Este trabalho apresenta os principais conceitos de um modelo de referência, chamado de Consciência Situacional em Voo (In-Flight Awareness, IFA), e sua implementação embarcada IFA2S (In-Flight Awareness Augmentation System). IFA é um conceito novo e realista e voltado à melhoria da segurança de voo de VANTs. IFA2S tem o potencial de alavancar confiabilidade dos VANTs aos níveis encontrados na aviação geral. Ele aumenta a consciência aeronave tanto em relação a si mesma e seu ambiente circundante e, ao mesmo tempo reconhece restrições da plataforma para agir de acordo com algoritmos de decisão pré-definidos. Este trabalho apresenta o IFA como consequência dos requisitos de segurança estabelecidos através da metodologia STPA, faz uma avaliação quantitativa do impacto do IFA2S no risco operacional dos VANTs e apresenta orientações de implementação em hardware. Simulações de validação são realizadas com uso do software Labview e do simulador de voo XPlane. / This work presents the key concepts of IFA, In-Flight Awareness, and its implementation IFA2S (In-Flight Awareness Augmentation System). IFA is a novel and realistic concept intended to enhance flight safety. IFA2S has the potential to leverage UAVs reliability to the levels of general aviation aircraft. It increases aircraft awareness regarding both itself and its environment and, at the same time recognizes platform constraints to act in accordance to predefined decision algorithms. This paper presents the IFA as a consequence of the safety requirements established using STPA methodology, a quantitative assessment of the impact of IFA2S in the operational risk of UAVs as well as suggestions for hardware implementation. Simulations are carried out using Labview software and the flight simulator XPlane.

Este trabalho apresenta os principais conceitos de um modelo de referência, chamado de Consciência Situacional em Voo (In-Flight Awareness, IFA), e sua implementação embarcada IFA2S (In-Flight Awareness Augmentation System). IFA é um conceito novo e realista e voltado à melhoria da segurança de voo de VANTs. IFA2S tem o potencial de alavancar confiabilidade dos VANTs aos níveis encontrados na aviação geral. Ele aumenta a consciência aeronave tanto em relação a si mesma e seu ambiente circundante e, ao mesmo tempo reconhece restrições da plataforma para agir de acordo com algoritmos de decisão pré-definidos. Este trabalho apresenta o IFA como consequência dos requisitos de segurança estabelecidos através da metodologia STPA, faz uma avaliação quantitativa do impacto do IFA2S no risco operacional dos VANTs e apresenta orientações de implementação em hardware. Simulações de validação são realizadas com uso do software Labview e do simulador de voo XPlane. / This work presents the key concepts of IFA, In-Flight Awareness, and its implementation IFA2S (In-Flight Awareness Augmentation System). IFA is a novel and realistic concept intended to enhance flight safety. IFA2S has the potential to leverage UAVs reliability to the levels of general aviation aircraft. It increases aircraft awareness regarding both itself and its environment and, at the same time recognizes platform constraints to act in accordance to predefined decision algorithms. This paper presents the IFA as a consequence of the safety requirements established using STPA methodology, a quantitative assessment of the impact of IFA2S in the operational risk of UAVs as well as suggestions for hardware implementation. Simulations are carried out using Labview software and the flight simulator XPlane.

Neste trabalho a atitude de um veículo axi-simétrico é simulada durante a sua reentrada na atmosfera. Utilizou-se o método de integração numérica Runge Kutta de 4 ordem para resolver as equações de movimento. Os resultados obtidos foram comparados com os dados provenientes do teste do módulo de reentrada FIRE 1, lançado em abril de 1964 no Cabo Kennedy, Flórida. São apresentados também as equações linearizadas para o movimento do veículo.

A motivação deste trabalho surgiu com a percepção de deficiência na aviação de segurança pública, em função dos critérios adotados nas aquisições de helicópteros e na carência de uma base acadêmica, que dê suporte aos processos técnicos para tais aquisições, de responsabilidade das Secretarias de Segurança Pública das Unidades da Federação do Brasil, apoiadas pelo Ministério da Justiça (MJ). O estudo apresenta a revisão de alguns modelos de processos de aquisição para materiais de defesa e segurança, reconhecidamente referendados pela sua sustentação técnica, aplicados pelo Comando da Aeronáutica (COMAER), por intermédio da diretriz DCA 400-6; pelo Departamento de Defesa dos EUA e pela Força Aérea Americana, em especial pela Universidade de Aquisição de Defesa (Defense Acquistion Univerty - DAU). Esses modelos descritos na revisão do referencial teórico, desenvolvidos para atender às necessidades operacionais de órgãos de defesa e segurança, têm respaldo na literatura do desenvolvimento de produtos de defesa e no gerenciamento de projetos. Envolvem os processos de ciclo de vida de materiais de tecnologia complexa. O resultado da pesquisa consiste na proposta de uma arquitetura do ciclo de vida para a aquisição de materiais aeronáuticos a ser implementada no Ministério da Justiça em duas fases: a primeira com a criação de um "Centro de Engenharia em Aviação de Segurança Pública", com intuito de construir uma base do conhecimento técnico-científico, na área de engenharia mecânica e aeronáutica, respaldado pela celebração de convênio entre o Ministério da Justiça e o Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA); a segunda fase, com ações executivas para implantação da arquitetura no ministério, assessorado pelo referido Centro de Engenharia. Caberá ao Centro a elaboração de requisitos operacionais das aeronaves que atendam às necessidades da Segurança Pública, com destaque para a gestão do desenvolvimento e para a inovação tecnológica nesse segmento, primordiais para que o Brasil alcance o domínio do ciclo completo da tecnologia de aviação de helicópteros.

Com foco na segurança de voo e operacional é realizado um diagnóstico dos eventos de nevoeiro e a construção de um modelo estatístico de regressão linear de vigilância e previsão, tipo tendência, para os aeródromos internacionais do Rio de Janeiro-Galeão-SBGL Maestro Antônio Carlos Jobim e de São Paulo-Guarulhos-SBGR Governador André Franco Montoro, de junho a setembro de 2003 a 2012. Nesses meses serão realizados a Copa do Mundo de Futebol-2014, cujo movimento anual previsto de passageiros e aeronaves poderá ser, respectivamente, de 27milhões/200mil a 45milhões/370mil; enquanto nas Olimpíadas e Paraolimpíadas-2016, respectivamente, de 31milhões/230mil a 55milhões/420mil. É provável que esse movimento ocasione uma carga adicional de trabalho aos operadores e provedores de serviços, a infraestrutura aeroportuária e de navegação aérea, para manter a segurança de voo e operacional dos aeródromos e a operação do sistema de aviação civil do Brasil. Num cenário de teto e visibilidade horizontal abaixo dos mínimos meteorológicos poderá haver restrição na operação desses aeródromos, com impactos no Centro de Gerenciamento de Navegação Aérea-CGNA, nas torres de controle-TWR e nos Centro de Operação Aeroportuária-COA. É relevante que os Centros Meteorológicos de Aeródromo Classe I do SBGL e SBGR, operados pela Empresa Brasileira de Infraestrutura Aeroportuária-INFRAERO, disponham de um auxílio na vigilância e previsão. Foi realizada a análise Estatística das variáveis meteorológicas, temperatura do ar (T), pressão atmosférica (P), direção e velocidade do vento horizontal (Vh), extraídas de informações METAR-SPECI da Rede de Meteorologia do Comando da Aeronáutica-REDEMET, da base de dados histórica de dez anos dos eventos de nevoeiro que ocasionaram restrição operacional no SBGL e SBGR. Os dados das variáveis foram trabalhados mediante o uso de planilha EXCEL resultando: no SBGL (T) variou de 15C a 23C, (P) de 1014hPa a 1026hPa e predomina o nevoeiro do tipo radiação seguido por advecção, enquanto no SBGR (T) variou de 5C a 19C, (P) variou de 1011hPa a 1031hPa e predomina nevoeiro do tipo advecção. Os horários de formação, duração e predominância do nevoeiro é das 07:00 até 12:00UTC. A resposta do modelo de regressão linear (R2) foi: em junho-julho no SBGL o modelo é adequado para direção (85%) e velocidade do vento horizontal (98%), no SBGR o modelo é satisfatório para (T) (62%) e satisfatório para velocidade do vento horizontal (57%). Em agosto-setembro no SBGL o modelo é adequado para (P) (93%), satisfatório (T) (59%) e direção do vento horizontal (59%); enquanto no SBGR é satisfatório para (T) (61%), para se vigiar e prever, mediante tendência, a ocorrência do nevoeiro no SBGL e SBGR com 72h, 48h e 24h de antecedência.

O presente trabalho realiza um estudo de forma a contribuir para a elaboração de regulamentos brasileiros sobre aeronaves não tripuladas. Para tanto, estudou-se a maneira como transcorreu o desenvolvimento das aeronaves não tripuladas ate os dias de hoje e as aplicações civis destas aeronaves nos cenários nacional e internacional, buscou-se fazer um apanhado dos mais notórios regulamentos já publicados por outros países visando a regulação destes veículos, e em complemento a isto, na tentativa de identificar aquilo que poderia ser aplicável as aeronaves não tripuladas, foi feita uma investigação do modo como é realizada a regulação das aeronaves tripuladas e o contexto regulamentar brasileiro existente. Diante dos estudos realizados, é apresentada uma forma para abordar o problema da falta de regulamentação nacional, concluindo com uma proposta de regulamento brasileiro sobre aeronaves não tripuladas.

Neste trabalho são abordados os conceitos do controlador de inversão dinâmica, desde sua fundamentação teórica, até o desenvolvimento de um projeto utilizando seus princípios, aplicado à aeronave comercial A300. Foram realizadas simulações computacionais para analisar a qualidade dos controladores obtidos, assim como o comportamento da aeronave em diversas condições de voo, incluindo em atmosfera adversa e sob condição de falha. Por fim, foi realizada a análise dos resultados obtidos e feita uma conclusão sobre as características do controlador de inversão dinâmica.

The main idea of this work is to apply the general theory of stability introduced by Lyapunov and to use linear matrix inequalities (LMIs) to study different issues in aeroservoelasticity. Many approaches have been developed on the control theory field involving LMIs, however, there is a limited number of works in the literature focused on aeroelasticity. That preliminary motivation allowed the development of different approaches on this topic. Three benchmark systems were used to evaluate and demonstrate these approaches. The first one is the three degree of freedom airfoil section and the second one is the AGARD 445.6 wing. The third benchmark system is the two degree of freedom pitch and plunge apparatus. The aerodynamic forces were computed using the Theodorsen';s theory and the Doublet Lattice method. Four different issues involving stability and control are discussed. The first one is the inclusion of structural uncertainties on the stability analysis. The second topic introduces the concept of continuous analysis and allows the study of stability of time-variant aeroelastic systems. The third issue comprises the design of controllers to suppress limit cycle oscillations in aeroelastic systems including discrete nonlinearities based on the Fuzzy Takagi-Sugeno modeling and, finally, the last topic proposes the use of Grammian matrices to determine the linear stability specially when a large number of cases of analysis are considered in the flight envelope. The introduced ideas are very promising for aeroservoelastic analysis using LMIs.

This work presents the open-loop stability analysis and an active control strategy for an airbreathing hypersonic vehicle. The 14-XB, a bidimensional flow airframe derived from the Brazilian 14-X Aerospace Hypersonic Vehicle, is adopted as study platform. In order to perform such analyses, a simulation mathematical model of the airframe longitudinal forces and moments is obtained using perfect gas equations, after considering the relevance of the real gas hypotheses for the expected Mach number range and verifying that the simpler formulation is sufficient. An all-moving horizontal tail is designed in order to enable the aircraft trimming. The horizontal tail design considered simple constraints based on static analysis, and the same gas equations as those used for the airframe study. In order to analyze the aircraft';s dynamic behavior, a Six-Degree-of-Freedom set of equations of motion considering a spherical, rotating Earth is presented in detail, and the necessary conditions to have adequate longitudinal trimming in this scenario are discussed. The open-loop stability of the 14-XB with the designed horizontal tail is assessed through eigenvalue analysis and numerical flight simulations with the horizontal tail fixed at a trim position. Having observed that the aircraft presents unstable long-term natural modes, an active control strategy is suggested in order to stabilize the vehicle and track a desired flight path angle, assuming that thrust is constant and the control surface is an all-moving horizontal tail. The suggested control structure presents pitch stability augmentation system and flight path angle compensator. Optimal gains are calculated using linear quadratic design, along with a gain-scheduling strategy based on simultaneous control design, and the resulting controller presents proper results.

A decolagem de aeronaves leves com fortes ventos desalinhados com a pista é um evento arriscado que merece ser estudado por pilotos e engenheiros. Essa pesquisa levanta variáveis que afetam a resposta da aeronave quando submetida ao vento cruzado, mostrando as forças e momentos envolvidos e como as características da aeronave afetam sua estabilidade. Neste contexto, busca-se a segurança de voo e a aeronavegabilidade continuada utilizando modelos de análise de risco. A técnica conceitual STPA baseada na teoria de sistemas incorpora relações complexas entre as variáveis. Com esta ferramenta de análise de risco é possível mapear as relações de controle entre os componentes do sistema e entender como surgem ações de controle inseguras. Para investigar a participação de cada uma das variáveis, uma análise dos dados de uma campanha de ensaios em voo de expansão de envelope de vento cruzado da aeronave A-29 conduzida pelo Instituto de Pesquisas e Ensaios em Voo é realizada. Uma pesquisa descritiva permite a análise qualitativa das variáveis envolvidas e identifica técnicas de pilotagem, restrições e requisitos de segurança. O objetivo dessa pesquisa é identificar ações mitigadoras que possam ser exercidas por fabricantes, operadores e pilotos de aeronaves leves para que decolagens com vento de través sejam realizadas de maneira mais segura. Esse objetivo só é atingido através de uma abordagem sistêmica moderna, que explora a interação entre os componentes de uma relação de controle.