A análise do Efeito Solo ainda na fase preliminar do projeto ée importante devido ao impacto no desempenho em pista das aeronaves. O desempenho em pistas curtas ée um dos fatores primordiais na aceitação das aeronaves no mercado. No presente trabalho avalia-se e comparam-se diferentes metodologias para estimativa do efeito do solo durante o projeto preliminar de aeronaves comercias. Implementaram-se metodologias semi-empíricas: Torenbeek, DATCOM e ESDU, e o método da Linha Sustentadora Estendida. As metodologias implementadas são comparadas com dados de ensaios em túnel de vento. A partir da análise comparativa pretende-se verificar a aplicabilidade dos métodos de modo a definir-se um processo rápido e comprovado para estimativa do efeito solo nas aeronaves, ainda na fase preliminar do projeto.

The goal of this work is to verify the pylon design of a 174 passenger aircraft. This aircraft was studied by the fourth class of Embraer's Engineer Specialization Program (PEE 4). The engine of this aircraft is located below the wing and its model is GE CFM-56. The fan size was increased in order to reach a higher air passage ratio. This pylon concept presented here was studied and adopted by the group as the better option for this type of airplane. Due to the short time allowable to this study along the program, this dissertation aim to verify the design chosen, analyzing the pylon loads and, using a finite element model, estimate the preliminary dimensions of this structure. For this verification, the loads were studied and applied in the model. The materials considered were aluminum and steel. Titanium was dismissed due to its high cost nowadays. The dimensions of the engine related to the wing could not be changed because they are a design requirement. The analysis showed that the engine position, forward the wing, causes a high load in the front lugs, increasing these lugs dimensions. Besides, the entire pylon had to be reinforced to withstand the reactions of the front lugs. The solution for this issue would be change the engine dimension related to the wing, reducing the moments or change the pylon concept, with the same purpose. Therefore, the conclusion of this project shows that the pylon configuration shown here is not efficient for this type of aircraft.

Este trabalho apresenta a aplicação da filosofia Total Heading Control System (THCS), que poderia ser traduzido como "Sistema de Controle por Proa Total", no projeto de um piloto automático látero-direcional para uma aeronave de 50 lugares, desenvolvida dentro do quadro do Programa de Especialização em Engenharia Aeronáutica (PEE) mantido pela Empresa Brasileira de Aeronáutica (EMBRAER) em parceria com o Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Tal aeronave possui estabilidade relaxada, o que permite melhorar sua performance através da redução das áreas das empenagens verticais e horizontais. No entanto, isso também confere ao avião uma má qualidade de vôo intrínseca. Isso significa que, caso o piloto automático seja desligado ou venha a falhar, o piloto terá sua carga de trabalho aumentada de forma significativa. O piloto automático projetado deve, portanto, aumentar de forma artificial a estabilidade da aeronave. Deve também proporcionar um controle mais amigável do avião através de sistemas de controle de vôo. O projeto das diversas malhas de controle foi realizado com o auxílio das ferramentas computacionais MATLAB e SIMULINK. Algoritmos de otimização foram exaustivamente utilizados durante todo o trabalho para o cálculo do equilíbrio e dos ganhos de realimentação. Os resultados obtidos com o THCS foram então comparados com os obtidos segundo os métodos mais tradicionais, amplamente difundidos na leitura. A análise comparativa foi realizada somente no domínio do tempo, ou seja, nas respostas temporais das variáveis de estado relevantes.

Os requisitos de certificação aeronáutica estão cada vez exigentes, fazendo com que os fabricantes aeronáuticos realizem análises mais complexas e de maior abrangência de seus produtos. Em linhas gerais, as companhias aéreas escolhem aeronaves mais confortáveis e com menor custo operacional. Dentro deste cenário, os fabricantes de aeronaves têm procurado aperfeiçoar suas ferramentas de anteprojeto, pois é nessa fase onde se definem as principais características da aeronave. Nessa fase melhorias estão cada vez mais ligada à utilização de ferramentas computacionais que se mostram mais atraentes em termos de custo/benefício, quando comparadas com ensaios em túneis de vento e em vôo, por exemplo. As análises computacionais são feitas objetivando-se obter a melhor configuração, reduzindo os custos de desenvolvimento, possibilitando direcionar os ensaios práticos para a comprovação dos resultados computacionais e obtenção dos primeiros bancos de dados aerodinâmicos. O presente trabalho tem por objetivo apresentar uma metodologia de projeto e otimização multidisciplinar (MDO) para projeto de fuselagem dianteira de aeronaves de transporte, buscando a minimização do seu arrasto (calculado através dos atuais modelos de cálculo numérico) e minimização do peso estrutural. Para isso, inicialmente, resultados de simulações realizadas em diversas formas de fuselagens onde são calculados valores de peso e coeficientes de arrasto são utilizados na construção de um banco de dados. Em seguida, um tratamento estatístico validou um metamodelo que levará a configuração ótima. A metodologia proposta se mostrou satisfatória apresentando redução tanto do arrasto quanto do peso para o modelo ótimo.

Sistemas que operam com dissipação de calor e estão instalados na região pressurizada de uma aeronave podem requerer ventilação forçada, sendo necessário rejeitar este calor para fora da aeronave. A rejeição deste calor ée feita por sistema dedicado de ventilação, descarregando ar pressurizado através de alguma válvula controlada pelo sistema de pressurização, ou por uma tubulação com restrição de vazão, como venturi ou placa de orifício. Neste caso, a vazão deve ser limitada de tal forma que não prejudique a operação do sistema de pressurização, mas deve ser suficiente para ventilar os componentes que dissipam calor. Simulações de escoamento de ar pressurizado de aeronaves em estrangulamentos devem ser feitos considerando compressibilidade e a possibilidade de ocorrência de ondas de choque (escoamento sônico). Neste trabalho ée apresentado um modelo para cálculo de perda de carga em venturi e placa de orifícios, incluindo em condições de formação de onda de choque. O principal objetivo ée simular o sistema de ventilação de um Chiller, que ée composto por dutos, curvas, venturi e placa de orifícios, e estimar a vazão do sistema de ventilação em vôo, considerando compressibilidade e ondas de choque. Os resultados do modelo são próximos de resultados de ensaios em vôo, comparações feitas para diversas altitudes.

Este trabalho destaca a necessidade das organizações de terem uma estratégia de manufatura capaz de desenvolver uma vantagem competitiva para o negócio. Para isso a escolha do sistema de administração da produção é um passo importante para a conquista deste diferencial competitivo, acentuado ainda mais nas indústrias manufatureiras. Como proposta de sistema de administração da produção foi analisada o papel estratégico da manufatura enxuta. Em seguida, foram apresentados seus princípios e ferramentas, fortalecendo a escolha deste sistema como estratégia de manufatura. A fim de orientar a aplicação destes princípios e implementação das ferramentas foi proposto um método e em seguida apresentado sua aplicação na indústria aeronáutica.

Esta tese apresenta o estudo da confiabilidade do sistema de controle de voo embarcado de um Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) de pequeno porte e de baixo custo usado em aplicações civis fabricado pela empresa canadense Micropilot (MP-Trainerg). Este estudo abrange as fases de voo "decolagem/subida" e "aproximação/pouso" em controle manual. Inicialmente são apresentados os fundamentos de teoria de confiabilidade. É então feita a predição da taxa de falha de cada subsistema que compõe o sistema de controle de voo usando a norma americana MIL-HDBK-217F e o software Relex Reliability Studio 2008. Usando árvores de falhas é demonstrado que a arquitetura original implementada pelo fabricante do VANT é pouco confiável (MTTF, Mean Time To Failure, de 11379 horas). São então apresentadas e analisadas 3 propostas de mudança na arquitetura do sistema de controle do VANT: 1) inclusão de redundância do sistema de rádio-controle, 2) inclusão de redundância dos servo-atuadores, e 3) inclusão de redundância do sistema de rádio-controle e dos servo-atuadores. É mostrado que: 1) as 2 primeiras propostas não produzem um aumento significativo na confiabilidade do sistema de controle de voo (MTTF de 16113 e 19788 horas respectivamente), e 2) a terceira proposta praticamente triplica o MTTF do sistema (de 11379 para 33111 horas). A viabilidade de implementação das redundâncias propostas é demonstrada através de testes em bancada. O estudo da confiabilidade deste VANT mostra que pequenas alterações na arquitetura do sistema de controle de voo resultam em um aumento significativo na confiabilidade deste sistema.

O presente trabalho fornece uma ferramenta de análise e avaliação de conforto para os passageiros em cabines pressurizadas de aeronaves. A ferramenta foi desenvolvida com base em um modelo matemático que simula as reações do ouvido humano às variações de pressão da cabine da aeronave durante o vôo. A simulação do modelo e análise de resultados foi realizada através da ferramenta de programação Matlab / Simulink. Pôde-se concluir do estudo que existe uma boa aproximação entre os resultados do modelo proposto e os dados contidos na ARP 1270. O modelo possui diferenças maiores para altas taxas de subida e descida, mas tem boa aproximação para as taxas comumente encontradas na aviação comercial. Um estudo de 3 casos foi conduzido para demonstrar a utilização do modelo na análise do conforto de aeronaves comerciais.

O desenvolvimento do sistema de controle de vôo está diretamente relacionado ao desempenho, segurança e qualidade de vôo da aeronave. Há a necessidade da concepção de abordagens de controle que assegurem, de uma maneira eficaz, que estes requisitos sejam satisfeitos mesmo na presença de distúrbios, ruídos de medida e imprecisões na modelagem. Neste contexto, o presente trabalho propõe o uso de técnicas de otimização multi-objetivo para a sintonização de controladores empregando formulações preditivas baseadas em modelo. Adicionalmente, é proposta uma abordagem gráfica de análise do desempenho dessas técnicas de otimização e controle por meio da fronteira ótima de Pareto. Para o estudo de caso foi utilizado um modelo longitudinal de uma aeronave semelhante ao Airbus A-310 e verificou-se o desempenho de três abordagens de controle preditivo (formulações em espaço de estados não-incremental, incremental e não-incremental com erro acumulado) segundo os critérios de velocidade de resposta e sensibilidades ao ruído de medida e à turbulência atmosférica. O problema de otimização multi-objetivo foi resolvido por meio de duas técnicas (busca em grade e goal attainment), e as soluções foram comparadas através da análise gráfica baseada em fronteiras de Pareto. Os resultados obtidos indicam a superioridade do desempenho da formulação de controle preditivo em espaço de estados não-incremental com erro acumulado e do algoritmo de otimização goal attainment. Por fim, foi analisada a eficiência do controlador preditivo sujeito a restrições sobre as taxas de variações e excursões das variáveis de controle.

As técnicas de controle preditivo (MPC, do inglês Model Predictive Control) têm sido cada vez mais difundidas em vários setores industriais devido à capacidade de tratar sistematicamente restrições físicas e operacionais do processo. No entanto, formulações tradicionais de MPC não permitem lidar de forma explícita com incertezas presentes no modelo da planta, que podem ser oriundas do descasamento entre planta e modelo, da degradação de componentes ou, ainda, da ocorrência de falhas. Além disso, sua utilização envolve a solução de problemas de otimização em tempo real, o que pode impossibilitar seu uso em processos que possuem dinâmica rápida. Neste trabalho, investigou-se o uso de uma estratégia robusta de MPC para controle de um helicóptero didático de três graus de liberdade sujeito a restrições no nível de tensão aplicado aos atuadores e na excursão de um de seus estados. Tal estratégia se baseia no uso de Desigualdades Matriciais Lineares para construção de elipsóides invariantes assintoticamente estáveis, de modo que todas as otimizações possam ser realizadas antes da implementação do controlador em tempo real. Em ensaios realizados em bancada, a aplicação dessa formulação robusta possibilitou a estabilização do sistema durante a realização das manobras respeitando as restrições impostas.