Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Construções Civis). Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2011

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.

Com a crescente competitividade no setor aeronáutico, todo ganho, por menor que seja, em desempenho de aeronave é extremamente importante para seu sucesso comercial. O correto dimensionamento de entradas e saídas de ar leva a um ganho competitivo de uma aeronave em relação à outra. Isto se deve a grande presença de entradas e saídas de ar, como grelhas, scoops e as desenvolvidas pela NACA (National Advisory Committee for Aeronautics posteriormente todos os recursos foram transferidos para National Aeronautics and Space Administration - NASA) presentes em cada aeronave. Buscando obter o dimensionamento otimizado de grelhas utilizadas em sistemas aeronáuticos, alguns parâmetros de dimensionamento para grelhas de exaustão de ar foram obtidos via CFD (sigla do inglês para Computational Fluid Dynamics) para três tipos de grelhas: flush (altura da grelha nivelada com seu plano de instalação) com defletor reto, flush com defletor curvo e não flush com defletor curvo. Os parâmetros de dimensionamento das três grelhas analisadas no presente trabalho foram: coeficiente de descarga, razão de vazão mássica e coeficiente de pressão. Os resultados são apresentados para cada grelha analisada em função do número de Mach, altitude e vazão mássica. Um estudo de comparação com resultados experimentais, disponíveis na literatura, é também apresentado no presente trabalho. Os resultados apresentados nesta dissertação têm potencial para serem utilizados em um melhor dimensionamento de grelhas aeronáuticas em geral. Deve-se ressaltar que o presente trabalho não define o melhor tipo de grelha que deve ser utilizado para todas as funções, e sim apresenta alguns parâmetros que devem ser utilizados para o dimensionamento otimizado de uma grelha de exaustão de ar para o cumprimento de sua função.