Multirotors Unmanned Aerial Vehicles (UAV), specially quadrotors, have been attracting large interest from the academy and the industry due to factors such as simplified mechanics, low cost, high maneuverability, vertical take-off and landing (VTOL) and wide variety of applications (fire fighting, surveillance, filming etc.). This work deals with the attitude control problem for a quadrotor UAV. In order to solve the problem, a backstepping attitude controller that guarantees the asymptotic stability of the system was designed using quaternion as attitude parametrization. The result was a control law similar to a P-D law with an additional nonlinear term in order to compensate the nonlinear term from the attitude dynamics. Simulations were made to validate the attitude control law achieved as well as experiments with an equipment similar to a quadrotor, but mounted on a three degree of freedom pivot joint that enables only the rotational motion, the Quanser 3D Hover. Additionally, the system was simulated with 6 degrees of freedom (3 translational and 3 rotational) and a P-D controller with constraints on the total thrust and on the inclination angle was used for the position control and to provide the desired attitude for the attitude controller. Propeller dynamics and perturbations acting on the quadrotor were modelled to obtain a more realistic result. Several Monte Carlo simulations were made to assess the mean effect of these random perturbations, and the results were effective for a way point trajectory.

Medidores de vazão tipo tubos de Venturi são amplamente utilizados nas indústrias aeronáuticas devido a sua construção simples, grande faixa de medição, menores perdas de carga e melhor precisão quando comparados a outros medidores de vazão mássica. Este trabalho consiste em realizar uma análise metrológica da calibração de tubos de Venturi utilizados para medir vazão mássica de sangria de ar de motores em aeronaves ("Bleed"). Neste contexto, é apresentado o estado da arte. A metodologia adotada foi o estudo de um modelo simplificado, comparado ao modelo completo e normalizado de tubos de Venturi, por meio de técnicas de diagnóstico de modelo de regressão. O procedimento de calibração usualmente empregado foi analisado e a análise metrológica foi conduzida por meio do estudo do processo de medição, dos dados da calibração e do modelo matemático estudado, incluindo as especificações técnicas da instrumentação utilizada na medição. Os resultados obtidos trouxeram benefícios mensuráveis na simplificação do procedimento de calibração, na identificação das principais fontes de incertezas (medidor de vazão mássica) e formulação de uma metodologia de projeto para especificação de tubos de Venturi, em função da aplicação e das especificações técnicas necessárias dos instrumentos de medição, que compõe todo o processo de medição de vazão mássica de ar em aeronaves.

As companhias aéreas para se manterem competitivas no mercado necessitam de uma alta disponibilidade de suas aeronaves ligada a um baixo custo operacional. Para tanto, é essencial que se tenha um bom plano de manutenção de modo que se minimize o investimento em peças de reposição, bem como horas de trabalho de funcionários, tempo de interrupções e o downtime da aeronave. O plano de manutenção de uma aeronave esta contemplado no MRBR ("Maintenance Review Board Report"), que apresenta os requisitos manutenção criados por grupos e comitês, compostos por especialistas da área, para analisar e criar propostas de tarefas de manutenção programadas, através da análise MSG-3. Em paralelo ao processo MRB ("Maintenance Review Board") que faz uso da análise MSG-3, corre o processo de certificação, que através da análise de safety assessment verifica se a aeronave atende todos os requisitos de segurança, identificando as condições de falha da aeronave. No caso de alguma falha dormente, que em combinação com outros eventos leve a essa condição catastrófica ou hazardous, esta é levada a discussão em um comitê (CMCC -"Certification Maintenance Coordination Committee") para averiguar a necessidade de criação do CMR ou a utilização de uma tarefa definida no programa de manutenção para cobrir esta necessidade de inspeção. Este trabalho analisa e discute tarefas de manutenção que foram originadas seguindo, o processo de análise de segurança (Safety Analysis), e o processo de MRB, que faz uso da metodologia MSG-3. O objetivo é estudar sua origem e os passos que levaram à sua criação (para os dois processos), identificando similaridades e pontos de divergência no foco, caminho utilizado e profundidade da análise, visando servir de subsídio para futuras decisões do CMCC.

O principal propósito desse trabalho é a apresentação de uma metodologia para a análise teórica de conforto de aviões relativo a vibrações durante o período de taxiamento. Excitações advindas de irregularidade de pista, de desbalanceamento de rodas e de irregularidade de diâmetro de pneu ("flat spot") foram avaliadas. O avião foi modelado considerando-se a sua flexibilidade estrutural, a fim de que os modos de vibração fossem considerados na análise, uma vez que as ressonâncias podem amplificar a resposta às excitações, mudando substancialmente as conclusões sobre o nível de conforto. Os trens de pouso do avião foram modelados como mecanismos multicorpos com o uso do software Adams . A norma ANSI S3.18-1979, que define limites para exposição a vibrações transmitidas de superfícies sólidas para o corpo humano, foi usada como referência. A validação da metodologia foi realizada comparando-se os resultados obtidos pelo modelo teórico com os resultados de um ensaio de vibração dedicado do mesmo avião modelado. A posição do piloto foi usada como referência para a realização da análise de conforto. Focou-se na excitação gerada pelo "flat spot" dos pneus, pois, durante os ensaios, esta foi responsável pelos maiores níveis de vibração que poderiam comprometer o conforto, segundo a opinião subjetiva dos pilotos.

As ações terroristas ou extremistas de cunho político, religioso e ideológico valendo-se do modal aéreo conseguem grande repercussão mundial em pouco espaço de tempo, disseminando a sensação de insegurança. Os mecanismos de proteção da aviação civil contra atos de interferência ilícita empregados nos aeroportos civis brasileiros correspondem a parâmetros internacionais, estando esses diretamente ligados à análise de ações ou informações dos órgãos de defesa dos Estados em que as ocorrências são mais susceptíveis, como ocorreu com a adoção de medidas extraordinárias imediatistas em setembro de 2001. Nesse sentido, esta dissertação aborda sinteticamente as ações recomendadas pela Internacional Civil Aviation Organization (ICAO) ao longo da história da aviação e abordadas no ordenamento interno brasileiro, considerando que o estabelecido em normas, resoluções, instruções e decretos pode não ser suficiente para doutrinar de maneira eficaz o trato das questões que envolvem ameaças terroristas ou ataques contra a aviação civil em aeronaves estrangeiras a partir do Brasil. Adicionalmente, busca melhor situar os aspectos operacionais de segurança empregados no Aeroporto Internacional do Galeão.

O adensamento urbano em áreas próximas aos aeroportos, associado ao aumento do tráfego aéreo, tem sido responsável pelas queixas dos moradores com relação ao incômodo causado pelo ruído aeronáutico. Uma das formas de reduzir o impacto do ruído sobre as pessoas é estabelecer limites sobre o uso e a ocupação da área impactada, reduzindo o adensamento e impondo condições de proteção acústica. Porém os métodos convencionais empregados para a definição dessa área mostram-se pouco correlacionado ao incômodo relatado pela população. Fatores socioeconômicos, psicológicos e físicos interferem na exatidão das medidas feitas com os modelos atuais. Este trabalho tem como objetivo aplicar técnicas de estatística espacial na tentativa de melhorar as estimativas acerca dos fatores que influenciam a percepção dos moradores afetados pelo ruído aeronáutico. Os resultados apontam para um melhor ajuste dos modelos quando inseridas variáveis não acústicas para explicar o incômodo individual com o ruído aeronáutico. Além disso, o modelo GWR (Geographically Weighted Regression) mostrou ser válido para tratar o problema de dependência espacial e reduziu subjetividade dos dados de incômodo relatado no entorno do Aeroporto Internacional de Guarulhos.

O setor aéreo tem sido considerado por muitos como uma das indústrias tecnologicamente mais avançadas nos dias de hoje. Assim fabricantes e operadores dependem de uma ampla variedade de sistemas de geração, controle e gestão da informação técnica gerada por essa demanda tecnológica. Os sistemas de controle e gestão da informação são aplicados a todas as áreas da indústria aeronáutica, variando desde a fase de planejamento do processo até a fase de operação em campo. O setor de Engenharia de Manutenção, em especial, necessita estabelecer procedimentos aceitáveis de aquisição, utilização e controle de publicações técnicas nas empresas de transporte aéreo e de manutenção aeronáutica. Deste modo, sistemas operacionais em conjunto com ferramentas digitais permitem o reuso da informação e sua permanência legível por várias décadas, sendo considerado um intervalo de tempo muito longo no que diz respeito à tecnologia de informação. Esses recursos tem a finalidade de aumentar a produtividade, reduzir custos e melhorar a qualidade e confiabilidade da informação. Assim a motivação deste trabalho é prover a EMBRAER um modelo de negócio visando à aplicação de um processo estruturado na Engenharia de Manutenção visando a integração de suas diversas áreas e na sua organização. O objetivo deste trabalho é criar um processo focado na estruturação de dados que permita uma seqüência lógica e robusta em relação à geração e o gerenciamento dos manuais de manutenção de aeronaves comerciais, apoiando-se nas premissas da norma S1000D, garantindo assim a geração dos manuais de manutenção de uma aeronave com qualidade para o operador final.

Quando considerado o funcionamento de uma aeronave em operação de voo para transporte de passageiros civis, há a ocorrência de falhas que podem afetar a aeronavegabilidade ou não e, dentro das falhas que não afetam,encontram-se,por exemplo,as falhas de recursos utilizados durante o voo pelos passageiros, como poltronas ou sistema de entretenimento de bordo. É notória a importância de uma análise em relação ao diagnóstico de falhas que possuem maior impacto na satisfação do cliente, assim como de uma tomada de medidas de manutenção preventiva para que tais ocorrências sejam minimizadas. Como resultado, entre as 16 principais falhas que ocorrem, apenas 4 falhas caracterizam-se como sendo de maior impacto. É nesse sentido que o principal objetivo deste trabalho é descrever o tempo de falha desses principais componentes. Para tanto, ajustamos diferentes distribuições de probabilidade que descrevem o comportamento dessas falhas.Levando-se em conta que em um tipo de falha os principais modelos utilizados na literatura como Weibull, Gamae Log-normal não são os mais adequados para descrever tal característica, propomos um novo modelo de confiabilidade intitulado Inversa Lindley Ponderada. As propriedades matemáticas e os métodos de estimação dos parâmetros dessa nova distribuição são exploradas ao longo dessa dissertação. O modelo é utilizado para descrever o tempo de vida de um tipo de falha, retornando melhores ajustes que as principais distribuições de confiabilidade. Com base nesses novos resultados, propomos uma política de manutenção preventiva para os principais componentes. / During the operation of anaircraft for comercial flight of passengers, there are occurrences of failures that can compromise the satisfaction of passengers. For instance, the malfunction of seats or the entertainment system. This problem is very important for the operation in order to maintain customer satisfaction and customer loyalty. Indeed, it is ofmain interesting analysis for diagnosis of failures, which have greater impact on customer satisfaction. The results of such analysis can be used to propose preventive maintenance schemes in order to minimize costs. Based on our analysis, among the 16 major types of failures that occur, 4 types showed to have greatest impacts in the role system. In this sense,the main objective of this work is to describe the failure time of these main components. To achieve that, we set different probability distributions to describe the random behavior of these failures. For one type of failure we showed that there is space for improvement of its probability distribution as the Weibull,Gamma and Log-normal are not the most adequate to describe the random behaviour of such characteristic. Therefore, we propose a new reliability distribution, the so called inverse Weighted Lindley distribution. The mathematical properties and the parameter estimation of the parameters for the proposed distribution are discussed. The new distribution is used to describe the lifetime of one of types of failure. Based on these new results, we propose a preventive maintenance policy to maintain the quality of the main components.

Este trabalho aborda o estudo de um sistema de referência inercial de posição e atitude e um sistema de controle para um helicóptero autônomo utilizando, como base para formulação e testes, o modelo linearizado da aeronave Yamaha R-MAX. Um sistema de referência inercial (INS) e um sistema de referência de atitude e orientação (AHRS) são utilizados para estimar a posição e atitude da aeronave, e estimadores robustos baseados no filtro de Kalman são empregados para minimizar os efeitos de incertezas paramétricas. É utilizada uma estratégia de controle em cascata com três malhas consistindo de uma malha interna para garantir a estabilidade do helicóptero (são utilizadas as técnicas LQR e H \'INFINITO\', separadamente), uma malha intermediária baseada em linearização por realimentação (FLC) para desacoplar os pares entrada/saída e uma malha externa baseada em um controlador proporcional-derivativo (PD) para permitir o rastreamento da trajetória. Resultados de simulação são apresentados para avaliar o desempenho de cada abordagem. / This work concerns the study of an inertial reference system and a control system for an autonomous helicopter using, as basis for the formulation and testing, the linearized mo del of the aircraft Yamaha R-MAX. An inertial navigation system (INS) and an attitude and orientation reference system (AHRS) are used to estimate the position and attitude of the aircraft and robust estimators based on Kalman filter are employed to minimize the effects of parametric uncertainties. A cascaded control architecture with three control methodologies is used, consisting of an inner-loop to ensure stability of the helicopter (the LQR and H \'INFINITE\' techniques are used, separately), a mid-loop based on linearization feedback (FLC) to decouple the dynamics ofthe lateral, longitudinal, vertical and heading axes and an outer-loop based on a proportional-derivative (PD) controller to enable trajectory tracking. Simulation results are presented to evaluate the performance of each approach.

Cabines de aeronaves vêm sendo desenvolvidas de modo a tornar o ambiente a bordo mais aceitável e confortável para os seus usuários. No presente trabalho, a influência de sistema de ventilação personalizada instalado na poltrona na dispersão de partículas expiratórias foi estudada em um mock-up de 12 lugares, que reproduz o interior de uma aeronave comercial com quatro poltronas por fileira. Os ensaios foram realizados com temperatura do ar insuflado na cabine a 18°C, correspondendo a uma leve sensação de frio, e temperatura do ar insuflado pelo sistema personalizado a 24°C com vazão de 3,0 l/s. As partículas simulando uma pessoa espirrando foram injetadas em dois pontos no fundo da cabine, respectivamente, na poltrona próxima da fuselagem e naquela perto do corredor, a 1,10m do piso, que corresponde à região de respiração. A contagem de partículas foi realizada nos assentos da fileira imediatamente à frente do ponto de injeção das partículas, ou seja, na fileira do meio do mock-up, onde se encontra instalado o sistema de ventilação personalizada, respectivamente, na poltrona próxima da fuselagem e naquela perto do corredor. Medições para o mapeamento dos perfis de temperaturas e de velocidades do ar também foram realizadas. Os resultados mostraram que a dispersão de partículas sofre forte influência do sistema de ventilação personalizada e do ponto de injeção de partículas. A quantidade de partículas expiratórias na cabine sempre foi maior quando a injeção foi feita pelo assento junto ao corredor. Isto ocorre devido ao sistema de ventilação por mistura da cabine, com exaustão do ar pela parte inferior próximo da fuselagem. O sistema personalizado avaliado no assento próximo da fuselagem e junto do corredor foi capaz de reduzir, respectivamente, em 40% e 65% a quantidade de partículas expiratórias na zona de respiração dos ocupantes destas poltronas. Adicionalmente, quando o sistema personalizado está funcionando junto ao corredor, a redução das partículas em toda a fileira é de quase 60% em comparação ao sistema personalizado desligado. / Aircraft cabins have been developed in order to make the onboard environment more acceptable and comfortable for their users. In the present work, the influence of a personalized ventilation system installed on the armchair in the dispersion of expiratory particles was studied in a 12-seat mock-up, which reproduces the interior of a commercial aircraft with four seats per row. The tests were performed with inlet air temperature into the cabin at 18°C, corresponding to a slight cold sensation, and inlet air temperature of the customized system at 24°C with a flow rate of 3.0 l/s. Particles simulating a person sneezing were injected at two points in the bottom of the cabin, respectively, in the seat near the fuselage and in the one near the corridor, 1.10m from the floor, which corresponds to the breathing zone. Particle counting was carried out in the row seats immediately in front of the particles\' injection point, i.e. in the middle row of the mock-up, where the custom ventilation system is installed, respectively, in the seat near the fuselage and in that one near the aisle. Measurements for the mapping of temperature and air velocities profiles were also performed. The results showed that the particle dispersion is strongly influenced by the custom ventilation system and the particle injection point. The amount of expiratory particles in the cabin was always greater when the injection was done by the seat near the aisle. This occurs due to the mixing ventilation system of cabin, with air exhaust located nearby the fuselage low part. The personalized ventilation evaluated on the fuselage seat and the aisle seat was able to reduce by 40% and 65%, respectively, the amount of expiratory particles in the breathing zone in these seats. Moreover, when the custom system is working along the corridor, the particle reduction across the row is nearly 60% less compared to the custom system, when it is off.