Os assentos aeronáuticos foram utilizados por mais de 5 bilhões de pessoas em 2008 (ICAO - órgão das Nações Unidas para a aviação civil). Dada sua grande utilização, pesquisadores devem buscar torná-los mais confortáveis e seguros. Este trabalho teve como objetivo estudar meios de avaliação de conforto em assentos aeronáuticos, por meio de revisão bibliográfica e apreciação de dois modelos de assentos por voluntários. Também visou fazer sugestões de melhoria no design de assentos para aumento do conforto oferecido. Foram revisadas as seguintes técnicas: análise ergonômica, aplicação de questionários em experimentos com voluntários, eletromiografia de superfície, cinemetria, análise de fluxo sanguíneo e mapeamento de pressão. Foram também revisados, para melhorar a compreensão das técnicas utilizadas, tópicos em anatomia, fisiologia e biomecânica do corpo humano. Durante trinta minutos, dez sujeitos sentaram-se em um modelo de assento aeronáutico e dez outros sujeitos sentaram-se em outro modelo. Os sujeitos foram filmados, instrumentados com eletrodos para captação do sinal eletromiográfico de superfície de quatro músculos das costas, responderam a questionários sobre conforto após 5 minutos do início do experimento e ao seu término. Os testes foram repetidos com uma modificação: a adição de um suporte lombar, para verificar a hipótese de que ele diminui o desconforto dos sujeitos. Os dois assentos foram analisados do ponto de vista ergonômico, e seus resultados comparados com as recomendações da literatura pertinente. A cinemetria, a análise de fluxo sanguíneo e o mapeamento de pressão não foram viáveis por restrições orçamentárias, de equipamentos e de prazos. Os resultados da análise ergonômica e dos questionários demonstraram que o suporte lombar melhorou o conforto geral dos sujeitos e diminuiu o desconforto sentido em regiões localizadas do corpo. Recomendações sobre o design dos assentos foram feitas. Os sinais da eletromiografia foram analisados e verificou-se que os dados obtidos eram formados somente por ruído; isto aconteceu porque, sem contração muscular voluntária, os sinais eletromiográficos tem amplitude muito pequena para serem captados. A análise da cinemetria encontrou problemas na detecção dos pontos de referência nos sujeitos e, por isso, não obteve conclusões.

Os desafios atuais no segmento de aviação civil compreendem desde a crescente competição entre as empresas aéreas até a rápida reação à volatilidade dos preços de combustível. Nesse cenário, predizer a ocorrência de falhas dos sistemas aeronáuticos e otimizar a manutenção programada das aeronaves podem representar um potencial ganho competitivo. Este trabalho apresenta um estudo de caso de emprego do prognóstico de falhas em um anemômetro de fio quente. O desenvolvimento está baseado em dados históricos da frota, em uma compreensão detalhada da operação do sistema de ventilação e no efeito produzido pela degradação do sinal do sensor. A metodologia utilizada no decorrer do estudo consiste da aquisição e tratamento dos dados, da extração das características que descrevem o comportamento de deterioração do sensor e da utilização de uma técnica de prognóstico. Um método não-paramétrico também é usado para estimar as incertezas associadas ao prognóstico. As conclusões expostas apontam para uma solução relativamente simples para predizer falhas no anemômetro com antecedência suficiente para evitar manutenções não-planejadas e, portanto, reduzir custos operacionais.

Um sistema eficiente de prognóstico é capaz de reduzir o número de paradas não programadas e conseqüentemente gerar uma redução em custos de manutenção. Devido à grande competitividade da área de atuação, a indústria aeronáutica tem voltado sua atenção a sistemas deste tipo com a finalidade de maximizar a vida útil de seus equipamentos, aumentar sua disponibilidade e reduzir os seus custos de operação e manutenção, otimizando assim a eficiência operacional de suas aeronaves. O presente trabalho apresenta uma metodologia de prognóstico de falhas baseada em modelo para o sistema do estabilizador horizontal da aeronave EMBRAER 190. Para realizar a previsão do tempo de vida útil remanescente do sistema, esta metodologia utiliza a modelagem do mesmo e o monitoramento de resíduos através de equações de paridade. O pós-processamento destes resíduos permite avaliar a severidade atual da condição de degradação do sistema e a estimação do tempo para se atingir a severidade máxima projetada em que a falha é declarada. Os resultados obtidos utilizando-se o modelo do sistema do estabilizador horizontal e a inserção das falhas simuladas típicas mostram o grande potencial para a utilização de modelos, quando possível, no desenvolvimento de um processo de PHM de alto desempenho.

Esta dissertação aborda problemas relacionados ao projeto e análise de desempenho de hélices ótimas. Hélice é o componente responsável pela geração de tração em algumas aeronaves, helicópteros e barcos. Especificamente, a pesquisa enfoca problemas que ocorrem durante a fase de projeto analítico, identifica deficiências e vantagens nos métodos e modelos matemáticos descritos na literatura e propõe alguns instrumentos que facilitam a reutilização de soluções já desenvolvidas e validadas, anteriormente, por outros projetistas. Esta dissertação está centrada na hipótese de que a maior parte das falhas de projeto de hélices deve-se, principalmente ao grande número de variáveis de entrada que o método de projeto ótimo requer, o que dificulta o projetista de lidar com tantas variáveis. O objetivo geral desta dissertação é a investigação de modelos, metodologias e métodos que possam ser aplicados durante o projeto de hélices ótimas e durante a elaboração das suas cartas de desempenho. Dentre os objetivos mais específicos está o desenvolvimento de instrumentos que, possibilitem o desenvolvimento de geometrias idealizadas para determinado ponto de projeto. Como resultado desta pesquisa, as principais contribuições obtidas foram: (1) a identificação e especificação de uma metodologia adequada à análise de desempenho de hélices; (2) uma ferramenta de projeto, denominada VBAProp, que serve como ponto de partida para a modelagem de hélices ótimas, esta ferramenta em conjunto de pacotes computacionais comerciais de análise heurística forma uma valiosa ferramenta para especificação de geometrias de hélice ótimas.

No estudo da mecânica e controle de voo, uma aeronave é dita flexível quando as frequências naturais dos primeiros modos de vibração estrutural se encontram próximas da frequência natural do modo de período curto. Tal característica, evidenciada em aeronaves excepcionalmente longas e leves como o bombardeiro B1 Lancer, pode levar a um detrimento significativo da qualidade de voo. Neste trabalho o modelo da aeronave B1 é utilizado para a aplicação da técnica de controle H? por realimentação estática de saída. O controlador é um rastreador de ângulo de arfagem com amortecimento das vibrações estruturais. O projeto resultante é aplicado a modelos que incorporam incertezas paramétricas e não paramétricas para os quais se demonstra bom desempenho e robustez.

O aumento da competitividade das empresas de transporte aéreo tem pressionado os fabricantes de aeronaves para desenvolver aeronaves cada vez mais e?cientes. Diversas propostas vem sendo estudadas ao longo dos anos como forma de suprir tal necessidade. Novos materiais, mudança da matriz energética, eliminação da sangria de motores junto com o conceito de aeronave mais elétrica, entre outros. Todas essas linhas de pesquisa convergem para um melhor desempenho da aeronave como um todo, levando os projetos de aeronaves ainda em sua fase conceitual a avaliar a adoção das tecnologias oriundas dessas linhas de pesquisa quanti?cando o impacto das mesmas no custo de fabricação, operação e manutenção da aeronave, sendo este um passo imprescindível para o sucesso do produto comercialmente e ?nanceiramente para o fabricante. De forma a se quanti?car os impactos utiliza-se dados e modelos validados através de ensaios em túnel, ensaios em vôo ou mesmo a partir de análises por CFD como forma de substanciar um modelo de aeronave, entretanto, muitas vezes tais dados ainda não se encontram disponíveis quando do início de um projeto conceitual de uma aeronave, então, como a?rmar que a utilização de uma tecnologia trará benefícios a um determinado projeto quando tal análise somente pode ser conduzida em fases mais tardias do desenvolvimento da nova aeronave? De forma a obter essa resposta é necessário desenvolver métodos aproximados por meio de modelos simpli?cados que avaliem qualitativamente e quantitativamente o uso de uma determinada tecnologia, sendo este, o objetivo deste trabalho no que tange o desenvolvimento de uma metodologia de avaliação do impacto do arqueamento variável no desempenho de aeronaves dotadas de sistemas de controle automáticos de comandos de vôo, de forma que ainda no projeto conceitual o uso do arqueamento variável seja levado em conta como mais uma variável de projeto.

The study evaluates an alternative for collection, monitoring and data analysis of functional check tasks during aircraft operation, analyzing new possibilities for adjusting (and extending) their intervals. A system of data collection and storage for a functional check task is proposed and ways to guarantee the quality, integrity, transparency and composition of the information is discussed. Methods to analyze the data are evaluated. Statistical models to monitor and provide subsidies are developed to aid decisions based on confidence level. The information is presented considering adaptation to approved formats and standards such as ATA SPEC 2000 (Chapter 11). Criteria for evaluating effectiveness of tasks and possible cases for extension / adjustment of tasks are developed. A case study is presented showing results that will bring economic benefits to airlines.

O presente estudo tem como objetivo determinar a trajetória ótima de uma aeronave no segmento de decolagem, mais especificamente no segmento no ar, entre o descolamento e 35 pés de altitude. A trajetória ótima visa a obtenção do menor comprimento de decolagem possível para uma dada configuração, resultando em uma melhora no desempenho em pista da aeronave. Para obtenção da trajetória é utilizado o método de otimização, onde o controle de profundor é parametrizado em função da altitude através de uma razão de polinômios. A otimização tem como resultado os coeficientes da razão de polinômios que resultam no menor comprimento de pista. São impostas diversas restrições à otimização, com o intuito de se atender aos requisitos de desempenho estabelecidos pelos órgãos homologadores. O estudo é realizado com auxilio de um simulador de voo de engenharia, utilizado para análises de qualidade de voo de uma aeronave comercial de 110 passageiros. A decolagem é simulada considerando a falha de um dos motores, respeitando o procedimento estabelecido pelo requisito. Com base no resultado obtido, espera-se um ganho de até aproximadamente 100 kg no peso máximo de decolagem em uma dada pista, ou redução de 10 metros de pista para o mesmo peso.

O lançamento de carga em voo a baixas alturas, também denominado manobra LAPE (Low Altitude Parachute Extraction), é uma forma de abastecer tropas em solo e populações em missões humanitárias quando o ambiente não é propício para pouso. Essa manobra é realizada muito próxima ao solo e provoca uma grande variação do centro de gravidade da aeronave, o que a expõe à instabilidade. A instabilidade conjugada com a baixa altura caracteriza essa manobra como de alto risco, exigindo muita habilidade, experiência e esforço do piloto. Diante desse contexto, nesse trabalho foram implementados sistemas de controle a fim de diminuir a carga de trabalho do piloto e o risco envolvido na manobra. O lançamento de carga em voo foi modelado considerando variações no CG e variações da massa do avião. Duas técnicas foram utilizadas para a implementação do controlador: o método LQ e o método da linha de controle robusto H? Loop Shaping. Foram realizadas análises de robustez com respeito ao desempenho e à estabilidade na malha fechada do sistema para os controladores obtidos. A análise de estabilidade se baseiou nas variações paramétricas do modelo que consiste nas variações do CG e da massa. A análise de robustez com respeito ao desempenho foi realizada utilizando as funções sensitividade e sensitividade complementar além da análise da influência do vento estocástico no sistema, representado pelo modelo de Dryden.

Esse trabalho apresenta um estudo comparativo das tecnologias de iluminação interna em aeronaves, com um estudo detalhado de cada tecnologia e de alguns conceitos básicos de iluminação. São apresentadas recomendações para o uso racional e seguro da iluminação em diversas partes de uma aeronave e um procedimento para elaboração de um projeto luminotécnico. Como análise final, apresenta-se uma proposta de substituição do sistema de uma aeronave que utiliza um sistema de iluminação convencional por um sistema de iluminação mais moderno, utilizando o LED. O foco principal do estudo é mostrar a evolução dos LEDs e a importância dos mesmos no sistema de iluminação de aeronaves na atualidade.