O objetivo deste trabalho é fornecer ao tomador de decisões uma analise sistemática dos avanços tecnológicos de modo a auxiliá-lo na identificação de projetos visando futura expansão ou diversificação de linha de produção no setor aeronáutico. Este trabalho procura inicialmente mostrar as modificações ocorridas nas faixas de utilização dos aviões turbo-helices ao longo dos últimos 30 anos e ressaltar a importância deste tipo de aeronave para os operadores que os utilizam em rotas curtas e de baixa densidade. A seguir é desenvolvido um estudo que visa salientar a existência de segmento de mercado que ofereça oportunidade para lançamento de novos produtos. Os resultados indicam que no período de 1990 a 1995 haverá possibilidades para aeronave de transporte com capacidade compreendida entre 60 e 100 passageiros operando com velocidade subsônica elevada (M=0,8). Os avanços tecnológicos que podem ser esperados para utilização nesta classe de aeronaves são avaliados, inicialmente sob o ponto de vista técnico e a seguir sob o prisma dos benefícios potenciais em termos de redução do custo operacional direto. Aplicações que podem ser esperadas para os novos aviões incluem: PROPULSÃO: Grupo motopropulsor do tipo turbo-hélice para alta velocidade. AERODINÂMICA: Configurações não convencionais e Asa com perfil supercrítico. ESTRUTURA: Ligas de alumínio avançadas Colagem metal-metal. O uso destas tecnologias modernas poderá resultar em diminuição de cerca de 16% no custo operacional direto e até 60% no consumo de combustível. Para complementação desta obra são sugerida uma analise profunda do mercado para a próxima geração de aviões e um estudo para escolha dos programas de pesquisa e desenvolvimento a serem realizados no Brasil.

Este trabalho foca no desenvolvimento de um estudo do impacto aerodinâmico de asas de arqueamento variável no desempenho de uma aeronave regional. A variação do arqueamento sobre as asas é feito por deflexões independentes de flapes e ailerons de -5 a 5 com o objetivo de reduzir o arrasto total em vôo. Através da análise baseada no software Boundary Layer Wing Body (BLWF), foi verificado reduções em arrasto induzido, arrasto de onda e arrasto de compensação da empenagem horizontal. Foi organizado em uma matriz para cada par de CL e Mach a maior redução de arrasto atingida correspondente a uma determinada posição de flapes e aileron. Esta matriz corrige a polar de arrasto base da aeronave durante o cálculo do desempenho em vôo. Devido a predominância de rotas curtas no cenário regional mundial, o segmento de subida ganha notória importância no custo total de uma companhia aérea, sendo assim, um procedimento iterativo baseado em planejamento de experimentos foi desenvolvido com o intuito de otimizar o desempenho em subida da aeronave para cada uma das três missões típicas propostas, analisando o impacto dos ganhos do arqueamento variável. Para uma missão curta de 500nm a otimização do segmento de subida é responsável pela maior parte da economia de combustível. Em missões longas, a subida perde importância e ganhos na ordem de 1%-2% em consumo de combustível são verificados devido a redução do arrasto de onda em situações de vôo com elevados CL e Mach. Por fim, fica evidente a importância de uma correta escolha de schedule de subida em operações regionais devido a característica predominante de rotas curtas. Os ganhos de desempenho devido ao arqueamento variável fica mais evidente em vôos longos com alto Mach de cruzeiro devido a redução do arrasto de onda e conseqüente elevação do Mach de divergência.

Este estudo apresenta uma investigação sobre a possibilidade de adotar o processo de solda por agitação e fricção, ou \"friction stir welding\" em substituição ao processo usual de fixação por rebitagem, na construção de um painel de fuselagem aeronáutica de dimensões compatíveis com uma aeronave regional com capacidade aproximada de cinqüenta assentos. A investigação avalia aspectos técnicos de engenharia, tais como capacidade de unir materiais heterogêneos, resistência mecânica, vida em fadiga da estrutura, aspectos de produtividade e custos associados. O processo de solda por agitação e fricção ocorre em estado sólido, não requer a introdução de um terceiro material ou qualquer tipo de arco elétrico ou atmosfera de gás inerte. Os materiais a serem unidos não atingem o ponto de fusão, mas são submetidos à severa deformação plástica, sendo misturados sem que haja fusão. As características mecânicas resultantes dos componentes soldados são equivalentes ou superiores às características dos componentes rebitados. Sob o ponto de vista econômico, existem ganhos em redução de custos de mão de obra e aumento na velocidade de produção, quando comparado ao processo de rebitagem. / This study presents an investigation about the possibility of use friction stir welding process to replace the usual riveting process to build an aeronautic fuselage panel which has its dimensions compatible to a fifty seats regional aircraft. The investigation evaluates engineering technical aspects as the capability to join dissimilar materials, the mechanical strength, structure\'s fatigue life, productivity aspects and associated costs. Friction stir welding is a solid state process where a third material deposition is not required, as well is not required any electric arc or inert gas atmosphere. The materials to be joined do not reach the fusion point, but are subjected to severe plastic deformation, being mixed without melting. The mechanical behavior of welded components is equivalent or better than the behavior of riveted components. From financial standpoint, there are benefits on labor costs reduction and increased production rate, when compared to the riveting process.

La presente tesis desarrolla un regulador cuadrático gaussiano LQG con control neuronal para un prototipo cuadrocóptero. Se presentan el modelamiento directo, el cual involucran las ecuaciones diferenciales que gobiernan la dinámica de movimiento del cuadrocóptero y el modelamiento inverso, en donde el cuadrocóptero o sistema pasa por un proceso de identificación de sistema realizado por una red neuronal artificial basada en un modelo paramétrico. Luego, se entrena otra red neuronal que emula el comportamiento de un controlador óptimo que forma parte del regulador cuadrático gaussiano LQG. Este está compuesto por el controlador óptimo de estados llamado regulador cuadrático lineal y el estimador de estados óptimo, el filtro de Kalman. Debido a la complejidad de diseño del controlador y el estimador, estos se importan a manera de código. Ambos modelamientos se llevan al entorno Matlab y Simulink para poder realizar la simulación. Se compara tanto el modelamiento directo como el inverso ante distintas entradas de referencia. Esto se aprecia a través de la red neuronal que logra comportarse como el sistema y la red neuronal que emula al controlador, corroborando la aplicación de redes neuronales en el campo de teoría de control. / Tesis

El presente trabajo nace de la necesidad de mejorar la operación de estiba y desestiba de aviones comerciales de una empresa de servicios aeroportuarios. Esto se debe a que, actualmente, los clientes (las aerolíneas) han tomado mayor importancia a la gestión de la carga, debido a su influencia en los costos y la percepción de los clientes hacia la aerolínea. El objetivo del estudio fue determinar la cantidad de recursos para cumplir eficientemente con los tiempos de operación requeridos por los clientes. El proceso que se llevó a cabo para cumplir este objetivo consistió, en primer lugar, en la identificación de metodologías; luego, se propusieron las mejoras y; finalmente, estas se sometieron a una evaluación técnica y económica. En primera instancia, se decidió aplicar la simulación de eventos discretos, empleando el software Arena. Esta metodología consiste en imitar un sistema utilizando un conjunto de métodos y aplicaciones. Asimismo, se obtiene como beneficio el analizar los resultados de la operación en distintos escenarios, sin tener que aplicarlos en la vida real. Para este caso, se optimizaron dos modelos de simulación, en el primero se pretende determinar la cantidad de recursos utilizando el método actual y en el segundo, se hace una variación del modo de operación real. Al analizar los resultados del proceso de optimización, se logra cumplir con los objetivos de los tiempos de operación, reduciéndolos en un 26%; asimismo, la cantidad de mano de obra disminuye un 33%, lo cual permite a la empresa atender un 50% más de aviones. Cabe resaltar que para lograr estos resultados, implica una inversión de 29,790 dólares; sin embargo, se obtiene un margen beneficio costo de 2.73, concluyendo que es factible la propuesta. Por último, se recomienda emplear esta propuesta, ya que permitirá atender la futura demanda, considerando los proyectos de expansión del Aeropuerto Internacional Jorge Chávez. Además, la versatilidad de este modelo de simulación permite ampliar el alcance del estudio y añadir las operaciones para los aviones comerciales de fuselaje ancho y los de carga. / Tesis

Actualmente, a nivel mundial el uso de aeromodelos y aeronaves con sistemas de cámaras incorporados tiene cada vez mayor demanda para diversas aplicaciones como en la industria cinematográfica, sistemas de vigilancia, detección de incendios, monitoreo de bosques, búsqueda y rescate de personas, etc. En todas estas aplicaciones, el uso de un sistema de estabilización para la cámara es de vital importancia para obtener una buena calidad de imagen y video. Un campo de aplicación de dichos sistemas es el monitoreo de cultivos. La Pontificia Universidad Católica del Perú en conjunto con el Centro Internacional de la Papa, desarrollaron un proyecto de Agricultura de Precisión, cuyo objetivo era adquirir información de terrenos agrícolas a partir de la interpretación de imágenes tomadas a baja altura desde aeromodelos. Para cumplir este objetivo se emplearon equipos aéreos radiocontrolados con cámaras incorporadas. Sin embargo, debido a la carencia de un sistema de estabilizador para las cámaras, se encontraron inconvenientes durante la captura de imágenes como vibraciones aéreas, que generaban movimientos bruscos en la cámara, dando como resultado imágenes con errores de rotación. Basándonos en la problemática encontrada en esta experiencia previa, el objetivo general de este trabajo de tesis es el diseño e implementación de un sistema de estabilización de dos ejes para una cámara instalada en un aeromodelo, que permita reducir los errores generados por las vibraciones durante la toma de imágenes. Luego de la etapa de implementación del sistema se obtuvieron dos resultados importantes. En primer lugar, se logró estimar correctamente la orientación de la plataforma para el movimiento de cabeceo y alabeo utilizando el filtro de Kalman. Finalmente, se consiguió la estabilización de la plataforma para una orientación deseada establecida por un dispositivo transmisor, dentro de un rango de trabajo de +30° a -30° para el cabeceo y +20° a -24° para el alabeo. El error promedio de cabeceo resultó de 2.8°, mientras que el alabeo tiene un error de 2.2°. / Tesis

Cuando se adquieren imágenes aéreas, estas están propensas a tener una distorsión, el cual puede deberse a motivos como a la inclinación de la cámara al momento de adquirir la imagen, el relieve del terreno, etc. Estas distorsiones son corregidas por la ortorectificación. Cuando el relieve del terreno es bastante acentuada, como el caso de ciudades, se necesitan modelos de elevación digital para poder realizar una correcta rectificación de la imagen. La presente tesis está orientada a la rectificación de imágenes obtenidas de campos agrícolas, los cuales presentan un relieve plano, por lo que los modelos de elevación digital no son necesarios para realizar una correcta rectificación. En la adquisición de imágenes la cámara estará alineada en sus 3 ejes de rotación con una unidad de medición inercial, un sistema electrónico que incorpora acelerómetros y giroscopios, los que permiten medir la posición y la orientación. De este sistema se obtendrán los ángulos de rotación de la cámara. El algoritmo a diseñarse consiste en obtener una relación entre la imagen adquirida y la posición de la cámara al adquirir la imagen, de esa relación se obtiene una matriz de transformación, a la imagen obtenida se le aplica una transformación de proyección, empleando la matriz obtenida y por último se obtiene la imagen rectificada. En la verificación de los resultados se hará uso del algoritmo SURF, con la cual se obtendrán puntos de interés de una imagen de referencia y de la imagen rectificada, luego se procederá a hacer una comparación entre la distancia euclidiana de los puntos característicos de cada imagen, para finalmente realizar una evaluación de la relación geométrica entre ambas comparaciones. La efectividad del algoritmo estará determinada por el grado de dispersión de las comparaciones realizadas. / Tesis

Autonomous systems are one interesting topic recently investigated; for land and aerial vehicles; however, the main limitation of aerial vehicles is the weight to carry on-board, since the power consumed depends on this and hardware like sensors and processor is limited. The present thesis develops an application of digital image processing to detect obstacles using only a monocamera, there are some approaches but the present report wants to focus on the distance estimation approach that, in future works, can be combined with other methods since this approach is more general. The distance estimation approach uses feature detection algorithms in two consecutive images, matching them and thus estimate the obstacle position. The estimation is computed through a mathematical model of the camera and projections between those two images. There are many parameters to improve final results and the best parameters are found and tested with consecutive images, which were captured every 0.5m along a straight path of 5m. Fraunhofer position modules are tested with the entire algorithm. Finally, in order to establish the new path without obstacles, an optimal binary integer programming problem is proposed, adapting the approach using results obtained from the distance estimation and obstacle detection. Resulting data is suitable for combining them with information obtained from conventional sensors, such as ultrasonic sensors. The obtained mean error is between 1% and 12% in short distances (less than 2.5 m) and greater with longer distances. The complexity of this study lies in the use of a single camera for the capture of frontal images and obtaining 3D information of the environment, the computation of the obstacle detection algorithm is tested off-line and the path-planning algorithm is proposed with detected keypoints in the background. / Autonome Systeme sind ein interessantes Thema vor kurzem untersucht; für Land- und Luftfahrzeuge; Allerdings ist die Hauptbegrenzung von Luftfahrzeugen das Gewicht, um an Bord zu tragen, da die verbrauchte Energie davon abhängt und Hardware wie Sensoren und Prozessor begrenzt ist. Die vorliegende Arbeit entwickelt eine Anwendung der digitalen Bildverarbeitung zur Erkennung von Hindernissen, die nur eine Monokamera verwenden, es gibt einige Ansätze, aber der vorliegende Bericht will sich auf den Abstandsschätzungsansatz konzentrieren, der in Zukunft mit anderen Methoden kombiniert werden kann, da dieser Ansatz ist allgemeiner. Der Abstandsschätzungsansatz verwendet Merkmalserkennungsalgorithmen in zwei aufeinanderfolgenden Bildern, passt sie an und schätzt somit die Hindernisposition ab. Die Schätzung wird durch ein mathematisches Modell der Kamera und Projektionen zwischen diesen beiden Bildern berechnet. Es gibt viele Parameter, um die endgültigen Ergebnisse zu verbessern, und die besten Parameter werden mit aufeinanderfolgenden Bildern gefunden und getestet, die alle 0,5 m auf einem geraden Weg von 5 m erfasst wurden. Fraunhofer-Positionsmodule werden mit dem gesamten Algorithmus getestet. Schließlich wird, um den neuen Weg ohne Hindernisse zu etablieren, ein optimales Binär-Integer-Programmierproblem vorgeschlagen, das den Ansatz unter Verwendung von Ergebnissen, die aus der Abstandsschätzung und der Hinderniserkennung erhalten wurden, anpasst. Die daraus resultierenden Daten eignen sich zur Kombination mit Informationen aus konventionellen Sensoren wie Ultraschallsensoren. Der erhaltene mittlere Fehler liegt zwischen 1 % und 12 % in kurzen Abständen (weniger als 2,5 m) und größer mit längeren Abständen. Die Komplexität dieser Studie liegt in der Verwendung einer einzigen Kamera für die Erfassung von Frontalbildern und dem Erhalten von 3D-Informationen der Umgebung, wird die Berechnung des Hinderniserfassungsalgorithmus off-line getestet und derWegplanungsalgorithmus wird mit erkannten Keypoints vorgeschlagen im Hintergrund. / Tesis

La siguiente propuesta de mejora en el servicio de atención de aeronaves dentro una empresa del sector aeroportuario demuestra en los 6 siguientes capítulos su rentabilidad económica y financiera. El primer capítulo profundiza la parte teórica de todos los temas a tocar en el trabajo: análisis y diseño de proceso, pronósticos, pruebas de hipótesis y programación lineal, los cuales dan la base para comprender el desarrollo de las propuestas. En el segundo capítulo se realiza la descripción total de la empresa. Comenzado por su entorno de trabajo, el negocio global que opera y definiendo el servicio de atención en tierra (ATA), sobre el cual se dirige principalmente esta tesis. La descripción del servicio de ATA, la dividimos en 2 partes. Primero, la planificación que involucra: simultaneidad de vuelos, estructura de cuadrillas de servicio y proceso de cálculo de personal. Segundo, la operación que involucra asignación de cuadrillas del CCO y desarrollo operativo del servicio. En el tercer capítulo, se realiza el diagnostico subsiguiente tanto para la planificación, como para la operación. En este punto se resaltan los deficiencias muy aprovechables en la planificación, al realizarse actualmente de manera manual, reactiva y no teniendo en cuenta mayor horizonte de planificación. En la parte operativa, los indicadores actuales muestran bajas eficiencias en las cuadrillas de trabajo de alrededor de 64.4%, recursos desaprovechados en momentos de mayor simultaneidad de vuelos, y aumento de las SNC de 2.95% a 4.70% en el trascurso de un año. En el cuarto capítulo, se exponen las cuatro propuestas de la tesis. El buffer de variabilidad que permite cuantificar el tiempo de adelanto-retraso de los vuelos y de esta manera tener en cuenta las desviaciones que se puedan originar al tener una programación de personal optimizada. El cálculo de la nueva herramienta de planificación de personal utilizando para ello optimización lineal lo cual nos permite tener una programación eficiente, que da como resultado un ahorro de 35 personas. El modelo de pronóstico que sirve para calcular las ventas y el costo a largo plazo usando para ello herramientas de pronóstico de demanda con un margen de error de 2.91%, además se agrega un modelo de optimización lineal para la programación de las vacaciones, ingresos y despidos anuales detallando un plan optimo a seguir basándose en los resultados previos del modelo descrito. Para completar la mejora se propone un plan de trabajo para la asignación de cuadrillas eficientes, abarcando los vuelos domésticos en el aeropuerto de Lima que tiene como premisa asignar la cantidad de personal necesario para cada vuelo aprovechando y balanceando los recursos. En el quinto capítulo se realiza el estudio económico (tasa WACC) y financiero (tasa COK) de la propuesta, tomando los ahorros generados como presupuestos de ingresos para un año modelo y bajo un financiamiento del 35% se demostró que se tiene un VANF de S/. 307,782 mayor a cero y una TIRF de 58.28% mayor al 11.90% del costo de oportunidad de capital COK. Además, se tiene un período de recuperación de 5 meses de comenzar la implementación de la propuesta. Por otro lado, se muestra los beneficios cualitativos asociados, como mejora con las diversas áreas con las que trabaja operaciones, aumento del nivel de servicio, mejora en la comunicación en el servicio y disponibilidad de información confiable. / Tesis

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