Este trabalho aborda o problema dos atrasos de pousos e decolagens de aeronaves devido à sobrecarga dos Aeroportos Brasileiros, principalmente na Terminal São Paulo isto é, Aeroportos de Campo de Marte, Congonhas e Guarulhos. Dentro desta grande área é bem conhecido o descompasso entre os horários previstos para pouso e decolagem e os horários reais. Descompasso esse que por tornar-se cada vez maior passa a ser crítico aos operadores do sistema aéreo, implicando ainda em um maior consumo de combustível e assim como em um aumento, sempre maior, da poluição atmosférica. O trabalho oferece duas contribuições ao problema do seqüenciamento de aeronaves, sob o ponto de vista econômico na redução do consumo de combustível fóssil, uma vez que as filas de aeronaves nas áreas terminais podem ser diminuídas. Mais ainda, o consumo total de combustível do Brasil pode ser reduzido devido ao fato do combustível usado por este setor ter grande impacto no consumo total do País. A outra contribuição tem cunho social, podendo ser traduzida na menor quantidade de emissão de poluentes. Lembrando que a emissão de poluentes está se tornando crítica, principalmente nas vizinhanças de São Paulo onde os aeroportos estão em operação.

Trens de pouso são dispositivos sofisticados com funções importantes às aeronaves, responsáveis pela absorção de choques, frenagem e manobras. Para tanto o conhecimento antecipado de seu comportamento durante o pouso se faz necessário. Essa caracterização é realizada através de ensaios de queda e análises computacionais capazes de simular diversos cenários.Um modelo computacional realista de trem de pouso é requerido para simulações digitais projetadas para predizer a dinâmica do sistema em resposta à energia provida no momento do toque. Estas simulações geram equações que modelam o comportamento dinâmico do sistema, cargas aerodinâmicas, choques e reações. A flexibilidade deve ser incluída nos modelos computacionais de modo que o modelo aproxime-se ao máximo de um trem de pouso real, garantindo maior precisão dos resultados. Como refinamento desses modelos este trabalho propõe a inclusão da estrutura flexível criada num software de análise de sistemas multicorpos utilizando os modos normais de vibração e estáticos (modos de Craig-Bampton) obtidos de um modelo de elementos finitos do corpo. Utilizou-se o software DADS na modelagem de sistemas multicorpos e o ANSYS para elementos finitos. Os resultados demonstram a importância de se avaliar os efeitos da flexibilidade estrutural nos esforços desenvolvidos durante o pouso.

O crescente número de acidentes aeronáuticos, nas fases de decolagem e pouso das aeronaves, vem se tornando um grande desafio para a comunidade aeronáutica internacional na perseguição de novos meios e métodos de desmistificação das causas envolvidas. Este trabalho apresenta uma metodologia para a análise de investigações de acidentes aeronáuticos, baseada em técnicas heurísticas de tratamento das equações padronizadas da dinâmica do vôo das aeronaves para a restauração das trajetórias destas. O trabalho procura maximizar a coerência e a quantidade de informações sobre o desempenho das aeronaves e das tripulações envolvidas no meio ambiente operacional crítico, através dos parâmetros registrados pelo Gravador de Dados de Vôo (Flight Data Recorder - FDR) e pelo Gravador de Voz da Cabine do Comando (Cockpit Voice Recorder - CVR). A pesquisa restringe-se a aeronaves comerciais motorizadas, de asa fixa e a operações de vôo características, que ocorrem em áreas terminais, durante as fases de decolagem e pouso. A relevância deste trabalho enquadra-se na disponibilização, para as autoridades de investigação de acidentes aeronáuticos, de um protótipo de ferramenta, de fácil implementação, para análise dos principais grupos de fatores contribuintes nas investigações de acidentes aeronáuticos.

Automatic landings have been performed routinely for many years. However the design of flare and landing control systems with a suitable performance and a high level of reliability remains a very difficult task. In the present scenario, the increasing in the landing capacity of airports is mandatory by limiting the time each aircraft occupies the runway. To limit the occupancy time, the reduction of touchdown zone is essential since landings too close of the exit could result in a missed exit and therefore in a decreasing of landing rate. Give this context, the present work aims to propose an autoland flare law development for a 50 seat regional jet using Linear Quadratic Regulator technique. An accurate flare path, good rejection to turbulence, simplicity in implementation and, moreover, improved longitudinal touchdown dispersion are some of desirable features of design. In development of autoland control system, full feedback was used as control law configuration. Simulations were performed with non-linear model of the aircraft based on the equations of rigid body movement. The gains of LQR flare law were obtained though global optimization using Genetic Algorithms. The robustness of resulting close-loop system was tested with respect to ground-effect, wind shear and out-of-trim conditions. The performance of LQR flare law was compared with Model-Following design. Steady wind and turbulence models were used as disturbances for stochastic evaluation of the methods. The explicit flare trajectory defined in space, not in time, resulted on the improved touch down dispersion achieved by LQR design.

O desempenho em pista de aeronaves é de extrema importância para o sucesso do projeto, pois ele pode limitar a operação da aeronave, dependendo do comprimento da pista dos aeroportos. Para aeronaves da aviação executiva, o sucesso de vendas guarda uma relação direta com esses parâmetros, já que as mesmas podem atender um número maior de aeroportos e/ou operar com maior variedade de combinações de carga paga e combustível carregados, tornando a aeronave muito mais versátil. Com essa premissa em mente, se torna importante a obtenção da estimativa do comprimento de pista para decolagem e pouso nas fases iniciais do projeto aeronáutico, possibilitando tempo, à baixo custo, para que se possa corrigir qualquer problema que possa comprometer o desempenho da aeronave. As manobras que determinam a velocidades mínimas de decolagem e velocidades mínimas de controle em solo são as escolhidas para serem estudadas, dada a importância que possuem no dimensionamento da empenagem da aeronave. As principais dificuldades na estimativa dessas velocidades são a obtenção dos dados aerodinâmicos sob efeito solo e das características dinâmicas do trem de pouso. Portanto decidiu-se concentrar o estudo na sensibilidade de alguns parâmetros aerodinâmicos a fim de melhor direcionar os trabalhos de modelagem.

Normalmente, quando um avião é certificado para condições de "ditching" segundo o FAR25, ou é feito um teste com modelo em escala ou é usado dados de um outro avião similar já certificado para mostrar o atendimento aos requisitos. Às vezes, não há dado disponível para provar por similaridade e, portanto, o teste com modelo em escala se faz necessário, mas é bem conhecido que um teste de "ditching" custa tempo e dinheiro. Então, para evitar ou minimizar estes custos, decidiu-se por utilizar um programa de fluido-estrutura (Dytran) para simular um avião em condições de "ditching". Baseado em experiência anterior, o primeiro resultado da simulação estava coerente uma vez que o avião apresentou o comportamento de levantar o nariz. Porém as acelerações e a distribuição de pressão não estavam totalmente usáveis devido a um certo ruído numérico nos resultados. Como os resultados puros no CG - deslocamentos e rotações - estavam consistentes, foi aplicado o método de mínimos quadrados com restrições para encontrar as novas velocidades e acelerações suavizadas e, conseqüentemente, as forças e os momentos de contato teóricos no CG. Depois, foi elaborado um procedimento usando técnicas de suavização para tratar a distribuição de pressão original para todos os painéis do avião de tal forma que os esforços de contato resultantes fossem iguais aos teóricos. Finalmente, com os resultados filtrados, foram obtidos diagramas de esforços mais realísticos para alguns componentes do avião (fuselagem, asa e motor) e, assim, eles puderam ser comparados com os seus envelopes de carga final. Desta forma, será possível prever a seqüência de eventos, ou seja, qual componente vai quebrar primeiro ou ainda, com análises adicionais, será possível estabelecer a melhor combinação entre velocidade e ângulo de ataque para um procedimento de "ditching" mais seguro.

In order to increase arrival rates at many of today's heavily congested airports, simultaneous approaches are conducted on parallel runways. For many years, the FAA has permitted simultaneous independent instrument approach operations only for those parallel runways with a minimum separation of 4300 feet. Nowadays, new criteria have been developed to increase the utilization on those runways, where the most recent procedures, called PRM/SOIA (Precision Runway Monitor/Simultaneous Offset Instrument Approach), make simultaneous approaches possible in systems of runways spaced as close as 750 feet. On October 26, 2004, San Francisco International Airport (SFO) implemented this new landing system (PRM/SOIA), allowing the airport to increase the capacity of runways in inclement weather conditions by as much as twenty-five percent. This research analyzes these simultaneous approaches procedures in closely-spaced runways, addressing the potential benefits of the implementation of PRM/SOIA at São Paulo/Guarulhos Aeroporto Internacional Governador André Franco Montoro (GRU) with a computer simulation tool, and also the influence of this implementation at other airports inside the same terminal airspace. The results show that this implementation provides decreases in the total airborne flight delays between 45 and 51%, regarding all the instrumental traffic at the terminal airspace analyzed (i.e. the traffic of three airports inside the São Paulo Terminal Area with IFR procedures). We also find an increase of 18% in the arrivals capacity of the TMA-SP by 18%, approximately. However, isolated analysis shows small increases in delays in departure procedures (ground queue) and also for the airborne flight delays at a specific airport (RAMS Plus and ATM Analyzer utilization in this study is in accordance with the Academic Software License Agreement granted by ISA Software Ltd. to ITA).

O mercado da aviação comercial encontra-se em constante expansão, acompanhado o crescimento do PIB mundial. A operação de aeronaves comerciais é bastante restritiva do ponto de vista da segurança. Como forma de aumentar a segurança operacional, especialmente em condições climáticas críticas, cada vez mais aeronaves comerciais vêm utilizando sistemas automáticos de controle - dentre estes, sistemas de pouso - CAT I, II e III. Sistemas CAT III realizam o procedimento de pouso desde a aproximação até a quase parada completa da aeronave. O objetivo deste trabalho é estudar alguns modelos de esforços que agem sobre a aeronave em solo e em seguida propor um modelo simplificado. De posso deste modelo, inicia-se então o projeto de dois algoritmos de controle robustos o suficiente para realizar o controle da posição lateral da aeronave em relação ao centro da pista de pouso para diversos pesos de pouso. De posse do sistema em malha fechada, são então realizadas algumas simulações e os seus resultados são discutidos.

As características de um sistema podem variar ao longo do seu envelope operacional. Este fato gera um grande desafio para projetos de controle realizados com base em uma planta de referência. Portanto, para projetar uma lei de controle que atenda aos requisitos de projeto em todo o envelope operacional do sistema, normalmente, recorre-se ao escalonamento de ganhos. Uma interessante alternativa é o Quantitative Feedback Theory (QFT), técnica de controle robusto que é, principalmente, caracterizada por considerar, desde o início do projeto, as incertezas de modelagem do sistema, causadas ou por variações nos próprios parâmetros do sistema ou por perturbações externas ao mesmo. O projeto por esta técnica de controle é realizado no domínio da freqüência e considera requisitos de rastreamento de performance, de atenuação de distúrbios, de estabilidade, entre outros. Neste trabalho aplica-se esta técnica de controle no projeto de um sistema automático de aproximação e pouso para uma aeronave de passageiros de médio peso. Foi escolhido um conjunto de diferentes pontos de operação dentro do envelope de vôo com o objetivo de projetar uma única lei de controle capaz de atender aos requisitos para todo o conjunto de pontos escolhidos. A validação do projeto ocorreu através da simulação de uma manobra automática de aproximação e pouso realizada para todos os pontos de operação e foi possível mostrar que o QFT é uma técnica promissora para projetos de controle em sistemas de comandos de vôo.

Aeroportos no centro de cidades, em regiões montanhosas ou com obstáculos próximos à pista exigem ângulos de trajetória de aproximação mais íngremes que o usual. Os motivos para essa adequação são a necessidade de cumprimento das restrições quanto à emissão de ruídos ou até mesmo as limitações físicas impostas pelo relevo ou pelos obstáculos que rodeiam os aeroportos. A proposta deste trabalho é projetar um piloto automático de aproximação para uma aeronave executiva a jato em condição de steep approach (descida íngreme). Ao longo do texto, os fundamentos teóricos são apresentados e a estrutura do controlador é definida. Um modelo linearizado da aeronave em configuração de pouso é utilizado e o cálculo dos ganhos é realizado através da metodologia LQ (Linear Quadrática), ponderando-se os estados e o erro de estado estacionário. O desvio em relação ao estado estacionário é ponderado no tempo de forma a penalizar desvios grandes nos últimos instantes. Consideram-se ainda os valores de amortecimento dos pólos do sistema em malha fechada no cálculo do índice de desempenho. O sistema com o controlador projetado é avaliado em condições de distúrbios atmosféricos e quanto à qualidade de voo e estabilidade segundo critérios presentes na literatura. São incluídos os atrasos e saturações dos atuadores tanto no cálculo dos ganhos do sistema quanto nas simulações.