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.

Este trabalho tem como objetivo apresentar uma abordagem sistêmica para realização de análise metrológica de sistemas de calibração. As atividades de análise metrológica realizadas por diversos autores e os conceitos da engenharia de sistemas servem como base para o desenvolvimento do trabalho. A partir dessa abordagem sistêmica, são propostos estrutura, escopo e ciclo de análise metrológica, a fim de estabelecer um processo que possa ser replicado e que possa auxiliar o desenvolvimento e atualização de um sistema de calibração. O processo inclui identificação de requisitos, acompanhamento de soluções e iteratividade. A abordagem sistêmica de análise metrológica foi aplicada a um sistema de calibração de baixa umidade. O resultado mostra que quanto mais abrangente e estruturada for a análise, maior é a possibilidade de o sistema atender os requisitos necessários.

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.

Este trabalho destaca que as organizações precisam melhorar seu desempenho para prosperar no mercado atual, caracterizado por um ambiente altamente competitivo. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo de integração do Sistema de Gestão da Qualidade e do Sistema de Manufatura Enxuta, levando em consideração a Sustentabilidade, para auxiliar uma organização do setor aeronáutico a melhorar o seu processo produtivo. Assim, utilizando-se a pesquisa-ação, o modelo desenvolvido foi aplicado em uma família de produtos da ABC Aeronáutica, uma organização de médio porte, pertencente à cadeia de suprimentos da indústria aeronáutica brasileira. Com base nos resultados obtidos, constatou-se que: (i) é possível desenvolver o modelo de gestão da produção, integrando os sistemas da Qualidade e da Manufatura Enxuta, orientado pelos conceitos da Sustentabilidade, para contribuir com a melhoria do desempenho de uma organização. Isto pôde ser evidenciado por meio da estrutura definida nesse trabalho que contempla a abordagem proposta, as inter-relações e as fases/passos para a implementação do modelo; e (ii) é possível melhorar o desempenho de uma organização manufatureira da indústria aeronáutica, por meio da aplicação do modelo. Dessa forma, com a aplicação pôde-se: identificar desperdícios e Oportunidades de Melhoria para solução de problemas no processo produtivo da organização; definir os requisitos da norma ABNT NBR 15100 de Sistema de Gestão da Qualidade e as ferramentas do Sistema de Manufatura Enxuta de maneira integrada, visando à solução dos problemas identificados; e avaliar o impacto desses problemas na Sustentabilidade, considerando os pilares (econômico, ambiental e social) do Triple Bottom Line (TBL). A realização desse trabalho permitiu verificar que o modelo desenvolvido e aplicado pode auxiliar as organizações na tomada de decisões. Além de permitir a otimização da utilização dos recursos, visto que a identificação de Oportunidades de Melhoria mostrou que problemas advindos de processos diferentes podem ser sanados com ações em comum. Portanto, conclui-se que o objetivo desse trabalho foi alcançado por meio do desenvolvimento e aplicação do modelo em uma organização da cadeia de suprimentos da indústria aeronáutica, onde foi realizada a integração do Sistema de Gestão da Qualidade e do Sistema de Manufatura Enxuta, de forma sustentável.

O processo de concepção de uma aeronave é um processo iterativo, e um de seus grandes desafios é o dimensionamento dos motores a serem utilizados, dimensionar seu tamanho, peso e parâmetros de desempenho com os poucos dados de entrada disponíveis. Atualmente os métodos tradicionais valem-se de correlações de dados históricos para estimar os parâmetros geométricos e de desempenho de um motor para uma aeronave em estudos conceituais. Estas estimativas trazem imprecisões, que ficam evidentes durante o processo de concepção, no qual a tração requerida para cumprir a missão da aeronave varia e, consequentemente, o motor deve ser redimensionado. Essa imprecisão causa um grande impacto quando tentamos programar métodos de otimização de projeto automatizados, como otimização de múltiplos objetivos. É necessária uma estimativa robusta para estes métodos gerarem respostas adequadas. O objetivo deste estudo é propor uma metodologia para a geração de dados básicos de motores genéricos a partir de sua tração de referência. O método escolhido foi construir um banco de dados de motores turbofan comerciais, utilizá-lo na geração de relações paramétricas entre informações básicas de entrada durante as fases iniciais de projeto de aeronave - estudos conceituais, quando o motor da aeronave em desenvolvimento ainda não foi escolhido. As relações para o cálculo dos parâmetros de motor são estabelecidas com base em uma análise teórica, evitando reduções de dados históricos com base em relações puramente estatísticas. O dado básico de entrada é a tração necessária para a aeronave na decolagem. Dados de entrada opcionais são: razão de passagem, razão de compressão, altitude de cruzeiro e velocidade de cruzeiro. Os dados de saída do programa são: dimensões geométricas do motor - diâmetro do fan, diâmetro da nacele, comprimento da nacele e peso do motor; dados de desempenho - consumo específico de combustível na decolagem e em cruzeiro, vazão mássica, e tração em cruzeiro; dados de emissões de poluentes, segundo modelos termodinâmicos e relacionados aos dados da ICAO para decolagem - HC e NOx, caso sejam inseridos os dados opcionais. O objetivo proposto foi atingido. A metodologia utilizada gerou um banco de dados de motores turbofan extenso e completo. As correlações propostas demonstraram excelente correlação com os dados do banco de dados, e a ferramenta de cálculo de parâmetros de motor, desenvolvida em Excel, possui uma interface simples e intuitiva, e está apta a auxiliar a engenheiros na execução do dimensionamento de motores e aeronaves durante a fase de estudos conceituais de aeronaves. Os desdobramentos possíveis deste trabalho seriam a geração de banco de dados e correlações para outras classes de motores, como Turboprops ou GTFs, e a utilização das correlações desenvolvidas em desenvolvimentos multi-objetivo.

O uso de estruturas "morphing" tem se tornado uma possibilidade real nas últimas décadas. O desenvolvimento de novos materiais e a otimização estrutural deram novo impulso à área, mas soluções com mecanismos convencionais ainda podem ser exploradas. Esse trabalho apresenta um conceito de bordo de fuga de arqueamento variável baseado nas vigas excêntricas, que são projetadas para conferir diferentes formas ao perfil quando giradas. O projeto partiu de uma otimização de perfis visando à redução dos coeficientes de arrasto em dois níveis de sustentação distintos. Para o coeficiente de sustentação mais alto, o perfil foi otimizado ao longo de toda a corda, mas no menor nível de sustentação a otimização foi realizada com a mudança no arqueamento de uma parcela do bordo de fuga, utilizando uma parametrização especialmente definida para isso. A viga excêntrica e o revestimento foram projetados em material compósito. Foi proposto um mecanismo de conexão entre a viga excêntrica e o revestimento para transmitir o movimento vertical da viga. O mecanismo foi simulado através de um modelo de elementos finitos. Com a aplicação do campo de pressões aerodinâmicas, foi realizada uma análise estática. O movimento do mecanismo foi satisfatório e as polares de arrasto obtidas aproximaram-se do comportamento esperado com os perfis otimizados. Na aplicação almejada para uma aeronave não-tripulada, o torque de atuação exigido foi baixo, e as tensões na estrutura de material composto também foram muito baixas. Ficou evidente que pequenos deslocamentos do bordo de fuga são suficientes para mudar significativamente a região de baixo arrasto do perfil aerodinâmico.

Produtos complexos, como uma aeronave, exigem um grande número de projetos de software desenvolvidos paralelamente. No desenvolvimento de software aeronáutico, a conformidade com a norma DO-178C é um desafio e métricas podem auxiliar a sua avaliação e aderência. Este trabalho propõe a criação de um conjunto de métricas de conformidade com objetivos da DO-178C relacionados à fase de desenvolvimento para projetos de software aeronáutico embarcado, monitorando atrasos no cronograma de certificação da aeronave. Estas métricas foram criadas utilizando o modelo PSM (Prática de Medição de Software e Sistemas) como guia. Ao final, um estudo de caso é realizado utilizando as métricas em um projeto de software embarcado aeronáutico real.

O aprimoramento da capacitação dos controladores de voo é muito importante para fortalecer o transporte aéreo no Brasil. Com aumento crescente do fluxo de aeronaves é de suma importância que se tenha um profissional bem formado para o desempenho da função de maneira a garantir a segurança na operação. A capacitação desse profissional passa por etapas distintas, uma teórica e outra prática. Embora intimamente ligadas e interdependentes, ocorrem em momentos diferentes. A Fase prática se subdivide em mais duas etapas, a prática simulada e a prática real. A real ocorre com o profissional, ainda em formação, já em seu posto de trabalho com o acompanhamento de um instrutor prático, responsável pelo acompanhamento e treinamento do estagiário que foi aprovado nas fases anteriores e já está apto ao treinamento em tempo real. O instrutor prático é de fundamental importância na formação do controlador de tráfego aéreo e assume uma enorme responsabilidade ao lidar com profissionais ainda em treinamento durante a operação. Esse instrutor tem por objetivo trazer novos conhecimentos aos treinandos, fazê-los trabalhar com situações inusitadas, atuarem com naturalidade, objetividade e assertividade no exercício da função, identificar possíveis dúvidas ou problemas de aprendizagem e corrigir ao longo do processo de ensino, monitorando ações e avaliando constantemente o aprendiz para garantir a qualidade da formação do profissional de controle de tráfego aéreo minimizando riscos a aviação no que diz respeito ao controle. A função deste instrutor é muito relevante e requer, por sua vez uma capacitação adequada e com foco específico para atuação na instrução prática. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é propor um treinamento adequado a estes profissionais em consonância com as diretrizes internacionais. Para isso, foi realizada uma pesquisa de natureza qualitativa, utilizando principalmente revisão da literatura acadêmica e documental para propor um currículo básico para a formação do instrutor prático do controlador de tráfego aéreo. A pesquisa foi estruturada de modo a apresentar e analisar os panoramas nacional e internacional no que se refere às características dos cursos oferecidos e conteúdo dos treinamentos de instrutores prático-operacionais de controladores de tráfego aéreo (CTA). Também foi realizada uma busca em dados primários para identificar os problemas de trafego aéreo que poderiam ser atribuídos a problemas na instrução. Adicionalmente, foi apresentado e discutido o PHO que reúne as principais melhorias que tem sido desenvolvidas para melhorar a instrução do operador. Esse programa é um avanço, porém identifica-se a necessidade de que o instrutor tenha conhecimentos prévios para que a habilitação operacional do instrutor seja bem sucedida. Por fim, dedicou-se um capítulo a propor um conjunto de conteúdos pedagógicos básicos a serem levados em consideração na construção da capacitação do instrutor prático, formando assim parte de uma base curricular capaz de fortalecer o treinamento dos instrutores de controladores.