FEMEC43012-Aula-02-Conceitos Basicos

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Fundamentos de Aeronáutica I 
 
 Aula 2 
 Conceitos Básicos 
 2012 
 
 Prof. Dr. Odenir de Almeida 
 
 Laboratório de Mecânica dos Fluidos 
 UFU – Universidade Federal de Uberlandia 
Conteúdo 
1. Conceitos básicos; 
 
2. Tipos de Aeronaves; 
 
3. Nomenclatura dos componentes de aeronaves (INGLÊS); 
 
4. Nomenclatura Aeronáutica; 
 
 
Conceitos Básicos 
Atmosfera 
 
• Porquê é importante ter conhecimento sobre a atmosfera? 
 
• A atmosfera é a camada de ar que envolve a terra, estendendo-se até 560 
km da superfície; 
• O conhecimento sobre a atmosfera terrestre e fenômenos correlatos é 
necessário para que se possa prever o desempenho das aeronaves em 
diferentes níveis de vôo e em diferentes cenários operacionais, tais como: 
ventos, turbulência, umidade, pressão e temperatura; 
 
 
 
 
Conceitos Básicos 
Estrutura da Atmosfera 
 
• Classificação conforme: 
 
• Composição dos Gases: 
• Homosfera 
• Heterosfera 
 
• Distribuição de Temperatura 
• Troposfera 
• Estratosfera 
• Mesosfera 
• Termosfera 
• Exosfera 
 
Conceitos Básicos 
O conceito de Atmosfera Padrão (Standard Atmosphere) 
 
• Para a aviação, é extremamente importante conhecer a distribuição vertical 
de grandezas como pressão, temperatura, densidade do ar e velocidade do 
som, para fins de calibração de instrumentos, estudos e projetos de 
aeronaves, etc; 
 
• A atmosfera real nunca é constante e para reproduzí-la, um modelo teórico 
chamado de atmosfera padrão foi construído, buscando aproximar-se das 
características médias da atmosfera real. Esse modelo assume: 
 
• O ar é um gás perfeito que está em repouso em relação à terra (sem 
ventos ou turbulência) e não possui poeira, umidade, vapor d`água; 
• A aceleração da gravidade não muda com a altitude; 
 
• O modelo mais utilizado é o definido na US Standard Atmosphere, conhecido 
como ISA (International Standard Atmosphere), desenvolvido a partir do 
modelo ICAO (International Civil Aircraft Organization) e se baseia nas 
seguintes condições ao nível do mar: 
Conceitos Básicos 
O conceito de Atmosfera Padrão (Standard Atmosphere) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O que representa uma condição ISA+20°C? 
 
• Pressão, temperatura e humidade tem uma grande influência no 
desempenho de uma aeronave, devido ao seu efeito na densidade do ar; 
 
Conceitos Básicos 
Mapas da Atmosfera Padrão (Standard Atmosphere) 
 
 
 
 
 
Conceitos Básicos 
3 Leis do Movimento de Isaac Newton 
 
Primeira lei de Newton: 
 
Um corpo em repouso tende a permanecer em repouso. Um corpo em 
movimento tende a permanecer em movimento com uma mesma velocidade e 
mesma direção; 
 
Isto quer dizer que, na natureza, nada começa-se a se mover ou pára se não há 
a existência de uma força externa atuando sobre o corpo; 
 
Uma aeronave parada na pista permanecerá parada até que uma força 
suficientemente grande seja aplicada para vencer a inércia e retirar o corpo da 
situação de repouso; 
 
Quando a aeronave está em movimento, a mesma está sujeita a várias outras 
forças. Essas forças podem se somar ao movimento, retardar o movimento ou 
“forçar” a aeronave a mudar de direção. 
Conceitos Básicos 
3 Leis do Movimento de Isaac Newton 
 
Segunda lei de Newton: 
 
Quando um corpo está sujeito a ação de uma força constante, a aceleração 
resultante é inversamente proporcional a massa do corpo e é diretamente 
proporcional a força aplicada; 
 
Terceira lei de Newton: 
 
Sempre que um corpo exerce uma força sobre outro, o segundo corpo também 
exercerá uma força no primeiro. Essa força será de igual magnitude, na mesma 
direção, porém com sentido contrário. 
 
Numa aeronave, a hélice move-se e empurra o ar para trás. 
Consequentemente, o ar empurra a hélice (e desta forma a aeronave) no 
sentido contrário – para frente. O mesmo princípio se aplica para uma aeronave 
a jato. 
Conceitos Básicos 
Aerostática 
 
Se um balão é inflado com um gás menos denso do que o ar que o envolve, ele 
desloca uma massa de ar maior do que seu próprio peso. Como resultado, ele 
sobe. Essa é uma condição estática. Quando o fluido deslocado é o ar, a 
sustentação é produzida por aerostática; 
 
Aerodinâmica 
 
É o ramo da física que estuda os fenômenos que acompanham todo o 
movimento relativo entre um corpo e o ar que o envolve. Ela determina a 
relação entre a forma e o equilíbrio dinâmico de determinado corpo sob a ação 
deste movimento relativo. O corpo pode estar parado e o ar em movimento ou 
pode deslocar-se no ar imóvel ou em movimento; 
 
O avião voa porque forças aerodinâmicas o sustentam no ar e, por isso, o 
conhecimento dos princípios aerodinâmicos envolvidos é muito importante; 
Conceitos Básicos 
Algumas definições aerodinâmicas: 
 
Perfil ou formato aerodinâmico 
 
Qual destes corpos apresenta um perfil ou formato aerodinâmico? 
Porquê? 
Conceitos Básicos 
Algumas definições aerodinâmicas: 
 
Perfil ou formato aerodinâmico 
 
Analisando o comportamento do escoamento ao redor da placa plana, verifica-
se que o fluxo, ao ser desviado pela placa, não consegue voltar a seguir como 
antes de encontrá-la, transformando-se numa grande esteira de fluxo de ar 
turbulento; 
 
Essa esteira está relacionada com um grande arrasto, isto é, uma grande força 
que empurra a placa na mesma direção e sentido do fluxo de ar. 
 
Conceitos Básicos 
Algumas definições aerodinâmicas: 
 
Perfil ou formato aerodinâmico 
 
Agora, observando o comportamento do ar ao redor do cilindro de diâmetro “d”, 
percebe-se que, ainda, há a formação de uma esteira de fluxo turbulento atrás 
do corpo, porém esta se apresenta menor do que o caso da placa plana e, 
portanto, o arrasto é menor. 
Conceitos Básicos 
Algumas definições aerodinâmicas: 
 
Perfil ou formato aerodinâmico 
 
Ao redor do terceiro corpo, o ar escoa suavemente e se transforma em uma 
pequena esteira de fluxo turbulento, muito atrás dele. Em comparação com a 
dos outros corpos anteriores, a esteira do último corpo é muito menor e pode 
ser praticamente desprezada. Como consequência, o arrasto gerado é mínimo. 
O perfil representado por esse corpo é chamado perfil aerodinâmico. 
 
 
 
 
 
 
O mesmo resultado pode ser obtido, se, ao invés de um fluxo de ar, os corpos 
estivessem se deslocando em relação ao ar parado. O fluxo de ar aparente, 
resultante do movimento dos corpos, é chamado de vento relativo. 
 
 
Conceitos Básicos 
Algumas definições aerodinâmicas: 
 
Perfil ou formato aerodinâmico 
 
Pode-se concluir que o perfil ou 
formato aerodinâmico é aquele que 
apresenta o menor arrasto, isto é, 
menor resistência do ar ao seu 
movimento. 
 
Ao cortar uma asa de uma aeronave 
no sentido transversal, verifica-se que 
a seção resultante tem a forma de um 
perfil aerodinâmico: 
 
Conceitos Básicos 
Algumas definições aerodinâmicas: 
 
Aerofólio 
 
É qualquer superfície projetada para obter uma reação útil ou sustentação 
quando um fluxo de ar passa através dela. 
A vista em corte de uma asa é chamada de secção de um aerofólio. Sua 
forma aerodinâmica tem máxima espessura em um ponto próximo a um terço 
da distância a partir do bordo de ataque. A linha da corda ou a que une o bordo 
de ataque ao de fuga poderá ou não passar pelo centro da secção do aerofólio. 
Se as curvaturas superiores e inferiores forem exatamente iguais, um formato 
usado em muitos rotores de helicópteros, o aerofólio é chamado de simétrico. 
Porém, se a linha da corda não passar pelo centro da secção, ele é chamado de 
aerofólio assimétrico. 
Conceitos Básicos 
Algumas definições aerodinâmicas: 
 
Seção de um Aerofólio 
Centenas de tipos (seções) de aerofólios têm sido utilizados em asas de aviões 
e rotores de helicópteros. Eles têm, essencialmente, a forma mostrada na 
figura. Porém, pequenas diferenças no seu formato produzem diversas 
características de vôo. As superfícies de comando devôo como os ailerons, 
flapes e spoilers, alteram a forma da secção, mudando a sustentação 
produzida. Terminologia de um aerofólio: 
Cambra = arqueamento 
espessura 
espessura 
Conceitos Básicos 
Algumas definições aerodinâmicas: 
 
Ângulo de Ataque 
 
É o ângulo com o qual o aerofólio vai de “encontro ao ar”. Considerado um dos 
mais importantes aspectos da produção de sustentação pode ser definido como 
o ângulo formado entre a corda do aerofólio e o vento relativo. O ângulo de 
ataque é sempre baseado na direção do vôo, não em relação ao solo. 
Tipos de Aeronaves 
Aeronaves 
 
 
Tipos de Aeronaves 
Aeronaves 
 
 
Tipos de Aeronaves 
Aeronaves 
 
 
Tipos de Aeronaves 
Aeronaves 
 
 
Tipos de Aeronaves 
Aeronaves 
 
• Balões e Dirigíveis: 
 
http://nymag.com/images/2/daily/food/07/05/31_zeppelin_lg.jpg 
Tipos de Aeronaves 
Aeronaves 
 
• Anfíbias e “botes voadores”: 
 
N48CJ-Experimental 
PBY Catalina 
Tipos de Aeronaves 
Aeronaves 
 
• Planadores: 
 
Embraer Urupema 
Tipos de Aeronaves 
Aeronaves 
 
• Helicópteros: 
 
Helibrás – UH12 Esquilo 
EC-155 Eurocopter 
Tipos de Aeronaves 
Aeronaves 
 
• Decolagem Vertical: 
 
Vertol VZ-2 M76 CV22 Osprey VTOL 
Tipos de Aeronaves 
Aeronaves 
 
• Cargueiras: 
 
Tipos de Aeronaves 
Aeronaves 
 
• Asas Voadoras: 
 
Northrop-1929 Flying Wing F-117 Stealth 
Tipos de Aeronaves 
Aeronaves 
 
• Aeronaves não-tripuladas (UAV): 
 
Northrop-Grumman-RQ-4B 
VANT – FAB (Hermes 450) 
Tipos de Aeronaves 
Aeronaves 
 
• Russian Airplanes 
 
Material 
Adicional 
Nomenclatura 
Nomenclatura dos componentes de aeronaves 
 
 
Leme 
Estabilizador vertical Estabilizador 
horizontal Aileron esquerdo 
Aileron direito 
fuselagem 
Profundor 
Asa direita 
Asa esquerda 
Longarina da asa 
Trem de 
pouso 
principal 
Trem de pouso do nariz ou 
auxiliar 
Flapes 
Nomenclatura 
Nomenclatura dos componentes de aeronaves - Detalhes 
 
 
Flaps 
winglets 
Tailcone 
Engine 
cockpit Cabine 
motores 
Cone de cauda 
slats 
Nomenclatura 
Nomenclatura dos componentes de aeronaves - Detalhes 
 
 
Estabilizador 
horizontal 
Profundor 
Vertical 
stabilizer 
Estabilizador 
vertical Estabilizador 
Compensador 
Nomenclatura 
Nomenclatura dos componentes de aeronaves - Detalhes 
 
 Bordo de fuga 
Bordo de ataque 
Aerofólio 
Asa 
Nomenclatura 
Nomenclatura dos componentes de aeronaves - Detalhes 
 
 
Main gear actuator 
Atuador principal 
Side Strut 
Estrutura lateral 
Main strut (leg) 
Estrutura principal 
Axis 
Eixo 
Tyre 
Pneu 
Nomenclatura 
Nomenclatura dos componentes de aeronaves - Detalhes 
 
 Reversor 
Pilone 
Bocal de Exaustão 
Reversor 
Capô do Fan 
Capô de Entrada 
Capô do Fan 
Nacele 
Nomenclatura 
Eixos de Controle 
 
 
Eixo de guinada 
Eixo de rolagem 
Eixo de arfagem 
Nomenclatura 
Eixos de Controle – Princípio de operação 
 
Rolagem: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A rolagem é feita com o uso de qual dispositivo de controle? 
 
 
Nomenclatura 
Eixos de Controle – Princípio de operação 
 
Arfagem: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A arfagem é feita com o uso de qual dispositivo de controle? 
 
 
Nomenclatura 
Eixos de Controle – Princípio de operação 
 
Guinada: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A guinada é feita com o uso de qual dispositivo de controle? 
 
 
Referências 
O presente material foi baseado nas seguintes referências: 
 
1. Soban, Danielle, Apostila AE3310 Performance, Georgia Institute of 
Technology, 2002. 
 
2. Gouvea, R. P., FAMAER Familiarização Aeronáutica, Manual de Treinamento 
– Embraer, 2006. 
 
3. FAA-H-8083-25, Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge, US 
Department of Transportation, 2003. 
 
4. Anderson, D.F., Eberhardt, S., Understanding Flight, McGraw-Hill 
Companies, 2001.