Este trabalho tem como objetivo estudar os principais riscos à segurança operacional apresentados pela entrada em serviço dos jatos executivos leves (VLJ - Very Light Jets). Para isso, o mercado atual e suas perspectivas são apresentados e as principais aeronaves do segmento são descritas. As diculdades geradas pela operação dessas aeronaves são analisadas com ênfase nas fases de aproximação e pouso. Por fim, é realizado estudo de circunstâncias potencialmente causadoras de acidentes, bem como de suas principais defesas.

Ameaças comuns a aeronaves de qualquer perfil de missão são as fases de decolagem e pouso. Embora grande atenção seja dada nessas fases terminais ao desempenho da aeronave, qualidade de vôo e limitações associadas a ventos cruzados, as características dinâmicas da corrida de pouso normalmente são ignoradas. Diversos parâmetros interferem na dinâmica de solo da aeronave, tais como peso, posição do CG, pressão dos pneus, configuração aerodinâmica, coeficiente de amortecimento dos amortecedores, rigidez dos trens de pouso, efeito solo, inclinação da pista e coeficiente de atrito. Além de todas essas variáveis, o acoplamento dinâmico entre os amortecedores e compressão dos pneus e as mudanças nas forças aerodinâmicas causadas pela alteração da atitude da aeronave podem resultar em um comportamento inesperado da dinâmica de solo da aeronave. O desenvolvimento de um modelo de 6 graus de liberdade de uma aeronave regional no solo com trem de pouso do tipo triciclo com comando direcional no trem de pouso de nariz é apresentando. O modelo proposto apresenta acoplamento entre o modelo aerodinâmico da aeronave e dos trens de pouso, os quais são modelados como um sistema de 2 ordem (massa, mola e amortecedor) de 1 grau de liberdade. Simulações em malha aberta são executadas de forma a se verificar de forma qualitativa o comportamento e acoplamento dinâmico do modelo sob diversas condições de velocidade e manobras no solo. Posteriormente, uma lei de controle é criada e testada sob condições adversas, como rajadas de vento e despressurização de um pneu.

Buscando melhorar a eficiência do sistema de controle ambiental aeronáutico, o seu projeto e análise são realizados com auxílio de ferramentas computacionais utilizando modelos dinâmicos deste sistema. Uma melhoria do modelo que representa o sistema de ar condicionado, parte do sistema de controle ambiental, é importante para as empresas fabricantes de aeronaves uma vez que resultados mais precisos das simulações permitem aos seus engenheiros agirem antecipadamente ajustando parâmetros importantes do sistema e as leis de controle para que se tenha um sistema estável sem necessidade de se realizar um número excessivo de ensaios em voo, reduzindo assim os custos de desenvolvimento. Utilizando-se a ferramenta Matlab/Simulink, o modelo matemático de uma máquina de ar condicionado aeronáutica ciclo simples foi desenvolvido e implementado. O modelo é capaz de representar a máquina de ar condicionado operando tanto em malha aberta (sem controle da temperatura do ar na saída da máquina) quanto em malha fechada (com controle da temperatura do ar de saída da máquina). As simulações foram realizadas submetendo o modelo a diversas condições de temperatura e pressão de entrada. Os resultados da simulação foram parcialmente validados através de comparação com os dados experimentais disponíveis.

Tendo em vista a grande ambição do mercado aeronáutico em termos de redução de massa e as possibilidades atualmente disponíveis, foi desenvolvido este estudo para se avaliar a possibilidade de redução de massa com aplicação de material composto nas nervuras do caixão central de uma asa. Para que este estudo seja realizado, são necessárias análises preliminares de flambagem e tensões nas nervuras em que se deseja fazer a otimização com relação à massa. A massa de uma nervura de material composto depende basicamente de dois fatores: da espessura total do laminado e da quantidade de camadas utilizadas no material escolhido. Estes fatores avaliados na otimização elaborada, juntamente com a escolha do conjunto de orientação de lâminas que apresentou a maior carga de flambagem para o carregamento aplicado. Todas estas otimizações tiveram como limite a massa apresentada pela configuração. Para que esta gama de análises fosse efetuada foi necessária a utilização de programas computacionais que utilizam o método dos elementos finitos, como NSC.Nastran for Windows para cálculo das cargas de flambagem e obtenção do campo de tensões nas nervuras. Depois de todas as análises elaboradas os resultados foram expressos na forma de gráficos, planilhas e histogramas para um bom entendimento dos resultados e suas conclusões.

A otimização topológica é uma metodologia que permite obter a melhor distribuição de material em uma estrutura, maximizando e/ou minimizando parâmetros de interesse. Pode ser aplicada em placas metálicas, onde geralmente resulta em uma estrutura treliçada. Esta metodologia tem limitações para o uso em materiais compósitos laminados. A otimização topométrica é uma metodologia recentemente desenvolvida para uso comercial no software GENESIS. É uma variação da otimização dimensional em que cada elemento da estrutura pode conter sua própria variável de projeto. Com o uso de fatores de penalização, é possível obter resultados semelhantes à otimização topológica. A otimização topométrica pode ser usada em compósitos laminados. O propósito principal deste trabalho é comparar duas metodologias de otimização que definem o layout de uma placa. Usando como ferramenta o software GENESIS, aplica-se a otimização topológica para um material metálico e a otimização topométrica com fatores de penalização para um material compósito. Estas metodologias são posteriormente empregadas a uma nervura de asa. Após a definição de um novo layout para a nervura, procura-se dimensionar esta estrutura em material compósito utilizando a otimização topométrica sem penalização, respeitando o carregamento e condições de flambagem da nervura original. Aspectos de continuidade para fabricação são descritos em seguida. Apenas um caso crítico de carregamento é usado para exemplificação.

No projeto de aeronaves é incessante a busca pelo mínimo custo de operação, composto em grande parte pelo consumo de combustível. O peso estrutural da aeronave está diretamente ligado a este consumo. Para projeto de uma estrutura mais leve, é necessário a representação fidedigna das cargas atuantes na aeronave. Para o correto cálculo dessas cargas é muito importante a elaboração de um modelo aerodinâmico representativo das forças atuantes na aeronave. Neste trabalho é feita a comparação entre envelopes de cargas atuantes em uma asa calculados com modelos aerodinâmicos obtidos por diferentes formulações aerodinâmicas teóricas, sendo elas: potencial linearizado, potencial completo com correção de camada limite, Euler e RANS. De posse das distribuições de pressão representativas das que ocorrem na aeronave em todo seu envelope de vôo, é feita uma calibração para que se atinja coeficientes integrados de força normal correspondentes aos valores obtidos em ensaios de túnel de vento. Os envelopes de esforço cortante e momento fletor da asa em condições de vôo simétricas foram equivalentes em todas as metodologias empregadas, porém limitações dos métodos de obtenção de distribuição de pressão assim como do processo de calibração fizeram com que o envelope de momento torsor obtido não fosse representativo da física do problema. Em condições assimétricas, apenas nos envelopes de esforço cortante e momento fletor gerados pelos modelos obtidos com votex-lattice, os resultados foram aceitáveis.

Uma Carga Pulsada de Alta Potência, cujo comportamento é típico de uma classe de equipamentos militares, deve ser instalada em uma aeronave comercial adaptada com tensão padrão do sistema elétrico de 28 Volts em corrente contínua. Por ser um equipamento sensível com consumo não-linear de corrente, o sistema elétrico dessa aeronave deve ser modificado para adequar sua qualidade de energia àquela requisitada, além de garantir que nenhuma carga necessária para o voo seguro seja afetada durante a sua operação. Para atender estes dois objetivos, uma fonte de tensão deve ser instalada entre o sistema elétrico e a carga pulsada. Em seguida, requisitos para definição da arquitetura desta fonte de tensão são estabelecidos, possibilitando que algumas alternativas sejam apresentadas e comparadas. Uma proposta de arquitetura é, então, desenvolvida e simulada computacionalmente para verificar o seu comportamento. Ao final deste trabalho, uma proposta de instalação da carga pulsada é apresentada de forma a cumprir com ambos os objetivos estabelecidos. Além disso, esta proposta diminui a necessidade de componentes da arquitetura da fonte de tensão, tornando seu projeto e realização prática mais simples.

O reabastecimento em voo é uma tarefa que permite que uma aeronave aumente seu alcance sem a realização de um pouso. Neste trabalho, a modelagem da aeronave receptora para simulação do reabastecimento em voo é apresentada. Com base nessa modelagem, um sistema de controle automático para essa tarefa é proposto. Esse sistema visa controlar a aeronave receptora na fase de acoplamento e na fase de transferência de combustível. Os controladores são desacoplados em relação ao movimento longitudinal e látero-direcional e são projetados através de técnicas de controle moderno baseada em reguladores lineares quadráticos com realimentação de saída. As simulações mostram o desempenho do controlador durante o acoplamento, incluindo sua capacidade de rejeitar distúrbios atmosféricos e durante a transferência de combustível, com variação de massa da aeronave receptora. Um controlador com escalonamento de ganhos em relação à massa também é projetado e seus resultados comparados ao controlador proposto anteriormente. As simulações mostram que a estrutura de controle proposta é capaz de cumprir a tarefa de reabastecimento em voo satisfatoriamente.

Em meio à crescente concorrência que existe no atual mercado de aviação, torna-se imprescindível aos construtores de aeronaves a constante busca por alternativas de projeto que permitam o aumento da eficiência das aeronaves, bem como a redução de custos de fabricação das mesmas. No projeto de estruturas aeronáuticas há crescente utilização de componentes produzidos com materiais compostos. Entre as principais razões para a utilização destes encontra-se a redução de peso, pois estes materiais geralmente apresentam relações resistência/peso e rigidez/peso superiores às dos materiais puramente metálicos utilizados nas estruturas aeronáuticas, tais como as ligas de alumínio. Não obstante, o potencial dos materiais compósitos em aplicações aeroespaciais comerciais só pode ser plenamente percebido se seus custos relativamente elevados são compensados, explorando sua aptidão inerente para a fabricação direta em grandes estruturas monolíticas, reduzindo significativamente os custos de produção. Desta forma o objetivo aqui proposto é o de avaliar a capacidade produtiva da fabricação de peças estruturais aeronáuticas, dos tipos longarinas e reforçadores, utilizando o processo de conformação a quente a partir de um laminado plano de carbono-epóxi obtido pela disposição manual ou automática das camadas de fibra de carbono. Este trabalho descreve o desenvolvimento do processo de conformação a quente com fibra de carbono pré-impregnada de resina epóxi em molde macho de alumínio, utilizando um dispositivo de conformação a quente com a capacidade de aquecer e conformar o material com auxílio do vácuo. O desenvolvimento deste processo foi divido em revisão bibliográfica, fabricação preliminar de corpos de prova e a fabricação de peças com o dispositivo de conformação a quente, além da estimativa de redução de tempo para a fabricação de uma longarina proposta em material composto, utilizando a conformação a quente e a laminação automática. O trabalho inclui procedimentos de teste e fabricação e os resultados que validam o desenvolvimento do processo de conformação a quente, os quais incluem a verificação da necessidade de aplicação de pré-vácuo para compactação nos painéis manualmente laminados utilizados no processo, a capacidade do aparelho de ultrassom de detectar possíveis defeitos internos gerados pelo processo e a produtividade conseguida pelo novo processo na confecção de peças estruturais aeronáuticas do tipo longarinas e reforçadores frente à técnica de laminação manual.

This work develops an aircraft end of life management framework applicable to an executive airplane manufacturer. Usually, end of life operations are outsourced and the original airplane manufacturers do not get directly involved in whatever decisions and tasks are done in this field. However, after considering the possibility of managing the aircraft';s end of life through the manufacturer';s customer support department, a new approach emerges for managing reusable systems and making disposal of non reusable systems and carcasses. It tends to elevate end of life operations from an obligation to become an enhancement in customer satisfaction and possibly revenue, somewhat similar to what happened to maintenance procedures in the recent past of the aeronautical sector. For the development of the proposed system (approach), a process mapping is made for better understanding of operations needed to be done and a strategic approach to these operations is reached, leading to a new maintenance program called Life Monitoring. Therefore, a linkage among environmental management, customer support and aircraft salvaging is established in a way that both the company and the customer be benefited. Although the program is elaborated and applied in a simulated case, the results may be transferred to the manufacturing of any real executive aircraft and, less directly, any product. .