O presente trabalho tem por objetivo principal avaliar duas novas geometrias de rebites para serem aplicados através do processo de rebitagem por fricção. Ambas são baseadas no uso de rebites vazados para reduzir o peso da junta e aperfeiçoar o processo, viabilizando sua aplicação em estruturas aeronáuticas. As juntas estudadas foram produzidas com base nos novos materiais utilizados na produção de jatos comerciais. Para tal foram empregadas placas de compósito polimérico PEI-Fibra de vidro e chapas de alumínio AA2198-T851 unidas por rebites de titânio puro Gr2. Para atingir estes objetivos as novas geometrias foram produzidas e qualitativamente comparadas entre si e com resultados de estudos anteriores. Após a análise qualitativa, a geometria que apresentou os melhores resultados foi selecionada para ser estudada quantitativamente. Tal análise foi promovida através de uma combinação de ferramentas de planejamento de experimentos, modelos numéricos de elementos finitos, análise estatística e ensaios mecânicos. Para a geometria selecionada foram melhorados os parâmetros de processo visando determinar a significância de cada parâmetro e de suas interações sendo utilizado o modelo estatístico multifatorial Anova, com o planejamento de experimentos de Taguchi L4 cruzado a 3 fatores e 2 níveis para cada fator. Como resultados foram obtidos: uma nova geometria de rebite com desempenho mecânico específico em tração superior aos anteriormente reportados na literatura; um conjunto de parâmetros de processo para utilização da nova geometria e um modelo analítico simplificado capaz de prever a força máxima de ancoragem suportada pela junta com base na análise da seção longitudinal. / The aim of this study was to evaluate two new geometries of rivets to be applied through the friction based riveting process named FricRiveting. Both geometries are based on the use of hollowed rivets, within the objective to reduce the weight of the joint and improve the process allowing its use in aircraft structures. The joints analyzed were produced based on the new materials used in the production of commercial jets, were employed for such plates of PEI composite-fiberglass, aluminum sheets AA2198-T851 joined by rivets of pure titanium Gr2. To achieve these goals the new geometries were produced and qualitatively compared between themselves and with results of previous studies. After that the best results obtained in this step were selected to be studied quantitatively. This analysis was promoted through a combination of tools for design of experiments, numerical finite element models, statistical analysis and mechanical testing. For the selected geometry were improved process parameters, to determine the significance of each parameter and their interactions, were used the statistical model Multi-Factor ANOVA, with the design of experiments Taguchi L4 crossed the three factors and two levels for each factor . As results were obtained: a new rivet geometry with specific mechanical performance at superior tensile strength when compared to those previously reported in the literature, a set of process parameters for application of the new geometry, and a simplified analytical model able to predict the maximum strength supported by the joint based on the analysis of the longitudinal section.

Neste trabalho, cujo objetivo foi fornecer subsídios que permitam estabelecer um sistema de dosimetria para as tripulações de aeronaves que operam no território nacional, foi desenvolvida uma técnica para realizar medições do equivalente de dose ambiente em aeronaves. Foi testado um detector ativo, para uso embarcado em aeronaves, avaliando-se sua adequação a este tipo específico de medição, assim como sua suscetibilidade às interferências magnética e eletromagnética. O equipamento foi calibrado em campos metrologicamente rastreados e foi verificado em um campo especial do laboratório europeu CERN, que reproduz com grande proximidade o espectro de partículas existentes em altitudes de voo de aeronaves, sendo a seguir testado em diversos ensaios em voo, em uma aeronave da Força Aérea Brasileira. Os resultados foram avaliados e comparados com aqueles obtidos por diversos programas computacionais de estimativa de dose oriunda de radiação cósmica, com respeito à sua adequação para uso na região da América do Sul e foi selecionado o programa CARI-6 para avaliar as doses efetivas médias estimadas a que estão sujeitas as tripulações que operam nesta região. Foi efetuada uma avaliação estatística da distribuição de doses efetivas das tripulações dos voos que operam na região da América do Sul e Caribe e concluiu-se que grande parte destas tripulações estão sujeitas a doses efetivas anuais que ultrapassam o limite estabelecido para membros do público. Adicionalmente, foi proposto um dosímetro passivo preliminar, baseado em detectores termoluminescentes, e foram ainda estabelecidas colaborações internacionais com grupos de pesquisa do Reino Unido e da Itália, para a realização de medições conjuntas do equivalente de dose ambiente em aeronaves. / The objective of this work is the establishment of a dosimetric system for the aircrew in the domestic territory. A technique to perform measurements of ambient dose equivalent in aircrafts was developed. An active detector was evaluated for onboard aircraft use, testing its adequacy to this specific type of measurement as well as its susceptibility to the magnetic and electromagnetic interferences. The equipment was calibrated in standard radiation beams and in a special field of the European Laboratory CERN, that reproduces with great proximity the real spectrum in aircraft flight altitudes; it was also tested in several flights, in an Brazilian Air Force\'s aircraft. The results were evaluated and compared with those obtained from several computational programs for cosmic radiation estimatives, with respect to its adequacy for use in the South American region. The program CARI-6 was selected to evaluate the estimated averaged effective doses for the aircrew who operate in this region. A statistical distribution of aircrew effective doses in South America and Caribe was made, and the results show that a great part of this aircrew members are subjected to annual effective doses that exceed the dose limits for the members of the public. Additionally, a preliminary passive dosemeter, based in thermoluminescent detectors, was proposed; international collaborations with United Kingdom and Italy were established for joint measurements of the ambient equivalent doses in aircrafts.

Em uma viagem de avião os passageiros ficam de 1 a 12 horas em determinada localização, na maior parte do tempo sentados, com limitações nos ajustes de seus assentos, expostos a ruídos, vibrações mecânicas, temperaturas desconfortáveis, condições que podem levá-los a um processo de estresse em função do desconforto a que estão sujeitos. Outro fator importante para a sensação de desconforto é a qualidade e a cor da iluminação do interior da aeronave. A cor de uma iluminação tem influência no estado de humor das pessoas, que pode afetar de maneira positiva ou negativa o seu estado emocional. Com o avanço tecnológico e a invenção LED (Light Emitting Diode, Diodo Emissor de Luz) pode-se criar uma iluminação no interior da cabine, com cores que podem ser alteradas facilmente e dessa maneira influenciar o estado emocional dos passageiros. O objetivo da presente pesquisa é determinar a sensação de conforto/desconforto causada pela cor da iluminação em uma cabine de aeronave. Foi realizada uma pesquisa bibliográfica para se obter dados sobre a influência das cores no estado emocional das pessoas. Também foi pesquisado o mecanismo de funcionamento do sistema visual humano e como percebemos as informações visuais. A pesquisa foi realizada com uma população representativa de passageiros de aeronaves. Fez-se um levantamento quantitativo de aspectos subjetivos da percepção da qualidade do ambiente em função da cor da iluminação, por meio da aplicação da técnica do diferencial semântico. O ambiente de estudo desta investigação foi um mockup que reproduz o interior de uma cabine de aeronave em condições semelhantes a uma viagem de avião. Avaliou-se a influência de algumas características físicas dos passageiros, tais como gênero, cor dos olhos e Índice de Massa Corporal (IMC), na percepção da qualidade do ambiente em função da cor da iluminação. Os resultados das análises mostraram que as sensações percebidas do ambiente são afetadas pelas características físicas dos indivíduos, com diferenças significativas de percepção da qualidade do ambiente entre o sexo masculino e o feminino, entre IMC>25 e IMC<25, e entre olhos claros e olhos escuros. Pela análise dos resultados também se determinou cores mais adequadas para reduzir o estresse de uma viagem de avião e para cada fase do voo. O resultado encontrado apresentou um grau de incerteza elevado, com desvio padrão de 20 pontos em uma amplitude de valores de 0 a 100, o que evidencia a subjetividade das percepções. Este resultado revela que o ideal, em termos de conforto da cor da iluminação, é individualizar a iluminação. Além das possibilidades práticas de aplicação em cabines de aeronave, o resultado obtido poderá se estender a outras aplicações, em que se busca o bem estar propiciado por uma cor de iluminação adequada. / On a plane trip passengers could stay from 1 to 12 hours in a specific location, most of the time sitting with limitations related to the settings of their seats, subjected to noise, vibration, uncomfortable temperatures, conditions that can lead them to a stress due to the discomfort process that they are exposed. Another important factor for the discomfort factor is the quality and color of aircraft interior illumination. The color of illumination influences the people´s mood, which can positively or negatively affect their emotional state. With technological advancement and invention of LED (Light Emitting Diode) it is possible to create a lighting inside the cabin with colors that can be changed easily and thus influence the passengers´ emotional state. The aim of this research is to determine the sense of comfort / discomfort caused by the lighting color in an aircraft cabin. A literature survey was conducted to obtain data about the influence of colors on people´s emotional state. It was also investigated the mechanism of functioning of the human visual system and how we perceive visual information. The survey was conducted with a representative sample of passenger aircraft. It was made a data collection about subjective aspects of the environment perception due to the illumination color by applying the technique of semantic differential. The study environment of this research was a mockup that reproduced the interior of an aircraft cabin in conditions similar to a plane trip. It was assessed the influence of some physical passengers characteristics, such as gender, eyes color and body mass index (BMI), in the perception of the environment due to the illumination color. The analysis of the results showed that the perceived sensations of the environment are affected by the physical characteristics of the persons, and that there were significant differences in perception of the environment between male and female, between BMI > 25 and BMI < 25, and between light eyes and dark eyes. Through the analysis of the results it was also determined most appropriate colors to reduce the stress of traveling by plane and for each phase of flight. The results founded showed a high degree of uncertainty, with a standard deviation of 20 points in a range of values from 0 to 100, which demonstrates the subjectivity of perceptions. This result reveals that the ideal, in terms of comfort Illumination color, is to individualize the lighting. Apart from the practical possibilities of application in aircraft cabins, the result can be extended to other applications where one seeks the well being brought by a color proper lighting is seek.

A aviação comercial vem experimentando expressivo crescimento com elevado grau de competitividade. Produzir aeronaves com nível de conforto diferenciado transformou-se em importante ferramenta de marketing e de venda. Esta, porém, não é tarefa fácil. Cabines de aeronave apresentam condições de escoamento e de trocas térmicas que tornam bastante difícil prover e avaliar condições de conforto térmico. Para tentar resolver o problema, estudos estão sendo realizados em centros de pesquisa, em colaboração com a indústria aeronáutica. O presente trabalho se insere neste contexto. Neste trabalho foi realizado estudo do escoamento em cabine de aeronave, por meio de medição de variáveis ambientais de cabine, e de conforto térmico utilizando manequim térmico instrumentado e avaliação com pessoas. Para a realização dos ensaios foi projetado e construído mock-up de seção de cabine com 12 lugares. Foram analisadas condições do escoamento e de conforto térmico para duas condições de cabine, 19 e 24 °C. Nos ensaios com pessoas participaram 11 voluntários. Temperaturas equivalentes foram determinadas utilizando-se manequim térmico instrumentado e apresentadas em diagrama de sensação térmica previsto para este fim em norma técnica de veículos. Posteriormente, avaliações subjetivas, com resultados apresentados em diagramas de voto térmico médio (VTM) e de voto de conforto médio (VCM), foram realizadas. Verificou-se que, apesar das condições complexas do escoamento, não ocorreram diferenças significativas de velocidade do ar na região de ocupação e nem de temperatura na direção vertical, que são fatores que poderiam ocasionar grande desconforto. Verificou-se também a ocorrência de uma boa aproximação entre as avaliações de conforto térmico feitas por meio das temperaturas equivalentes e os resultados das análises subjetivas realizadas por meio de questionários. Nas avaliações subjetivas ocorreu um pequeno deslocamento dos resultados para o lado direito no diagrama de VTM. Finalmente, verificou-se que as pessoas preferiram as condições de cabine na temperatura de 19 °C, com votos de conforto médio (VCM) de indiferentes a ligeiramente confortáveis, enquanto na temperatura de cabine de 24 °C as condições foram consideradas ligeiramente desconfortáveis. / The commercial aviation has experienced an expressive growth with a high degree of competitiveness. The production of aircrafts with a higher comfort level has become an important tool for marketing and trading. However, this is not an easy task. Aircraft cabins present airflow and thermal transfer conditions that make quite difficult to provide and to evaluate thermal comfort conditions. In order to try to solve this problem, studies are being performed in research centers, in collaboration with the aeronautical industry. This project is inserted in this context. In this project a study of aircraft cabin airflow, through the measurement of the cabin environmental variables, and the thermal comfort using thermal mannequin and evaluation with people, was accomplished. For the accomplishment of the tests a mock-up of a cabin section with 12 places was projected and built. Conditions of airflow and thermal comfort within two cabin conditions, 19 and 24 °C, were analyzed. The tests with people were performed by 11 volunteers. Equivalent temperatures were obtained by using a thermal mannequin and were presented in a thermal sensation diagram, which had been seen to this purpose in vehicles technical norm. Later on, subjective evaluations, whose results were presented by an mean thermal vote (MTV) diagram and by an mean comfort vote (MCV) diagram, were accomplished. It was verified that, in spite of the complex airflow conditions, significant differences neither of the air velocity in the occupation area nor of the temperature in the vertical direction happened, which are factors that could cause a great discomfort. It was also verified a strong relation between thermal comfort evaluations accomplished through the equivalent temperatures and the results of the subjective analyses accomplished through questionnaires. In the subjective evaluations, a small displacement of the results to the right side in the MTV diagram occurred. Finally, it was verified that the volunteers preferred 19 °C temperature cabin condition, with mean comfort votes (MCV) indicating from indifferent to lightly comfortable conditions, while in the 24 °C cabin the conditions were considered lightly uncomfortable.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-05-15T19:18:30Z No. of bitstreams: 1 exuperrybarroscosta.pdf: 17243112 bytes, checksum: 69dafd12b20099b221f8bd8a9d94e9e1 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-17T16:04:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 exuperrybarroscosta.pdf: 17243112 bytes, checksum: 69dafd12b20099b221f8bd8a9d94e9e1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-17T16:04:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 exuperrybarroscosta.pdf: 17243112 bytes, checksum: 69dafd12b20099b221f8bd8a9d94e9e1 (MD5) Previous issue date: 2012-11-16 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo deste trabalho é comparar dois algoritmos de controle dos ˆângulos de rolagem e arfagem de um controlador, para estabilização da aeronave em vôo. Para executar essa tarefa, duas metodologias de projeto de controlador serão utilizadas e comparadas. A primeira será a abordagem PID, baseada na teoria linear, enquanto a segunda utiliza a teoria de estabilidade de Lyapunov, mais precisamente no segundo método de Lyapunov, o qual é capaz de garantir a estabilidade de sistemas lineares ou não lineares. Uma completa modelagem matemática da cinemática e dinâmica do quadrotor será construída, bem como serão apresentadas técnicas de projeto baseadas em desempenho. Serão descritos os componentes principais de um quadrotor. Em seguida, a eficácia das abordagens serão testadas em uma bancada de testes, onde serão verificados a robustez à ruídos, o impacto das simplificações de modelagem e o desempenho dos controladores. / The goal of this study is to compare two control algorithms of roll and pitch attitude of a quadrotor, to stabilizes the airplane in flight. To perform this task, two different design methodologies will be used and compared. The first one will be the PID approach, based in linear theory, while the second uses Lyapunov’s stability theory, more precisely the Lyapunov’s second method, wich is able to guarantee the stability of linear and nonlinear systems . A complete mathematical model of kinematics and dynamics will be built ,as well as will bepresented performance-based design techniques. Will be described the main components of a quadrotor. And then, the effectiveness will be tested in a application framework, here they will be checked for robustness to noise, the impact of modeling simplifications and the controllers performance.

O presente trabalho tem por objetivo principal avaliar duas novas geometrias de rebites para serem aplicados através do processo de rebitagem por fricção. Ambas são baseadas no uso de rebites vazados para reduzir o peso da junta e aperfeiçoar o processo, viabilizando sua aplicação em estruturas aeronáuticas. As juntas estudadas foram produzidas com base nos novos materiais utilizados na produção de jatos comerciais. Para tal foram empregadas placas de compósito polimérico PEI-Fibra de vidro e chapas de alumínio AA2198-T851 unidas por rebites de titânio puro Gr2. Para atingir estes objetivos as novas geometrias foram produzidas e qualitativamente comparadas entre si e com resultados de estudos anteriores. Após a análise qualitativa, a geometria que apresentou os melhores resultados foi selecionada para ser estudada quantitativamente. Tal análise foi promovida através de uma combinação de ferramentas de planejamento de experimentos, modelos numéricos de elementos finitos, análise estatística e ensaios mecânicos. Para a geometria selecionada foram melhorados os parâmetros de processo visando determinar a significância de cada parâmetro e de suas interações sendo utilizado o modelo estatístico multifatorial Anova, com o planejamento de experimentos de Taguchi L4 cruzado a 3 fatores e 2 níveis para cada fator. Como resultados foram obtidos: uma nova geometria de rebite com desempenho mecânico específico em tração superior aos anteriormente reportados na literatura; um conjunto de parâmetros de processo para utilização da nova geometria e um modelo analítico simplificado capaz de prever a força máxima de ancoragem suportada pela junta com base na análise da seção longitudinal. / The aim of this study was to evaluate two new geometries of rivets to be applied through the friction based riveting process named FricRiveting. Both geometries are based on the use of hollowed rivets, within the objective to reduce the weight of the joint and improve the process allowing its use in aircraft structures. The joints analyzed were produced based on the new materials used in the production of commercial jets, were employed for such plates of PEI composite-fiberglass, aluminum sheets AA2198-T851 joined by rivets of pure titanium Gr2. To achieve these goals the new geometries were produced and qualitatively compared between themselves and with results of previous studies. After that the best results obtained in this step were selected to be studied quantitatively. This analysis was promoted through a combination of tools for design of experiments, numerical finite element models, statistical analysis and mechanical testing. For the selected geometry were improved process parameters, to determine the significance of each parameter and their interactions, were used the statistical model Multi-Factor ANOVA, with the design of experiments Taguchi L4 crossed the three factors and two levels for each factor . As results were obtained: a new rivet geometry with specific mechanical performance at superior tensile strength when compared to those previously reported in the literature, a set of process parameters for application of the new geometry, and a simplified analytical model able to predict the maximum strength supported by the joint based on the analysis of the longitudinal section.

O presente trabalho consiste na utilização de métodos de otimização multidisciplinar, na fase de projeto conceitual de uma aeronave não tripulada. São estudados os principais modelos existentes para referência e proposição de uma aeronave linha de base. Esta aeronave é então analisada com uma série de programas das principais disciplinas que compõe um projeto aeronáutico: aerodinâmica, pesos, propulsão, estabilidade e desempenho. Em se tratando de um tipo de aeronave cuja literatura não apresenta uma base de dados muito rica, a aeronave linha de base serve tanto para a calibração dos programas, como para a especificação de requisitos. Em seguida, a aeronave estudada é submetida inicialmente a uma otimização mono-objetivo por meio do algoritmo GLOBEX/EXTREM, na qual são estudados os casos de maximização de alcance, velocidade de cruzeiro e minimização de peso de decolagem. Por se tratar da fase de projeto conceitual, muitas vezes se deseja realizar estudos comparativos entre várias soluções potencialmente boas, surgindo a necessidade da implementação de um algoritmo de análise multiobjetivo, que foi desenvolvido baseado no método NBI (Normal Boundary Intersection). Por fim, a aeronave é submetida a estudos bi-objetivo (maximização de velocidade de cruzeiro e minimização de peso de decolagem; maximização de alcance e maximização de velocidade de cruzeiro), permitindo a geração de uma superfície de Pareto com os principais projetos potencialmente interessantes para estudos mais aprofundados, e consequente, projeto preliminar.

Esta dissertação tem por objetivo o estudo de métodos de análise de falhas e como os mesmos podem ser adaptados para Veículos Aéreos Não-Tripulados, mais conhecidos pela sigla UAVs (do inglês, Unmanned Aerial Vehicles). Este estudo foi divido em duas categorias: Métodos de Prevenção à Falha e Métodos de Tolerância à Falha. Para o estudo de Prevenção à Falha, o método de análise de árvore de falha (Fault Tree Analysis) para um sistema propulsivo típico de um UAV foi considerado como exemplo a fim de evidenciar condições de falhas ou pontos fracos que podem resultar em perda do sistema. Por sua vez, foi apresentado um formulário FMEA para sistemas do UAV que permitem identificar os modos e causas de falhas, suas conseqüências e definir um plano de ações para melhoria da integridade do sistema. Por último, conduziu-se a análise de criticidade do sistema propulsivo onde os pontos críticos são realçados e discutidos. Para análise destes métodos e suas aplicações em UAV, a abordagem qualitativa foi escolhida devido à falta de dados sobre MTBF (Mean Time Between Failure) dos componentes do sistema. Entretando, melhorias no estudo de Prevenção à Falha devem ser considerados em trabalhos futuros para se obter uma base de dados para análise quantitativa. Para o estudo de Tolerância à Falha, considerou-se como estudo de caso um esquema de Detecção, Diagnóstico e Acomodação de Falhas em Tempo Real para falhas em sensores, baseado nas características estatísticas do processo de inovação do Filtro de Kalman. As falhas são consideradas do tipo aditivas que afetam o valor esperado do processo de inovação do Filtro de Kalman. Para a simulação do estudo de caso, usamos um modelo linear da dinâmica longitudinal do UAV Aerosonde obtido a partir da ferramenta AeroSim Blockset via MatLab/Simulink. A lógica e a estrutura apresentada merecem estudos futuros para o seu aperfeiçoamento a fim de cobrir outros tipos de falhas.

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.

Após uma introdução sobre o processo de certificação, este trabalho apresenta uma metodologia para a análise de flutuabilidade requerida em algumas aeronaves. Nesta metodologia, um modelo tridimensional feito no programa CATIA é utilizado junto com informações de peso e centro de gravidade da aeronave para gerar uma projeção da linha que separa as parcelas submersa e não submersa da uma aeronave, após um pouso sobre a água. O procedimento é aplicado na aeronave EMBRAER EMB-500, como parte de seu processo de certificação. O resultado é avaliado e dele surge a necessidade do desenvolvimento de um dispositivo para auxiliar a aeronave no cumprimento de seus requisitos de flutuabilidade: a barreira d';água. O desenvolvimento desta barreira d';água é apresentado e sua utilização de forma a garantir que os requisitos de flutuabilidade sejam atendidos também é analisada.