Este trabalho trata aspectos referentes à modelagem, simulação e controle de turbinas a gás. O procedimento para modelagem é discutido em partes, logo, são considerados seis componentes a serem tratados individualmente: compressor, câmara de combustão, turbina, eixo, bocais de admissão e de exaustão. Utilizando os modelos destes componentes e agrupando-os de maneira adequada, demonstra-se que é possível descrever alguns tipos de turbinas a gás. Neste trabalho dá-se foco aos modelos dos motores dos tipos turboeixo e turbojato. Os modelos destes dois motores retratam os principais aspectos do comportamento transitório necessários ao projeto de um sistema de controle. Os códigos foram implementados no ambiente Simulink/MATLAB. Utilizando esta ferramenta foi possível simular diversas situações. Com base neste ambiente de simulação, são apresentadas análises do comportamento transitório dos motores ao serem submetidos a sinais de excitação e perturbação. O modelo obtido permite o projeto de um sistema de controle, sendo o controlador do tipo PID. A sintonia dos parâmetros do controlador é realizada através do método de otimização Nelder-Mead. Novas simulações foram realizadas no intuito de mostrar a capacidade regulatória e a estabilidade do controlador sintonizado. Os resultados obtidos e as análises realizadas permitiram validar as metodologias de modelagem e de sintonia.

O elemento finito híbrido-Trefftz (HTS) tem sido aplicado com sucesso na análise linear e não-linear em problemas de mecânica estrutural. O HTS é baseado na aproximação de 2 campos independentes: tensões no domínio do elemento e os deslocamentos no seu contorno. As aproximações para o campo de tensões, além de satisfazer à condição de equilíbrio local, devem ser obtidas a partir da própria solução da equação diferencial de Navier, ou seja, as funções devem satisfazer à restrição de Trefftz. Neste trabalho, foi aplicado um elemento tridimensional à análise estrutural dos problemas de concentração de tensões. A primeira fase deste trabalho considerou apenas problemas elásticos. Os fatores de concentração de tensões (Kt) e os fatores de intensidade de tensão (K) foram calculados e comparados com os resultados obtidos em literatura e softwares comerciais. A natureza p-hierárquica do elemento foi totalmente explorada, por isso a discretização de malha (refinamento h) e o aumento do grau das funções de aproximação para tensão e deslocamento (refinamento p) foram aplicados nos exemplos. Na segunda fase, o estudo foi expandido para análises elastoplásticas e adotado um novo conjunto de aproximação: parâmetros plásticos. Os parâmetros plásticos foram aproximados por funções de Dirac. O sistema de equações não-lineares foi resolvido pelo método de Newton. A matriz Hessiana resultante foi simétrica e esparsa e estas características foram amplamente exploradas.

O presente trabalho fornece uma ferramenta de análise e avaliação de conforto para os passageiros em cabines pressurizadas de aeronaves. A ferramenta foi desenvolvida com base em um modelo matemático que simula as reações do ouvido humano às variações de pressão da cabine da aeronave durante o vôo. A simulação do modelo e análise de resultados foi realizada através da ferramenta de programação Matlab / Simulink. Pôde-se concluir do estudo que existe uma boa aproximação entre os resultados do modelo proposto e os dados contidos na ARP 1270. O modelo possui diferenças maiores para altas taxas de subida e descida, mas tem boa aproximação para as taxas comumente encontradas na aviação comercial. Um estudo de 3 casos foi conduzido para demonstrar a utilização do modelo na análise do conforto de aeronaves comerciais.

A questão fundamental considerada nesta dissertação foi a implementação de um protótipo de software capaz de detectar e solucionar conflitos de tráfego aéreo simulados, adaptando-se algoritmos utilizados na indústria do entretenimento (biblioteca OpenSteer ), a fim de estudar parâmetros envolvidos na resolução desses conflitos (por esta abordagem) e avaliar as trajetórias de solução. Para alcançar o objetivo proposto, as aeronaves foram modeladas como pontos, a superfície terrestre como plana e o espaço aéreo como bidimensional. O simulador VisSimCEA (Visualizador de Simulações em Controle do Espaço Aéreo), desenvolvido em linguagem Java e contendo as adaptações da OpenSteer, foi concebido para permitir o planejamento e execução dos ensaios nos quais variaram-se os ângulos de apresentação (de 30 a 180), as velocidades (de 100 a 200 Kt) e alguns parâmetros determinantes para alteração das trajetórias de solução. Considerando-se a capacidade de resolução, 100% dos conflitos foram solucionados, para determinada configuração de parâmetros, independentemente dos ângulos de apresentação e das velocidades. Quanto ao desempenho, observadas as reduções de velocidade abaixo de 75% da velocidade de cruzeiro, os algoritmos de resolução mostraram que 60%, do total de 45 ensaios registrados, foram solucionados. O critério de otimização não foi objeto de estudo aprofundado, no entanto, escolheu-se um padrão de comparação, encontrado na literatura como simplificação de um algoritmo em teste pela NASA, para avaliar o grau de otimização obtido pelas trajetórias. As diferenças entre as trajetórias produzidas pelo simulador e as calculadas analiticamente foram de 0,38%. Deduziu-se que o simulador, na fase de protótipo, ao utilizar métodos significativamente distintos dos demais encontrados na literatura, apresentou capacidade e desempenho de solução coerentes com o padrão de comparação utilizado.

Esta tese apresenta uma proposta de metodologia para simulação de Fotodetectores Infravermelhos a Poços Quânticos, empregando-se o programa ATLAS. O ATLAS é um programa comercial, que realiza a simulação das características elétricas, ópticas e térmicas de dispositivos semicondutores. Este trabalho apresentou a simulação das estruturas que fazem parte de um dispositivo monolítico capaz de detectar, simultaneamente, nas faixas do infravermelho próximo (near infrared - NIR), médio (medium-wave infrared - MWIR) e distante (long-wave infrared - LWIR).

Uma solução para um sistema de defesa computadorizado ée o sistema de monitoramento, vigilância, comando e controle C4I2SR. Existem diversos tipos de informação nesse sistema, dentre os quais estão os dados de tráfego aéreo da aviação civil. Estes dados são utilizados pelos diversos centros de controle de tráfego aéreo para coordenar o tráfego de aeronaves em seu espaço aéreo. A comunicação entre os diversos centros ée realizada através de troca de mensagens num formato padrão estabelecido pela ICAO que são utilizadas nos serviços ATS. No desenvolvimento de um sistema C4I2SR ée interessante, primeiramente, desenvolver um simulador C4I2SR para a realização de exercícios táticos e treinamento operacional num cenário simulado. Este trabalho tem por objetivo desenvolver um módulo de simulação de centros de controle de tráfego aéreo para ser incorporado ao simulador de um sistema C4I2SR. Esse módulo ée responsável por simular mensagens de tráfego aéreo civil de diversos centros de controle no formato ATS. Este trabalho consiste no levantamento de requisitos do projeto e na identificação de casos de uso típicos para a proposição de uma arquitetura para o simulador de mensagens ATS. A implementação do simulador ée detalhada e os casos de uso são testados.

The purpose of this work is to develop a preliminary interior design of a regional aircraft considering ergonomic and cost aspects. The use of virtual humans provides a better interpretation of the aircraft interior environment, making possible to simulate movements and passenger comfort aspects. The importance of this study becomes evident through the necessity of the aircraft manufacturer of predicting human behavior during all the flight phases. This text also aims to present the difficulty to accomplish the design requirements and at same time meet the market expectations without oversizing the aircraft. The dissertation is applied to an aircraft (called "Unique") developed in the context of the EMBRAER Engineering Specialization Program (PEE) and includes different features of the aircraft interior environment as: cross section definition, seat configuration and passenger cabin layout. The ergonomics analysis comprises the living space (distance between seats) and oxygen mask accessibility. The used method was RULA tool (available in the Catia V5 package) that evaluate individuals' exposures to limb disorders like postures, forces and muscle activities that have been shown to contribute to Repetitive Strain Injuries (RSIs). A preliminary cost analysis is also presented by comparing a standard (30 pax at 32" seat pitch) and an advanced (28 pax at 30"/36" seat pitch) aircraft interior configuration.

Modelos para a previsão de ruído gerado por motores a jato, como turbofan de alta razão de bypass, são utilizados neste trabalho. Estes modelos, em conjunto com programas computacionais desenvolvidos no ITA, simulam a geração de ruído em cada componente do motor e, então, determinam o ruído total irradiado. Métodos empíricos são utilizados na determinação do nível de pressão sonora para cada banda de 1/3 de oitava, em função da direcionalidade da fonte de ruído e da distância do observador até a fonte. A importância da previsão de ruído gerado por motores aeronáuticos é ressaltada, sobretudo nos critérios que tangem a certificação de aeronaves comerciais. Os componentes principais a serem estudados são: fan/compressor, câmara de combustão, turbina e bocal propulsor (jato simples). Resultados para jatos simples são comparados com dados da literatura e para um motor tipo turbojato novo são obtidos. A simulação de funcionamento do motor completo, para gerar dados do escoamento para o cálculo do ruído, é comentada. Os dados de propriedades do escoamento e de projeto do motor são feitos de modo a obterem as informações necessárias a cada modelo de previsão de ruído. Os modelos utilizados para previsão de ruído de compressor, de câmara de combustão, de turbina e de jato simples são respectivamente NASA TM-195480, SAE ARP-876D, NASA-ANOPP e ESDU Item 98019. Um módulo capaz de calcular o nível de ruído produzido por um motor é incorporado ao programa de simulação numérica de funcionamento de turbinas a gás, sendo capaz de predizer os níveis de ruído em condições de operação fora do ponto de projeto. Espera-se, com isto, obter informações importantes sobre ruído, na fase de projeto do motor e/ou para subsidiar proposições para a sua redução.

A busca por técnicas que permitam aumento da eficiência do desenvolvimento de projetos é fundamental para sobrevivência de qualquer corporação. Neste sentido é proposto o uso de "Model-Based-Design" como forma de reduzir tempo e custo dispendidos no desenvolvimento de sistemas. Este trabalho traz um exemplo de aplicação dos princípios do "Model-Based-Design" no projeto de um controlador de piloto automático, passando pela modelagem da planta, especificação de requisitos, projeto do controlador e verificação e validação do sistema, ilustrando as vantagens obtidas a partir da utilização de modelos no aumento do nível de maturidade dos requisitos.

Os sistemas de comando e controle podem ser definidos como sistemas integrados de doutrinas, procedimentos, estruturas organizacionais, pessoal, equipamentos, instalações e comunicações com o intuito de apoiar os comandantes no comando e controle nas operações e atividades militares. Sistemas de comando e controle apresentam funcionalidades que permitem aos seus operadores obterem eficácia das forças de segurança sob o seu comando, reduzindo a quantidade de material e pessoal necessária para realizar as tarefas e aumentando a probabilidade de êxito nas missões sob sua coordenação. A atualização dinâmica do cenário situacional é muito dependente das tecnologias de comunicação utilizadas nos equipamentos das operações. A grande variedade e complexidade dos equipamentos usados para essa comunicação encarecem o desenvolvimento de soluções nesse campo. Com intuito de reduzir custos e prazos, estudos de simulações e emulações com uso de softwares simuladores têm sido empregados na análise desses sistemas. Contudo, os softwares simuladores de rede conhecidos, como por exemplo, software NCTUns, não abrangem todas as funcionalidades necessárias para simulações desses cenários. Para os sistemas de comando e controle em desenvolvimento pela indústria aeroespacial no país, algumas funcionalidades incluem suporte a configuração dinâmica de qualidade de serviço, redes móveis e do uso de hardware-in-the-loop. O objetivo deste trabalho é, então, estender as funcionalidades do software simulador de redes NCTUns para que seja possível modelar cenários militares, contemplando ainda o uso de equipamentos reais de rede junto ao simulador. Além desse desenvolvimento, foram elaborados também os testes e a validação das extensões.