O trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma lei de controle longitudinal de proteção de envelope de voo, limitando o ângulo de ataque a fim de evitar o estol. A arquitetura básica do controle de ângulo de ataque consiste de uma malha interna responsável pelo aumento de estabilidade do sistema (SAS), e da malha externa cuja função é e garantir o seguimento do ângulo alfa. O ajuste do controlador utilizado foi feito por otimização através de simulações e utilizando o método de integração do erro absoluto no tempo (ITAE). Para validação do projeto são apresentadas diversas simulações do modelo linear e não linear no domínio do tempo e da frequência, considerando os atrasos relativos ao controlador digital e dos sensores inerciais e aerodinâmicos, demonstrado a robustez e estabilidade do sistema.

A utilização de recursos bio-inspirados em materiais pode trazer enormes benefícios para aplicações estruturais. A auto-restauração de fraturas, por exemplo, assim como ocorre em diversos organismos vivos através do princípio da cicatrização de ferimentos pode ser aplicada a materiais através do auto-reparo de trincas incipientes que podem posteriormente levar a estrutura à falha. O benefício do emprego deste conceito pode ser observado pelo prolongamento da vida de ligas metálicas submetidas a carregamentos cíclicos e principalmente na aplicação em materiais compósitos, que apresentam excelentes características de resistência e densidade, porém os danos são, em geral, difíceis de serem detectados e reparados, além da alta susceptibilidade a rupturas repentinas. Mecanismos de auto-reparo podem aumentar a confiabilidade dos materiais, diminuir a frequência de manutenções e podem atenuar conservadorismos no dimensionamento das estruturas, evitando aumentos de massa desnecessários. Tais ganhos se ajustam à demanda da indústria aeronáutica por materiais mais leves e confiáveis, melhorando o desempenho das aeronaves e diminuindo o custo operacional. Até o momento foram desenvolvidas diversas abordagens para conferir propriedade de auto-reparo a materiais. Este trabalho apresenta o estado da arte destes diferentes métodos e a prospecção sobre uma possível aplicação destes materiais na indústria aeronáutica, levando-se em consideração as principais características e os desafios a serem enfrentados pela nova tecnologia.

Uma análise sobre a percepção de pilotos de alertas em ``cockpits`` de uma aeronave civil é conduzida para melhorar o projeto de sistemas de alertas aeronáuticos e ``cockpits``. Atualmente o projeto de sistemas de alerta é feito usando principalmente requisitos de aeronavegabilidade e melhores práticas de engenharia, mas poucos dados quantitativos são empregados. O intuito deste trabalho é prover mais informações quantitativas sobre a percepção dos pilotos, para usar-se no processo de projeto de ``cockpits``. Inicialmente o ambiente do ``cockpit`` é estudado usando o modelo de fatores humanos SHELL para se identificar quais fatores poderiam afetar a percepção dos pilotos. Posteriormente os fatores são priorizados e um experimento projetado e executado usando um dispositivo de simulação de voo em um ambiente próximo do real. Um grupo de 7 pilotos civis é exposto a quatro pontos de teste totalizando 28 pontos experimentais cujos resultados são analisados. Conclusões importantes e informações são descobertas sobre a magnitude dos tempos de reação dos pilotos dependendo do tipo de alerta mostrado e a situação operacional considerada. Estes são descritos em detalhes neste trabalho. Adicionalmente, após correlacionar os resultados, a importância de alguns fatores torna-se evidente para garantir a percepção dos alertas.

Desde o surgimento do avião, pode-se constatar a evolução dessa máquina que tornou realidade um dos sonhos mais antigos da humanidade: voar. Com a crescente tecnologia, as aeronaves apresentam um padrão de segurança e confiabilidade cada vez maiores. Exemplo disso são os aviões que conseguem pousar sem o auxílio direto dos pilotos na utilização dos comandos de voo. Se as aeronaves estão mais seguras, por quê os acidentes ainda ocorrem? Para responder essa pergunta, torna-se necessário analisar outro elemento presente na realização de um voo: o homem. O ser humano, desde a realização do primeiro voo até hoje, não evoluiu anatomicamente, ou seja, não desenvolveu órgãos especiais para voar. Além disso, o homem sente frio, calor, sede, fome, cansaço e é influenciado por fatores externos, tais como a família e o ambiente de trabalho. Sendo assim, este trabalho tem como finalidade relacionar a ampla divulgação da Doutrina de Segurança de Voo com a realização de uma atividade aérea mais segura, através da transmissão de conhecimentos específicos referentes à Prevenção de Acidentes Aeronáuticos. Para tal, torna-se extremamente importante realizar um programa de atividades capaz de controlar e minimizar a influência desses fatores na realização dos voos. Além disso, também será analisado o momento ideal para que esse programa seja introduzido na carreira de um piloto da Força Aérea Brasileira, objetivando uma profissão balizada por conceitos e valores que o ajudarão a ter uma atitude profissional mais segura, contribuindo dessa forma, para a diminuição dos acidentes aeronáuticos. Para finalizar o trabalho, são apresentados e discutidos dois exemplos de acidentes ocorridos devido à indisciplina de voo e a sua relação direta com a ausência de uma Doutrina de Segurança de Voo na vida operacional de um piloto. Palavras-chave: Força Aérea Brasileira, Formação, instrução, doutrina, nível de atenção, atividade aérea, Segurança de Voo, acidentes aeronáuticos.

Com a finalidade de minimizar o risco de desenvolvimento, tempo e custo de um sistema de proteção contra gelo, modelos numéricos são utilizados para avaliar o desempenho dos sistemas de proteção sobre uma gama de condições de voo da aeronave e configurações dos sistemas. Além disso, o propósito destes modelos é prever a quantidade, forma e localização do gelo acumulado sobre regiões protegidas e não protegidas, que podem influenciar as características aerodinâmicas da aeronave. No presente estudo, uma metodologia baseada apenas na eficiência de coleta, pseudo-rime, para previsão da taxa de acúmulo da massa de gelo foi aplicada a perfis aerodinâmicos bidimensionais; asa finita enflechada; e em uma antena de reconhecimento. Os resultados obtidos indicam que a utilização da aproximação pseudo-rime resulta em uma variação percentual de 12\% em relação à taxa de acúmulo observada experimentalmente, comprovando que uma metodologia simplificadora é suficiente para assistir a fase inicial do projeto de uma aeronave.

A crescente preocupação com a qualidade de vida nos centros urbanos aliada ao aumento da densidade demográfica nas regiões próximas de aeroportos tem chamado a atenção das autoridades de aviação civil para a poluição sonora provocada por aeronaves. Nesse contexto, os limites de ruído externo para homologação de aeronaves tornaram-se muito restritivos nos últimos anos, com o claro objetivo de confinar o ruído no interior dos aeroportos. Com a evolução tecnológica dos motores aeronáuticos, diminuir o ruído aerodinâmico gerado por trens de pouso e hipersustentadores tornou-se uma competência fundamental para manter a competitividade da aeronave no requisito ruído. Esse trabalho estuda o mecanismo de geração de ruído aerodinâmico pelo \"slat\" através de simulações numéricas nas seguintes condições de túnel de vento: número de Mach 0,1, número de Reynolds \'Aproximadamente\' 10\'POT.6\' e ângulos de ataque 4°, 6° e 8°. As estimativas de ruído foram comparadas com medições experimentais baseadas da técnica de beamforming, tendo sido observada diferença máxima de 2:5 dB no nível global de ruído. A variação de ruído com o ângulo de ataque foi superestimada em 0:8 dB pelas simulações. O recolamento da camada cisalhante foi identificado através dos contornos de flutuação de pressão na superfície do \"slat\" como a principal fonte de ruído do \"slat\". Para explicar a diminuição do ruído com o aumento do ângulo de ataque foi proposto que as flutuações na camada cisalhante seriam intensificadas através de realimentação de energia dos vórtices capturados pela zona de recirculação na cova. A existência desse mecanismo foi testada comparando os perfis de vorticidade na cúspide e bordo de fuga do \"slat\" e espectros ao longo da trajetória da camada cisalhante para os ângulos de ataque 4° e 8°. Embora o perfil inicial da camada cisalhante seja o mesmo nas duas condições, a esteira no bordo de fuga indica que maior parcela dos vórtices é capturada na condição 4°. Como consequência, as flutuações da camada cisalhante nas proximidades do recolamento são maiores nessa condição, consistente com os maiores níveis de ruído. / The growing concern about the life quality in urban centers coupled with increasing population density in near airports areas has drawn the attention of civil aviation authorities for aircraft noise pollution. In this context, external noise limits for approval of aircraft have become very restrictive in recent years, with the clear objective to confine aircraft noise inside airports. With the technological evolution of aircraft engines, reducing noise generated by aerodynamic landing gear and highlift devices have become a core competency to keep the aircraft competitive regarding noise requirements. This work studies the generation mechanism of aerodynamic noise by slats through numerical simulations in the following wind tunnel conditions: Mach number 0.1, Reynolds number \'Approximately\' 10\'POT.6\' and angles of attack 4°, 6° and 8°. The noise estimates were compared with experimental measurements based on beamforming technique, and it was observed the maximum difference of 2:5 dB in the overall noise level. The noise variation with angle of attack was over-estimated at 0.8 dB by the simulations. The reattachment of the shear layer was identified by the contours of pressure fluctuation on the surface of the slat as the key noise generation mechanism. To explain the noise reduction when the angle of attack is increased it has been proposed that fluctuations in the shear layer would be enhanced through feedback of energy captured by the vortex recirculation zone in the slat cove. The existence of this mechanism was tested by comparing the vorticity profiles at both the cusp and trailing edge, as well as velocity fluctuation spectra along the trajectory of the shear layer for angles of attack 4° and 8 degree. Although the initial profile of the shear layer is the same in both conditions, the wake at the trailing edge indicates that a higher percentage of the vortices is trapped in the recirculation for the condition 4°. Consequently, fluctuations in the shear layer near the reattachment are greater in this condition, which is consistent with the higher noise levels.

Esta pesquisa aborda o problema de alocação de jatos executivos compartilhados para casos em que a demanda diária é variável. É proposta uma ferramenta auxiliar de planejamento de uma empresa de operação de jatos compartilhados. São apresentadas as características principais do tipo de negócio que formam o problema estudado neste trabalho. Consideram-se os aspectos de uma empresa que administra jatos de propriedade compartilhada. O cliente adquire uma cota de uma aeronave e quando solicita uma viagem, com poucas horas de antecedência, a empresa deve garantir a realização do voo em uma aeronave da categoria adquirida. Também é de responsabilidade da empresa a gestão da tripulação, o reposicionamento da frota e a manutenção das aeronaves Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma ferramenta para auxiliar na tomada de decisões estratégicas que envolvem a escolha dos locais de base de operação e o dimensionamento da frota. A metodologia de solução é composta de um modelo de simulação e um de otimização. O modelo de simulação utiliza o método de Monte Carlo para obtenção da demanda de voos dia a dia que gera uma programação de clientes a atender. Os dados da simulação são então estruturados como um problema de fluxo em rede de mínimo custo e é realizada a alocação ótima das aeronaves. A ferramenta foi construída em ambiente de planilha eletrônica Microsoft Excel e aplicada em um caso prático de jatos executivos compartilhados com múltiplas bases. Foram testadas diversas configurações de bases e políticas operacionais como frota homogênea, frota heterogênea e frota alugada. Os resultados da ferramenta permitem determinar o impacto que a escolha das bases de operação tem no tamanho da frota e no reposicionamento de aeronaves. A metodologia mostrou-se robusta e, em tempo adequado, a ferramenta encontrou a solução ótima para cada configuração testada. / This research deals with the problem of scheduling jets with fractional ownership in cases where the demand varies daily. It has been devised a tool to support the planning phase of a company that operates shared jets. The main characteristics of the fractional shared market are presented in this manuscript and the research was developed under the point of view of a provider of fractional ownership. A client becomes a partial owner of an aircraft of a specific model and is entitled to a certain amount of flight hours. When the client requests a flight, usually only a few hours ahead, the fractional provider must guarantee that an aircraft of the requested model is available to the owner at the requested time and place. The provider is responsible for all the operational considerations, including managing the crew and having a well-maintained fleet. This work presents the development of a tool to help making decisions involving the choice of the operational bases and the size of the fleet. The solution methodology is composed of a simulation and a optimization model. Monte Carlo simulation is the method used to obtain the daily flight demand. The results of the simulation are structured as a minimum cost network flow problem to solve optimally the fleet allocation. This tool has been built in a Microsoft Excel spreadsheet environment and applied to a case of fractional jets with multiple bases. Several configurations and operational policies have been tested, such as operations with homogenous fleet, with heterogeneous fleet and with rented fleet. The results provided by the tool allow the user to evaluate the impact that the choice of the operational bases has on the size of the fleet and on the redeployment of the aircrafts. The methodology presented itself as adequate and the developed tool was able to solve optimally, in acceptable time, the problem for each case.

Introdução: Apesar do usuário de implante coclear (IC) apresentar limiares tonais audiométricos compatíveis com os critérios exigidos para pilotos à obtenção do certificado médico aeronáutico (CMA), a inteligibilidade da fala via rádio no ambiente de ruído da aeronave pode não ser suficiente para uma boa comunicação. As regras de aptidão para o CMA de pilotos de 1ª classe constam no manual da Organização Internacional da Aviação Civil (ICAO): devem escutar em cada um dos ouvidos separadamente, até 35 dB NA nas frequências de 500, 1 000 e 2 000 Hz, e até 50 dB NA em 3 000 Hz. Pilotos também podem ser aprovados em teste de inteligibilidade no ruído com exigência mínima de acerto de 80% das palavras foneticamente equilibradas. Objetivos: (1) avaliar se implantados, que atingem limiares tonais exigidos pela ICAO, tem inteligibilidade da fala suficiente para comunicação via rádio, na situação de ruído da cabine do helicóptero; (2) avaliar se recursos de atenuação de ruído otimizam a inteligibilidade da fala de usuários de IC; (3) avaliar se a comunicação pelo rádio prejudica a inteligibilidade de usuários de IC. Métodos: Foi avaliada a performance em testes de inteligibilidade de 12 usuários de IC com surdez pós-lingual, que preencheram os critérios audiométricos da ICAO, e de 3 pilotos normo-ouvintes (controles). Realizamos testes com sentenças, números e dissílabos em diferentes situações: no silêncio da cabine audiométrica, no helicóptero desligado (testes via rádio), no helicóptero ligado sem e com ativação do sistema antirruído do fone e no helicóptero ligado através da conexão direta do processador de fala do IC ao sistema de rádio da aeronave. Resultados: Observamos diferenças significativas para todos os testes realizados quando comparamos as respostas no silêncio e na situação de ruído com o helicóptero ligado. Ao reduzirmos a exposição de ruído, ativando o sistema antirruído do fone, observamos melhora significativa apenas para as frases. Já quando reduzimos ao máximo a exposição ao ruído pela conexão direta via cabo entre o implante e o sistema de rádio da aeronave, houve melhora significativa nos resultados para números e dissílabos. Houve piora significativa nos testes com dissílabos na situação do helicóptero desligado (rádio) em relação à cabine audiométrica. Conclusões: Os usuários de IC não alcançaram níveis de inteligibilidade de fala compatíveis com os requisitos auditivos para pilotos da aviação civil nos testes realizados no helicóptero. Os recursos de atenuação de ruído propostos auxiliaram na inteligibilidade de fala dos usuários de IC. A comunicação pelo rádio interferiu de forma significativa na inteligibilidade dos usuários de IC / Introduction: Although the cochlear implant (CI) user meets audiometric thresholds for the criteria required for pilots, the speech recognition through the radio in the aircraft noise condition may not be sufficient for good communication. Rules for 1st class pilots are given in the International Civil Aviation Organization (ICAO) manual: they must hear in each ear separately, up to 35 dB NA at 500, 1 000 and 2 000 Hz, and up to 50 dB NA at 3 000 Hz. Pilots can also be fit if they understand at least 80% of the phonetically balanced words against a background noise. Objectives: (1) to assess if CI users, who reach thresholds required by the ICAO also achieve speech recognition levels good for radio communication in the noise situation of the helicopter cockpit; (2) to evaluate if noise attenuation features optimize the speech recognition of CI users; (3) evaluate whether radio communication affects the speech recognition of CI users. Methods: We evaluated the performance of 12 CI users with post-lingual deafness, who met ICAO audiometric criteria, and three normal hearing (control) pilots in intelligibility tests. We performed tests with sentences, numbers and disyllables in different situations: in the quiet (sound proof booth), in the helicopter with the engine off (radio tests), in the helicopter with the engine running, without and with activation of the anti-noise system of the headphones and in the helicopter (engine turned on) through the direct connection of the speech processor of the CI to the aircraft\'s radio system. Results: We observed significant differences for all tests performed when we compared scores in quiet and in the noisy environment of the helicopter with engine turned on. When the noise exposure was reduced by activating the headphones anti-noise system, we observed significant improvement only for the sentences. We found a significant improvement in the results for numbers and disyllables when we reduced the exposure to noise by the direct cable connection between the CI and the aircraft radio system. We also observed a significant worsening in the disyllabic speech perception in the helicopter even with the engine off (quiet).Conclusions: In the helicopter environment, CI subjects did not achieve levels of speech recognition requirements for civil aviation pilots. The proposed noise attenuation features offered improvement for speech recognition of CI users. Radio communication significantly interfered with speech recognition in CI users

In the past few years, there has been a growth in Unmanned Aircraft Systems (UAS) numbers in segregated airspace. However, although there is an interest in integrating large UAS into non-segregated airspace, the safety challenges on its integration arise from the inclusion of new ways of reaching unsafe states into the airspace. Furthermore, Air Traffic Controllers (ATCo) aim to o?er appropriate levels of safety and efficiency and to solve issues present in complex situations. Although the UAS technology may be used in di?erent situations and brings several advantages to the airspace (e.g. efficiency), it may bring uncertainties due to the fact that ATCos may not be familiar with them. Throughout the years, this impact may be lower then it is nowadays due to the fact that the present lack of familiarity in the relationship between UAS and ATCo contributes to higher workload levels. Furthermore, Terminal Maneuvering Area (TMA), which composes the controlled airspace and in which the final sector in contained, is a critical control area normally established at the confluence of Air Traffic Service (ATS) routes in which the aircraft tend to be closer to each other. Thus, operations in this particular area are conducted carefully and, in order to achieve desirable levels of safety and efficiency, standard procedures are established. In some cases, however, standard procedures cannot be followed and the sequencing of the aircraft during the approach, which is a highly challenging task due to complex maneuvers constraints, must be performed by the ATCo in a manner to respect the minimum separation of aircraft and to avoid flights through cumulonimbus (CB). Finally, the main goal of defining a final arrival segment is to deliver the set of aircraft from the final sector of the TMA to the final phase of its landing procedure, i.e., the final approach, considering the operation efficiency and safety. The main objective of this research is to propose a parallel swarm-based method for optimizing final aircraft arrival segments design, i.e., routes that connects the final sector to the Initial Approach Fix (IAF), considering the UAS presence. This is conducted from two perspectives: ATCo workload, which is related to safety, and sequencing duration, which is related to efficiency. Furthermore, di?erent phases of UAS integration are considered, i.e., from early stages of its integration to a mature stage of its operation by means of the Technology Maturity Level (TML) usage, which is a scale that measure the familiarity between the ATCo with the aircraft. Finally, the solutions consider airspace restrictions such as minimum separation between aircraft and bad weather conditions, i.e., the presence of cumulonimbus (CB). The experiments conducted show that this approach is able to build safe and efficient solution even in situations with a high number of aircraft. / Nos últimos anos, houve um crescimento, no espaço aéreo segregado, nos números do Veículos Aéreos Não-Tripulados (VANT). No entanto, embora exista interesse em integrar grandes VANT em espaço aéreo não-segregado, os desafios de segurança decorrem da inclusão de novas formas de alcançar estados inseguros no espaço aéreo (ATCo) tem como objetivo oferecer níveis adequados de segurança e eficiência e resolver problemas presentes em situações complexas. Embora VANTs possam ser usados em diferentes situações e trazem várias vantagens para o espaço aéreo (por exemplo, eficiência), podem trazer incertezas devido ao fato de que os ATCos não estão familiarizados com essa tecnologia. Ao longo dos anos, esse impacto pode ser menor, e atualmente a falta de familiaridade na relação entre VANT e ATCo contribui para níveis mais altos de carga de trabalho. Além disso, a Área Terminal (TMA), que compõe o espaço aéreo controlado, é uma área de controle crítico normalmente estabelecida na confluência de rotas do Servi¸co de Tráfego Aéreo (ATS), nas quais as aeronaves tendem a estar mais próximas umas das outras. Assim, as operações nesta área particular são realizadas com cuidado e, para alcançar níveis desejáveis de segurança e eficiência, os procedimentos padrão são estabelecidos. Em alguns casos, no entanto, procedimentos padrão não podem ser seguidos e o sequenciamento da aeronave durante a aproximação, que é uma tarefa desafiadora por conta das restrições de manobras complexas, deve ser realizada pelo ATCo de forma a garantir separação mínima entre aeronaves e evitar voos através de cumulonimbus (CB). Finalmente, o principal objetivo de definir um segmento de chegada final ´e entregar o conjunto de aeronaves do setor final, da TMA, para a fase final do seu procedimento de pouso, ou seja, a aproximação final, considerando a eficiência e a segurança da operação. O objetivo desta pesquisa é propor um método paralelo baseado em enxame para otimizar o projeto final de segmentos de chegada de aeronaves, ou seja, rotas que conectem o setor final com o Fixo de Aproximação Inicial (IAF), considerando a presença de VANTs. Esse processo ´e conduzido a partir de duas perspectivas: a carga de trabalho do ATCo, que est´a relacionada à segurança, e a duração da sequenciamento, que está relacionado à eficiência. Além disso, são consideradas diferentes fases da integração de VANTs, ou seja, desde os primeiros estágios de sua integra¸c~ao at´e um estágio maduro de sua operação por meio do uso do Nível de Maturidade Tecnológica (TML), que é uma escala que mede a familiaridade entre o ATCo e a aeronave. Finalmente, as soluções consideram as restrições do espaço aéreo, como a separação mínima entre aeronaves e condições climáticas adversas, isto é, a presença de cumulonimbus (CB). Os experimentos realizados mostram que essa abordagem é capaz de criar soluções seguras e eficientes mesmo em situações com um grande número de aeronaves.

Nos últimos anos, os países desenvolvidos vêm dedicando crescentes esforços para integrar o Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) no espaço aéreo controlado, visando sua utilização para fins civis. Embora este tema ainda não tenha consenso quanto aos critérios a serem adotados, é de comum acordo na comunidade que, no mínimo, devam ser mantidos os atuais níveis de segurança (\"Safety\") praticados pela aviação civil mundial. Neste cenário, a convivência entre aeronaves comerciais, com cada vez mais passageiros e aeronaves não tripuladas, traz sérias preocupações com relação à capacidade que o sistema atual de navegação, controle, vigilância e de Gerenciamento de Tráfego Aéreo tem para lidar com situações de perigo decorrentes da aproximação entre estas duas categorias de aeronaves. Neste contexto, esta tese propõe uma modelagem de um VANT, tendo-se como ponto de partida os conceitos de robô móvel, cujo modelo de inteligência é fundamentado em Inteligência Artificial Distribuída (IAD), implementável segundo o paradigma de Sistemas Multi-Agentes (SMA) e que leve em consideração os principais requisitos de \"Safety\" exigidos pelo \"Communication Navigation System/Air Traffic Management\" (CNS/ATM), de modo a permitir a futura inserção destas aeronaves no espaço aéreo controlado. / During the last years, developed countries are conducting efforts to integrate Unmanned Aircraft Vehicles (UAVs) to the controlled airspace, aiming at their civilian use. So far, there has been no common consensus on the criteria to be adopted by the community that should, at least, keep the minimum safety levels international aviation has already attained. In this scenario, commercial aircrafts - with more and more passengers - and UAVs will share the same space. There will be a lot of concern related to the actual navigation, control and surveillance system capacity as well as to the air traffic control management ability to handle potentially dangerous situations due to the approximation between aircrafts of these two categories. Based on this scenario, this thesis proposes an UAV modeling having as starting point the mobile robot concept, of which the intelligence model based on Distributed Artificial Intelligence, can be implemented by using the Multi Agent Systems paradigm. This paradigm should take the main safety requirements as an obligation, as defined by the Communication Navigation System/Air Traffic Management (CNS/ATM), as a way of handling the future insertion of UAVs into the controlled airspace.