Esta tese descreve a concepcao e implementacao da arquitetura de hardware e software para o simulador de voo da aeronave Tucano. Trata-se de um sistema distribuido hibrido composto de uma unidade alvo VME em tempo real, conectada a estacoesde trabalho UNIX atraves de rede Ethernet. A arquitetura do hardware de controle em tempo real é modular, evolutiva e reconfiguravel, permitindo que eventuais alteracoes possam ser facilmente implementadas. Para o desenvolvimento do software e empregada a metodologia de decomposicao funcional dos subsitemas da aeronave e a posterior transformacao em tarefas informaticas, resultando numa estrutura programacional hierarquica. Todo o processo de desenvolvimento e detalhado e os resultados atingidos sao comentados.

O propósito do trabalho consiste em desenvolver os algoritmos necessários para o acionamento (controle) dos instrumentos aviônicos de navegação aérea do simulador de aeronave TUCANO, denominacao Embraer - EMB 312 e denominação FAB T-27 no momento está sendo revitalizado (modernizado) pelo ITA. Os instrumentos utilizados nesta aeronave e que foram simulados neste trabalho, são os seguintes: "RMI" - (Radio Magnetic Indicator) - relativo a um sistema ADF (Automatic Direction Finder). "HSI" - (Horizontal Situation Indicator) - utilizado pelo ILS (Instrument Landing System) e pelo VOR (VHF - Omni Range). Indicador do sistema "DME" - (Distance Measuring Equipment). Para se efetuar a simulação dos instrumentos descritos, considera-se a Terra uma esfera. Os cálculos utilizam conceitos da trigonometria esférica e emprega-se o método do "Seno-Verso". Para obter-se a posição da aeronave, levou-se em conta as equações simplificadas da mecânica do vôo do Tucano. As posições dos Rádio Auxílios (RA) são acessadas de um banco de dados. Os cálculos foram implementados em linguagem C e desenvolveu-se em uma tela gráfica para os instrumentos simulados, de forma estilizada.

A alta performance termo-mecanica dos compositos de carbono reforcados com fibras de carbono (CRFC) tem feito com que estes materiais sejam utilizados na industria aeroespacial, principalmentecomo insertos de gargantas de motor-foguete e discos de freios de aeronaves. Devido as condicoes extremas de temperatura e pressao, asfibras de carbono devem ser dispostas no composito, no minimo, em tres direcoes ortogonais (3D) para evitar, dentre outros fenomenos prejudiciais, delaminacoes durante o uso e a fabricacao do material.A Divisao de Materiais do IAE vem, ao longo dos ultimos anos, desenvolvendo processos e caracterizando materias-primas nacionais para obtencao de CRFC-3D de aplicacao aeroespacial. Esforcos tambem tem sido feitos para caracterizar os compositos obtidos, uma vez que nao existem normas de ensaios padronizadas para estes materiais.No presente trabalho, o CRFC-3D foi obtido por processo de densificacao liquida, a baixa pressao, com resina fenolica e piche nacionais. Para a caracterizacao mecanica destes compositos, foram feitos ensaios de cisalhamento interlaminar, e de flexao em quatro pontos. As superficies de fratura foram analisadas por microscopia eletronica de varredura (MEV). O CRFC-3D obtido foi, ainda, submetido a ensaio de resistencia a ablacao, com temperatura de chama aproximadamente de 2250 graus centigrados. Os resultados foramcomparados com os obtidos com compositos importados (inserto de tubeira e disco de freio), e divergente produzido no CTA. Foi observado, na faixa de massa especifica investigada, que as propriedades mecanicas dos CRFC obtidos sao extremamente sensiveis aos ciclos de densificacao.

Esse trabalho apresenta o anteprojeto de uma unidade automatica para auxiliar duas importantes fases no atual processo de fabricacao de propulsores para foguetes desenvolvidos no Brasil: uma fase de inspecao e a outra de ativacao do propelente solido em seu estagio final de fabricacao. Na fase de inspecao, busca-se detectar fissura e/ou trincas na superficie do propelente que possamcomprometer o funcionamento do propulsor. A meta da ativacao e retirar da superficie do propelente os excesso de resina e anti-aderente que sao depositados durante o processo de frabricacao,para que este nao prejudiquem a ignicao do propulsor. Na composicao desta unidade automatica, destacaram-se o modulo do robo e o modulo de visao; o do robo por sua configuracao dedicada a aplicacao e o devisao, pelo metodo empregado na comparacao de imagens. A este ultimomodulo e dada maior enfase neste trabalho, pois o funcionamento adequado da unidade automatica depende principalmente do sucesso de operacao desse modulo.

Future air traffic management (ATM) systems have been identified as a matter of great significance for the evolution of future air navigation systems (FANS). As one function of ATM, Air Traffic Flow Management (ATFM) provides a service complementary to Air Traffic Control (ATC). In this research, a Knowledge-Based System (KBS) has been designed to try to solve the ATFM problem. For timetable rescheduling, the system attempts to modify airlines tiemtable to smooth traffic peaks at airports during rush-hours. For centralized flow control, the system works on-line to forecast the place, time and magnitude of the congestion and to take some actions to prevent this congestion. As an Artificial Intelligence language, Prolog was chosen for developing the prototype of the Knowledge-Based ATFM System. The research gives a conceptual description of the application of KBS (specially in Prolog) in the ATFM domain. Using this system, a study of the Brazilian ATFM systemincluding the main airports of the country has been done.

Este trabalho apresenta uma formulação variacional para cascas finas com dupla curvatura rasa, tendo como variáveis de campo o deslocamento transversal e a função de tensão de Airy. São obtidas as condições de contorno do problema, e as equações de Euler-Lagrange. É apresentada a formulação de um elemento finito baseada no princípio variacional e, como verificação e aplicação, diversos ensaios numéricos são realizados e discutidos, e comparados com resultados teóricos, numéricos e experimentais anteriores.

Este trabalho propõe e avalia, através de simulação, um sistema de controle multivariável para o pouso automático de um mini-VANT em pista curta valendo-se de tubo de pitot, sensores girométricos, GPS, altímetro-pressão e altímetro-ultrassom embarcados. A manobra visa automatizar o procedimento de pouso realizado por piloto experiente de aeromodelo radiocontrolado, o qual é caracterizado por uma etapa descendente com variação simultânea de azimute para alinhamento da proa com a pista, seguida por descida segundo rampa íngreme e arredondamento final antes do encontro do solo. Tal manobra é motivada quando há disponível apenas uma pequena extensão de pista e cujas dimensões da zona de aproximação livre de obstáculos impeçam o pouso com emprego de rampa longa e suave alinhada com o eixo da pista. A brusca variação de altitude e azimute simultaneamente, no entanto, acaba por provocar o acoplamento dinâmico dos modos de resposta nos planos longitudinal e látero-direcional da aeronave, fator que introduz maior complexidade no projeto de um controlador robusto às perturbações externas e às incertezas de modelagem. A aeronave utilizada no estudo foi o aeromodelo de treinamento de pequeno porte Alpha60 da Hangar-9, originalmente radiocontrolado, disponível comercialmente e amplamente utilizado por aeromodelistas. Suas principais características foram determinadas a partir de ensaios em túnel de vento, os quais juntamente com os dados obtidos de softwares de modelagem CAD e CFD permitiram a definição de um modelo adequado para o projeto e validação do piloto automático para pouso. A técnica de controle, alocação de autoestrutura, mostrou-se uma alternativa efetiva para lidar com o acoplamento das dinâmicas longitudinal e látero-direcional existente durante a etapa em curva descendente. Foram avaliados diversos cenários de pouso, com a aeronave exposta a turbulências do tipo Dryden e vento constante de magnitude média de até 31 km/h, aproximadamente 50% da velocidade da aeronave durante a etapa de aproximação para pouso. Adicionalmente, investigaram-se efeitos na variação dos parâmetros do veículo e ruído nos diversos sensores. Nos casos em que o vento sopra lateralmente à aeronave com magnitude elevada, observou-se que o desvio em relação à pista após a etapa em curva descendente pode ser demasiado elevado visto que o controle lateral se dá somente em azimute, e a posterior descida segundo uma rampa íngreme se torna inviável. Nestas situações, torna-se necessário percorrer um trecho adicional, sem perda de altitude, para correção do desvio lateral e posterior descida. A fim de evitar esta etapa adicional, foi proposta uma estimação da velocidade do vento lateral baseada nas características do voo em cruzeiro. Com esse mecanismo, em caso de vento lateral em um nível aceitável, a descida pode ser conduzida logo após a etapa de curva descendente, dando à manobra características semelhantes àquela executada por piloto experiente de aeromodelo radiocontrolado. Ao final, obteve-se um piloto automático capaz de realizar o pouso em uma pista de extensão média entre 235 e 329 metros, dependendo da intensidade e direção do vento, e com erro lateral médio inferior a 2,5 metros

No complexo ambiente aeronáutico, os esforços em termos de segurança operacional envolvem a adoção de medidas pró-ativas desde o projeto das aeronaves e reativas resultantes da investigação de acidentes. O processo de investigação, com fins de prevenção, tem início logo após a ocorrência de acidente aeronáutico, através da ação inicial. Desta forma é no local da ocorrência, cenário de crise, que o responsável pela ação inicial toma decisões e executa a coleta de informações necessárias para as fases posteriores do processo de investigação. A proposta deste estudo foi identificar as estratégias de decisão utilizadas pelos responsáveis pela realização da ação inicial e verificar a pertinência da incorporação dos conhecimentos advindos das pesquisas sobre tomada de decisão naturalista à formação dos investigadores, como recurso para melhorar o processo decisório neste contexto. Para atender ao objetivo proposto foi realizada uma pesquisa descritiva junto a uma amostra de profissionais que atuam na atividade. Os dados coletados, por meio da realização de entrevistas individuais, foram analisados qualitativa e quantitativamente através da análise do conteúdo dos relatos verbais obtidos. Os resultados encontrados evidenciaram que o ambiente da ação inicial, o qual inclui tempo restrito, condições dinâmicas, presença de múltiplos atores, estresse e informação insuficiente, é característico da tomada de decisão naturalista. Demonstraram também que, ao tomar suas decisões, os investigadores utilizam sua experiência e estratégias de simulação mental, intuição, improvisação, metáforas e casos análogos, relacionadas à abordagem da tomada de decisão naturalista e consideradas por Klein (1998) como fontes de poder, a fim de satisfazer às necessidades da situação e atingir aos objetivos da ação inicial no cenário do acidente.

Apesar da formação de gelo em aeronaves representar um grande risco à aviação, ainda hoje os detectores de gelo são baseados na indicação de possível formação de gelo e não de sua consequente degradação nas características de voo do avião. Além disso, o uso intensivo do piloto automático traz a desvantagem de dificultar a percepção, por parte da tripulação, da mudança de comportamento do avião eventualmente causada pelo gelo. Neste trabalho, um método de detecção de gelo baseado em medir a degradação causada na dinâmica do avião é proposto, implementado por simulação e discutido. O objetivo é usar apenas medidas de uma grandeza que já seja utilizada pelo piloto automático com a finalidade de facilitar uma eventual aplicação, uma vez que tais dispositivos se encontram instalados na grande maioria dos aviões em operação. O método usado para detecção se baseou em algoritmos de detecção de falhas e, como o gelo pode ser considerado uma falha essencialmente multiplicativa, optou-se por um método baseado em identificação paramétrica, o de mínimos quadrados recursivos. Um estudo do efeito do gelo na dinâmica do avião foi necessário para se escolher o parâmetro de razão de arfagem como saída a ser medida e o foco na detecção de gelo na empenagem horizontal. Os resultados mostraram que, mesmo com efeitos de turbulência, as estimativas paramétricas permitem o desenvolvimento de um alarme capaz de alertar acerca da degradação causada pelo gelo na empenagem de forma simples e sem introduzir excessivos casos de falsos positivos.

Este trabalho posiciona-se no contexto do desenvolvimento tecnológico agregado crescentemente ao mercado de helicópteros pelo HUMS (Health and Usage Monitoring System), cuja filosofia traz, além de redução dos custos de manutenção, enorme avanço na garantia da aeronavegabilidade continuada, e, consequentemente, no nível de segurança de voo, preservando vidas e material. Suas inovações associadas orbitam em torno de diagnósticos antecipados e de prognósticos de falha apontados em tempo real por algoritmos dedicados, a partir do tratamento de dados coletados por sensores de vibração. Dessa possibilidade de se assegurar, preditivamente, uma extensão da vida útil de componentes e a substituição destes sempre antes que a falha ocorra, emerge a motivação dessa pesquisa. Seu objetivo é apresentar um modelamento analítico simplificado para a análise do sinal de vibração monitorado na estrutura de uma aeronave qualquer de asas rotativas, em detecção a defeitos equivalentes a um desbalanceamento e out-of tracking das pás. Essas são as degradações mais comuns do rotor principal, maior fonte das excitações periódicas transmitidas à fuselagem, cujas respostas vibratórias sob análise estão limitadas à frequência fundamental de 1 per rev. Essas respostas vibratórias foram simuladas numericamente em ambiente computacional MATLAB(R). O problema direto é apresentado em duas partes: a modelagem do sistema fuselagem-rotor convencionado como isotrópico, seguida da parte que introduz as anisotropias que simulam os defeitos geradores das informações de amplitude e fase das vibrações resultantes. Como aplicação do método, soluções do sistema não-linear que governa as equações são comparadas com resultados experimentais de ensaios em voo em uma aeronave típica com rotor principal tri-pá por meio de simulação, através de medidas em dois pontos da fuselagem definidos em manual pelo fabricante da aeronave.