Com o aumento da competitividade e do preço do combustível, cada vez mais os operadores de aeronaves têm procurado maneiras de reduzir o custo operacional e de manutenção para manter sua competitividade no mercado. Para suprir esta necessidade, os integradores de aeronaves e fornecedores de sistemas estão sempre buscando novas maneiras de incorporar tecnologias que ofereçam um diferencial para seus produtos. Com isto, o número de pesquisas na área de monitoramento de saúde tem crescido nos últimos anos, com o desafio de monitorar a vida de equipamentos e sistemas. Para determinar a saúde de sistemas e equipamentos, é necessário possuir dois tipos de indicação: a indicação do estado atual do equipamento e uma indicação de referência. Contudo, tal indicação de referência algumas vezes não existe ou está indisponível para estimar a degradação do equipamento. Este trabalho tem por objetivo apresentar uma metodologia utilizando classificação de dados com Support Vector Machines para construir a indicação de referência, baseada em dados, para representar um modelo de degradação usando o monitoramento de saúde de sistemas aeronáuticos embarcados. Um classificador de uma única classe com Support Vector Machines é utilizado para estimar a região de operação nominal e detectar o comportamento anormal que pode indicar falhas incipientes. Tal metodologia foi aplicada a uma base de dados contendo parâmetros de performance de uma Unidade Auxiliar de Potência (APU - Auxiliary Power Unit).

Um método integrado para a estimativa das cargas aerodinâmicas atuando simultaneamente nos principais componentes da aeronave foi desenvolvido. Efeitos mútuos de interferência entre asa, fuselagem e empenagem foram considerados. Para atender aos anseios da indústria, este processo é adequado para a estimativa de cargas internas, como esforços cortantes, momentos fletor e torsor, atuando nos principais componentes da aeronave durante a etapa de projeto conceitual. Um aspecto importante é o nível de automação, o qual foi reforçado com o objetivo de adaptar o método a processos de otimização de projeto automatizados. Através de comparações com métodos disponíveis na literatura, a eficácia do método descrito neste trabalho foi analisada.

O estudo de aeronaves flexíveis na indústria aeronáutica é cada dia maior devido à utilização crescente de materiais compósitos. Quando a separação entre os modos rígidos e flexíveis é suficientemente grande, filtros estruturais são utilizados. Porém, nos projetos mais modernos este não é mais o caso. Para isso, para o projeto de sistemas de controle de vôo modernos são utilizadas técnicas de controle robusto. Neste trabalho é apresentado e descrito o modelo longitudinal de uma aeronave flexível, o B1-Lancer, integrando seus modos estruturais à dinâmica de corpo rígido da aeronave para projeto de sistemas de aumento de controle e de estabilidade, através de técnicas de controle robusto Hinf estáticas e dinâmicas, demonstradas através de algoritmos distintos (hifoo, hinfsyn, mixsyn, ncfsyn, loopsyn), avaliando ao longo dos projetos as vantagens e desvantagens das técnicas utilizadas.

Atualmente o desenvolvimento de produto deve ser totalmente orientado ao mercado para aumentar o desejo de consumi-lo e conseqüentemente o seu valor. Isto não é diferente para o caso de aeronaves. Uma maneira de aumentar o interesse do mercado por uma aeronave é desenvolvê-la minimizando o seu custo de ciclo-de-vida (CCV). Uma aeronave que apresenta um reduzido custo de ciclo-de-vida é mais economicamente eficiente. Neste trabalho, uma introdução ao custo do ciclo-de-vida é apresentada e o conceito de desenvolvimento Design For é aplicado visando a minimização do custo do ciclo-de-vida (CCV) de aeronaves durante as fases conceitual e preliminar do desenvolvimento. A técnica de diagrama de redes para modelar as relações entre as variáveis significativas e os custos (ou direcionadores de custo) que compõem o CCV é utilizada. A engenharia simultânea também é introduzida pois esta abordagem de desenvolvimento depende, para ser realizada, de um alto grau de integração entre os times de engenharia. Por fim, a importância de uma ferramenta computacional para operacionalizar o modelo de desenvolvimento implementado em diagrama de redes é evidenciada e um exemplo de aplicação computacional, baseado num modelo de custo de ciclo-de-vida é apresentado.

Este trabalho documenta o estudo de uma servoválvula eletro-hidráulica de aplicação em sistemas de comando de vôo de aeronaves, para a construção do conhecimento necessário na síntese de sistemas detecção e isolamento de falhas baseados em modelo. O estudo compreende a análise do funcionamento e o levantamento do envelope normal de operação da servoválvula eletro-hidráulica em malha aberta e fechada, através de sua modelagem matemática e simulação. Compreende também o estudo das principais falhas às quais o componente está sujeito e a análise da influência destas na resposta dinâmica da servoválvula. Por fim, as falhas estudadas são modeladas linearmente possibilitando a aplicação da teoria de controle linear na síntese de monitores para detecção e isolamento de falhas.

Quando o negócio da empresa gira em torno de um produto extremamente técnico, como no caso da aviação, inevitavelmente as diversas incertezas em cada fase também precisam ser avaliadas na profundidade exigida pelo produto. Inevitavelmente, ferramentas antes utilizadas no projeto detalhado passam por adequação para o uso antecipado nas fases de concepção do produto. Então, abordando parte do processo de concepção de uma aeronave, este trabalho traz um estudo de caso onde ferramentas de engenharia são aplicadas de forma extremamente prática, vislumbrando o entendimento das possíveis restrições técnicas para prever a viabilidade estrutural de um conceito proposto. O estudo apresenta um ciclo de projeto e análise estrutural de pilone em projeto conceitual de uma aeronave com conjunto propulsivo no cone de cauda. Ao início foi desenvolvida uma metodologia simplificada para obtenção dos carregamentos na região em estudo. Ao longo do trabalho foram realizadas análises pelo Método dos Elementos Finitos nos programas Catia V5 e Nastran for Windows. Por fim, diversas disposições estruturais de pilone em alumínio foram propostas e analisadas, concluindo em uma estrutura final eficiente que servirá para as próximas fases do projeto da aeronave.

Este trabalho possui como objetivo primário a obtenção de um controlador robusto para uma arremetida baseado em controle robusto H"infinito". Um modelo matemático de corpo rígido para o movimento longitudinal foi desenvolvido e expresso no eixo aerodinâmico e no eixo do corpo, os quais mostraram sutis diferenças para o valor singular. Adicionalmente, os projetos foram desenvolvidos com crescente grau de complexidade ao longo do trabalho com o intuito de verificar a influência de cada parâmetro classicamente citado na literatura para um projeto de controle robusto H"infinito". Modelagens para incertezas da planta, estas enumeradas ao longo do texto, funções de performance, funções de perturbação, dinâmicas de profundor e motor, além de penalidades para atuação dos controles são abordados ao longo da dissertação. Como base para a comparação entre os controladores obtidos em cada projeto realizado, respostas no domínio da frequência e simulações em modelo não linear foram utilizados. Como primeiro resultado mostra-se que a descrição do movimento em diferentes eixos não levou a diferenças significativas no controlador projetado, sendo portanto independente do eixo de descrição do movimento. Adicionalmente, verifica-se como ponto crítico do movimento de arremetida o transiente inicial no qual o ângulo de ataque assume valores altos, podendo levar ao estol. Para mitigação foi proposto a utilização de estrutura com dois graus de liberdade para o controlador, sendo concluído que devido ao movimento ser uma arremetida e o controle utilizado ser através da atitude q, um segundo grau de liberdade leva à melhores resultados com significativa redução do ângulo de ataque máximo. Como continuação do trabalho, observa-se a importância da inserção da perturbação por vento junto ao espaço de estados da planta, o que diminui a função custo da norma H"infinito", o que facilita a obtenção de robustez segundo critérios divulgados na literatura. Adicionalmente, mostra-se que a diminuição dos requisitos de performance não influiu significativamente nos resultados de simulação, porém, contribuiu para obtenção de robustez. Mais um ponto abordado foi a obtenção de um controlador , sendo mostrado que a inserção de penalizações da atuação do profundor e a contemplação da dinâmica do mesmo são necessárias para evitar atuações demasiadamente oscilatórias da superfície de comando, o que ocorre a medida que iterações D-K são realizadas. Com base no controlador com melhor relação entre performance e robustez, obtiveram-se simulações utilizando o modelo de vento de Dryden para diferentes direções de entrada na planta. Por fim, estas simulações comprovaram a eficiência da metodologia baseada na norma H"infinito" para obtenção de controladores de arremetida, isto ocorrendo mesmo diante de rajadas severas de vento, sendo ainda constatado que a entrada da perturbação pela cauda configura a situação mais adversa para a aeronave.

Avionics system manufacturers are currently facing the problem of developing highly-integrated systems under economic pressures. In this scenario, the empirical approach, characterized by trial and error techniques, is not adequate since the correction of design flaws is often related to expensive re-work and schedule overruns. The evolution of airborne systems toward Integrated Modular Avionics (IMA) pushes the need for advanced methods that could enforce correctness of complex designs while minimizing the chances of introducing errors. Considering this problem, this work proposes a systematic conceptual design strategy based on formal methods, aiming at improving the development processes for IMA systems. The basic idea is to concentrate efforts on the construction, simulation, and formal analysis of a mathematical model for the new system at early development lifecycle phases. The proposed approach was exercised on a case study of practical avionics project in order to evaluate the drawbacks and advantages. Results suggest that this work could contribute to the aeronautics industry by offering alternative means to cope with complexity in modern avionics projects.

A tarefa de se estimar parâmetros de interesse é uma das mais corriqueiras em indústrias de pesquisa e desenvolvimento de produtos, com relevante destaque para a indústria aeronáutica. Alta complexidade do produto, orçamentos bilionários, riscos elevados, mão-de-obra especializada, por exemplo, são fatores pertinentes ao desenvolvimento de uma aeronave que contribuem para a complexidade e importância do processo de estimativa de parâmetros. Neste cenário, o método de análise paramétrica tem sua eficácia comprovada nas fases do projeto em que não existem informações detalhadas acerca do produto, ou mesmo, tempo suficiente para sua obtenção. Visando identificar as melhores práticas para o desenvolvimento adequado do modelo paramétrico, este trabalho apresenta o processo típico de concepção do modelo, desde a formação da base de dados até sua correta utilização e atualização. Como aplicação do processo elaborado, é apresentado um modelo para estimativa de preço de aeronaves executivas da categoria Light, utilizando para tanto, características relevantes de desempenho e conforto. Os resultados obtidos, analisados sob os pontos de vista quantitativo (exatidão da estimativa) e qualitativo (praticidade e credibilidade do modelo) demonstram a eficácia e aplicabilidade do modelo proposto.

A busca por técnicas que permitam aumento da eficiência do desenvolvimento de projetos é fundamental para sobrevivência de qualquer corporação. Neste sentido é proposto o uso de "Model-Based-Design" como forma de reduzir tempo e custo dispendidos no desenvolvimento de sistemas. Este trabalho traz um exemplo de aplicação dos princípios do "Model-Based-Design" no projeto de um controlador de piloto automático, passando pela modelagem da planta, especificação de requisitos, projeto do controlador e verificação e validação do sistema, ilustrando as vantagens obtidas a partir da utilização de modelos no aumento do nível de maturidade dos requisitos.