidos por meio de levantamento bibliográfico e podem, assim, ser utilizados como subsídios para a elaboração de uma taxa de ruído a ser aplicada naquele aeroporto.

O trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de um ANC (Active Noise Canceller) para o controle ativo do ruído gerado por um condicionador de ar comercial. São estudadas as principais técnicas de ANC unidimensional de um único canal, possíveis de serem implementadas por meio de um DSP de baixo custo.Visando à escolha da melhor técnica, caracterizou-se o ruído gerado pelo condicionador e estudou-se as características de alguns possíveis sensores a serem utilizados na implementação. Confrontando as características de aplicabilidade das técnicas estudadas com as características do problema, optou-se pela implementação de uma das técnicas de ANC feedforward, utilizando-se um sensor de referência coerente com o ruído a ser cancelado e insensível ao sinal gerado por fontes secundárias. Foram implementadas três técnicas de ANC feedforward: sistema de identificação simples baseado em um filtro adaptativo tranversal leaky LMS; algoritmo leaky (filtered-X LMS) com identificação on-line do caminho secundário através do sinal de controle e o algoritmo leaky FXLMS com identificação on-line do caminho secundário por meio da adição de ruído aleatório. A implementação que apresentou melhores resultados foi a baseada no algoritmo leaky FXLMS com identificação on-line do caminho secundário através da adição de ruído aleatório, a qual proporcionou uma atenuação de até 10 dB dos principais tons presentes no sinal.

Esta dissertação tem como objetivo estruturar a aplicação do Design for Testability (DFT) - procedimento que durante a fase de desenvolvimento de um novo produto incorpora regras e técnicas para tornar a execução de testes mais eficiente - no processo de elaboração de requisitos de testes de produção durante o desenvolvimento de sistemas aeronáuticos. A partir dessa aplicação, pretende-se obter a redução do ciclo de testes de produção em série de uma aeronave e a redução dos custos relativos a estes testes, além de realizar uma análise e otimização do processo atual. Para isso, foi necessária a análise do estado atual do processo e proposta de uma nova metodologia a fim de prover, além dos conceitos de DFT, robustez e padronização ao processo, garantindo assim o melhor aproveitamento dos recursos, a eliminação de desperdícios e a diminuição dos custos no processo produtivo. A aplicação do processo proposto foi simulada em parte do desenvolvimento de sistemas aeronáuticos em uma situação real, sendo evidenciados os ganhos obtidos a partir de sua aplicação, contribuindo com a redução de aproximadamente 33% do ciclo total de testes de produção durante a etapa de Montagem Final da aeronave.

Airplane design consists of putting together several thousand parts to ultimately fulfill a set of requirements defined principally by airlines, manufacturers, and certification authorities. From the traditional perspective of an airline, an interesting airplane is one that is capable of generating the highest revenue with minimum operating cost - a maximum profit airplane. However, the airline industry is constantly broadening its consideration of what constitutes a nice-to-buy airplane. In recent times, not only economics, but also environmental considerations, are taking part in fleet-planning considerations. Following this trend induced by environmentally-aware passengers, and noise and pollution-related charges, airplane conceptual design methodologies are being expanded to incorporate methodologies for preliminary assessment of airplane noise and emissions. During the development of this dissertation, a group of airplane design methodologies was compiled and integrated into a design framework. This design framework was then expanded to incorporate noise and emissions estimation routines. This expanded group is then made into design functions and put through an automated design optimization process. In order to test both the design methodologies and the optimization techniques, two test cases are run: a long range, transcontinental jet and a mid-size regional jet. These test designs are initially single-objectively optimized for direct operating costs, noise and emissions. Then, the airplanes are optimized for pairs of these design objectives. Finally, they are optimized for the three objectives simultaneously. Results and suggestions for future works are presented.

Atualmente durante a certificação de ruído de decolagem Part36 não é permitido se alterar a configuração aerodinâmica da aeronave, ou seja, com exceção do trem de pouso que deve ser recolhido, a posição dos dispositivos hipersustentadores deve permanecer constante durante toda a decolagem. Com isso, o desempenho da aeronave fica prejudicado, de forma que tanto a altitude final da aeronave quanto a redução de tração poderiam ser maiores caso ocorresse recolhimento de dispositivos hipersustentadores durante a subida, melhorando a eficiência aerodinâmica. O objetivo deste trabalho é estudar as possíveis melhorias em ruído aeronáutico de sobrevôo que possam advir do recolhimento de dispositivos hipersustentadores durante o procedimento de certificação de ruído. O estudo é feito através de otimização de trajetória e os resultados são comparados a uma trajetória de referência para quantificar a diminuição de ruído obtida. Os resultados indicam que um ganho significativo do ponto de vista de ruído pode ser obtido somente com esta mudança de procedimento, sem precisar alterar a aeronave propriamente dita.