During the aircraft certification process, it is necessary to guarantee the design, integration and installation for safety by showing compliance with the certification and safety requirements. In order to be granted with the Type Certification for that specific aircraft in development, the applicant must go through the certification regulations, and demonstrate compliance for every requirement stated in the RBHA/FAR/JAR 25 regulation. The means of compliance for every single requirement shall be defined in the early stage of the aircraft designing process and structured in a format of a "compliance check list". The primary intent of this process is to follow the aircraft design and development phases and check that all safety and certification requirements are met. Also the methods of compliance (design review / drawing, analysis, flight tests, ground tests, lab tests, qualification tests, simulations, inspections, similarities) are assigned, as part of this means of compliance process and these are to get early commitment of acceptability of the way that the aircraft is designed and developed from the certification authorities. The intent of this report is to describe a certification tool that supports the aircraft propulsion system design and development by defining an acceptable means of compliance to the RBHA/FAR/JAR 25 regulation - Subpart E, based on a generic aircraft with high-bypass turbofan installed engines (twin). Some historical service accidents summaries caused by propulsion system malfunctions and failures are reported within this document in order to highlight the importance of the accomplishment of this certification process. Many of these accidents records were used to improve the inadequate and past old requirements and replacing/revising to the new ones to minimize the hazard level of the airplane. During the aircraft certification process, it is necessary to guarantee the safety through accomplishing the requirements. Therefore, the regulations authorities and the applicant do the technical work of demonstrating compliance to the requirements in the certification basis for the project, which project is managed in accordance with the Project Specific Certification Plan.

Este trabalho descreve a metodologia a ser utilizada durante a concepção de um sistema de partida pneumático para equipar uma aeronave que utiliza motores turbofan, a teoria envolvida, quais os parâmetros a serem considerados no início e durante o desenvolvimento, especificação do sistema e seus equipamentos, considerações e exigências de sistema visando garantir a sua certificação e finalizando, apresentamos um projeto de um sistema de partida de uma aeronave regional, que aplica toda teoria apresentada anteriormente.

Aeronaves comerciais e corporativas, apesar de bastante semelhantes e algumas vezes possuírem a mesma plataforma básica, têm requisitos e perfis de operação bastante diferentes. Enquanto uma aeronave regional opera executando vários ciclos diários e as principais preocupações dos operadores desse tipo de avião são com a despachabilidade, manutenção e custo operacional, a operação de uma aeronave corporativa apresenta poucos ciclos e a grande preocupação do operador ée com o desempenho, principalmente velocidade e alcance. Essa diferença de perfil traz diferenças de requisitos de mercado para as duas aeronaves. Quando uma aeronave ée concebida para atender aos requisitos de transporte regional, a sua adaptação para o mercado corporativo pode não ser tão simples. Capacidade de voar grandes distâncias, adaptabilidade a diversos cenários de operação e condições de desempenho mais severas que as de uma aeronave comercial são os grandes desafios nesse processo. Aqui são analisados esses aspectos devido a substituição do motor, inicialmente selecionado para a aplicação comercial por um novo modelo, proposto melhorar o desempenho da aeronave para aplicação corporativa sem afetar aspectos de segurança e econômicos da aeronave. Os aspectos abordados são: tração disponível, comprimento de pista de decolagem, desempenho em subida, desempenho em cruzeiro, consumo de combustível e alcance. Após a análise do desempenho da aeronave sob cada um desses aspectos, a proposta de remotorização da aeronave deve ser aprovada ou recusada.

Aeronaves comerciais devem ter seu sistema propulsivo certificado para aeronavegabilidade contínua segundo as normais legais do país onde se pretende operar. Para atingir esta certificação, a aeronave deve passar por extensa campanha de ensaios de modo a demonstrar estar em conformidade com estas normas. Este trabalho apresenta os requisitos para a certificação do sistema propulsivo de uma aeronave comercial segundo a "Federal Aviation Administration" (FAA) e um roteiro detalhado dos ensaios necessários para comprovação de conformidade com estes requisitos. Os resultados de um estudo de caso onde estes ensaios são aplicados ao caso da certificação de instalação de um novo sistema propulsivo de maior empuxo em uma aeronave já certificada são também discutidos.

O presente trabalho consiste na avaliação de um simulador genérico de motores aeronáuticos, utilizando para isso dados de motores conhecidos. Desta forma, visa-se a reprodução dos resultados de um simulador de desempenho de motores de um determinado motor comercial utilizando dados de domínio público. Este trabalho compara os resultados obtidos através do simulador de desempenho genérico com os dados conhecidos de dois motores: o motor CF34-8E e o motor AE3001-A1E. O desempenho dos 2 motores estimado pelo simulador genérico será comparado com o desempenho real dos motores para um determinado envelope de operação dos motores. Os parâmetros de desempenho comparados são tração e consumo de combustível. Baseado nos resultados, este estudo irá propor melhorias para a calibração e ajuste dos parâmetros de saída gerados pelo programa, visando minimizar o erro de desempenho estimado pelo simulador genérico.

Esta dissertação tem como objetivo principal realizar o projeto conceitual de um novo motor turbofan, a partir dos requisitos propostos para uma aeronave executiva de alto desempenho. De forma paralela, apresenta uma metodologia para o projeto conceitual de motores turbofan. A aeronave em estudo possui grande alcance e grande velocidade de cruzeiro e assim, o trabalho apresentado visa minimizar as dimensões físicas e o consumo específico do motor. A partir da recepção e interpretação dos requisitos, as principais variáveis do ciclo termodinâmico do motor, nominalmente a temperatura máxima da câmara de combustão, a razão de passagem, a razão de pressão do fan e a razão de pressão do compressor deste motor, são avaliadas através de análises paramétricas e um ou mais ciclos que atendam aos requisitos de consumo específico máximo são escolhidos. Na sequência, a vazão mássica de ar do motor necessária para o cumprimento dos requisitos de tração e as perdas em tração e consumo específico, resultantes da instalação deste motor na aeronave proposta, são calculadas. Por fim, um motor conceito é obtido e seus diagramas de tração máxima, consumo e tração específicas, vazão mássica máxima de ar e desempenho em condição de cruzeiro são apresentados. O trabalho faz uso extensivo das rotinas computacionais ONx e AEDsys, disponíveis em uma das referências bibliográficas, para facilitar o cálculo do desempenho do ciclo termodinâmico em seu ponto de projeto e fora deste.

A importância de se desenvolver aeronaves com baixos níveis de ruído interno e externo já é uma cultura generalizada na comunidade aeronáutica e de aviação. Aeronaves ruidosas podem ser simplesmente banidas de operar em determinados aeroportos ou pagar taxas maiores para poder operar em vários outros. Neste contexto, para auxiliar o projeto de aeronaves menos ruidosas, o presente trabalho ocupa-se com o desenvolvimento de uma ferramenta numérica para estimação de ruído externo gerado por motores turbofan instalados em aeronaves. Um código computacional foi desenvolvido seguindo a metodologia de alguns relatórios NASA TM-X para fornecer uma estimativa de ruído em volta da aeronave em distâncias desejadas pelo usuário. Cada relatório aborda um componente específico do motor, a saber, entrada de ar, câmara de combustão, turbina e bocal de exaustão. O código foi implantado na plataforma MATLAB visando à integração com rotinas de projeto e otimização já existentes, escritas nesta linguagem. O código foi validado com uma comparação com a metodologia ESDU e com um trabalho semelhante desenvolvido na Universidade de Berlin, e suas aplicações em projeto de aeronave são exemplificadas e discutidas no presente trabalho.

Methods that might be considered for in-flight thrust determination (IFTD) and uncertainty analysis for turbofan engines are presented. From four IFTD methods presented here, three are standard in the aircraft industry and are documented in SAE AIR 1703, and the Residual Error Method; the fourth method is the author's alternative proposal. The document includes also full uncertainty analysis assessment as per SAE AIR 1678 . This document is intended also to provide appropriate background information to gain a perspective of the major aspects and processes that might be used for the determination of in-flight thrust and its uncertainty. An application to a specific program is presented, which is a case study that illustrates the practices and results for determination of in-flight thrust for a modern turbofan engine.

O objetivo deste trabalho é realizar a determinação de emissões de HC (Hidrocarbonetos), CO (Monóxidos de Carbono) e NOX (Óxidos de Nitrogênio) em motores aeronáuticos do tipo turbofan e turbofan de mistura interna por meio de modelos termodinâmicos. Os modelos utilizados neste trabalho se baseiam em um método que depende somente da temperatura e pressão na entrada da câmara de combustão (T3 e P3). Este estudo relaciona os parâmetros dos motores aeronáuticos, como a razão de pressão, a razão de passagem e a tração de decolagem, ou tração nominal, aos índices de emissões de HC, CO e NOX na fase de decolagem. Adicionalmente, os resultados obtidos são analisados e interpretados por meio de comparações entre as curvas de tendência obtidas pelo método teórico e as curvas obtidas a partir de dados experimentais oriundos de ensaios realizados em motores aeronáuticos que são disponibilizados pela ICAO ("International Civil Aviation Organization", da língua inglesa). Por fim, o estudo demonstra que é possível utilizar os modelos termodinâmicos, vastamente utilizados durante a fase de projeto de motores aeronáuticos, para determinar os índices de emissões de HC, CO e NOX para a fase de decolagem como uma primeira aproximação e para se observar tendências qualitativas. Dessa forma, a correta utilização dos dados obtidos neste trabalho pode ajudar a determinar os índices de emissões durante a fase de projeto de aeronaves e, conseqüentemente, ajudar a minimizar as emissões em uma das fases de vôo que é considerada crítica.

Most fighters use the convergent-divergent nozzle configuration to accelerate into the supersonic realm. This nozzle configuration greatly increases the thrust potential of the aircraft compared to the simpler convergent nozzle. The nozzle design is not only crucial for thrust, but also for the drag since the afterbody drag can be as high as 15% of the total. Engine manufacturers optimize the engine and the nozzle configurations for the uninstalled conditions, but these may not be optimal when the engine is installed in the aircraft. The purpose of this study is to develop a methodology to optimize axisymmetric nozzle settings in order to maximize the net thrust. This was accomplished by combining both simulations of thrust and drag. The thrust model was created in an engine performance tool, called EVA, with the installed engine performance of a low bypass turbofan jet engine at maximum afterburner power setting. The drag model was created with CFD, where the mesh was built in ICEM Mesh and the simulations were run with the CFD solver M-Edge. Five Mach numbers in the range from 0.6 to 1.6 were simulated at an altitude of 12 km. The results showed that the afterbody drag generally decreased when increasing jet pressure ratio at both subsonic and supersonic velocities. At subsonic conditions, increasing nozzle area ratio for underexpanded nozzles would decrease the drag. Increasing nozzle area ratio for fully expanded or overexpanded nozzles would instead increase the drag to an intermediate point from where it would decrease. At supersonic condition, increasing nozzle area ratio would generally cause reduction in drag for all cases. The optimization showed that a net thrust increase of 0.02% to 0.09% could be gained for subsonic conditions while the supersonic optimization had negligible gain in thrust.