Conhecimentos Gerais de Aeronaves CGA

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<p>Bloco 4</p><p>Conhecimentos Gerais de Aeronaves Bloco 4</p><p>Robson Izoton, 2023 1</p><p>SUMÁRIO</p><p>Conceitos Físicos .................................................................................................................. 2</p><p>Aeronaves .............................................................................................................................. 3</p><p>Aviões ..................................................................................................................................... 4</p><p>Eixos e Movimentos .............................................................................................................. 5</p><p>Estrutura ................................................................................................................................. 5</p><p>ASA ..................................................................................................................................................................... 5</p><p>DISPOSITIVOS HIPERSUSTENTADORES ...................................................................................................... 6</p><p>MOTOR .............................................................................................................................................................. 6</p><p>HÉLICES ............................................................................................................................................................ 7</p><p>Princípios de Aerodinâmica .................................................................................................. 7</p><p>Forças sobre o Avião ............................................................................................................. 7</p><p>Peso e Balanceamento .......................................................................................................... 8</p><p>Conhecimentos Gerais de Aeronaves Bloco 4</p><p>Robson Izoton, 2023 2</p><p>Conhecimentos Gerais de Aeronaves</p><p>Conceitos Físicos</p><p>Os conceitos abaixo apresentados são base para entender a estrutura e funcionamento das</p><p>partes de um avião.</p><p>Velocidade: distância percorrida em dado intervalo de tempo; geralmente expressa</p><p>em km/h, mph e, na aviação, em Kt (nós) – um nó equivale a 1 NM/h.</p><p>Velocidade relativa: a medida de velocidade só faz sentido quando se comparam</p><p>dois corpos; por exemplo, um avião que, a 600 km/h, percorre uma trajetória paralela</p><p>à de um carro, a 100 km/h, ambos em relação ao solo, tem uma velocidade de 500</p><p>km/h em relação ao carro.</p><p>Aceleração: variação da velocidade em dado intervalo de tempo; a aceleração que</p><p>a força da gravidade causa na Terra é de aproximadamente 9,81 m/s², ou seja, a</p><p>cada segundo, a tendência da velocidade é aumentar 9,81 m/s.</p><p>Massa: quantidade de matéria de um corpo, medida de inércia, ou seja, o quanto ele</p><p>resiste a mudanças no seu estado de movimento; é dada em kg.</p><p>Força: grandeza vetorial obtida pelo produto da massa pela aceleração e medida</p><p>em kgf (quilograma força) ou N (newton).</p><p>Vetores: representações gráficas que facilitam o entendimento do comportamento</p><p>de fenômenos físicos; em uma ilustração, indicam a direção e o sentido das</p><p>grandezas; velocidade, aceleração, força e torque são exemplos de grandezas</p><p>vetoriais.</p><p>Peso: força da atração gravitacional, logo, varia conforme a massa ao qual o corpo</p><p>é atraído.</p><p>Trabalho: produto da força pelo deslocamento.</p><p>Potência: trabalho realizado em dado intervalo de tempo, mas também é</p><p>numericamente igual ao produto da força pela velocidade.</p><p>Conhecimentos Gerais de Aeronaves Bloco 4</p><p>Robson Izoton, 2023 3</p><p>Energia: capacidade de gerar trabalho em um sistema, podendo ser transformada</p><p>entre suas diversas manifestações, como a energia potencial gravitacional, que na</p><p>queda de um corpo, converte-se em energia cinética.</p><p>Densidade: quantidade de matéria por volume; essa relação é inversamente</p><p>proporcional, ou seja, quando um gás é comprimido, sua densidade aumenta.</p><p>Pressão estática e dinâmica: a pressão – força por área – pode assumir duas</p><p>formas: estática – exercida por um fluido em corpos estáticos em relação a este – ou</p><p>dinâmica – surge com o movimento relativo entre corpos e um fluido.</p><p>Vento Relativo: criado a partir do movimento relativo de corpos, está diretamente</p><p>ligado à velocidade e à pressão dinâmica.</p><p>Momento Angular ou Torque: agente que gera rotação de um corpo sobre seu eixo;</p><p>é diretamente proporcional à força e à distância do CG à qual ela é aplicada.</p><p>Atmosfera: Camada de gases que circunda a Terra e está em constante modificação</p><p>conforme as condições de temperatura, pressão, umidade e outras. A composição</p><p>da troposfera – camada mais próxima à crosta – é de aproximadamente 78% de N2</p><p>21% de O2 e 1% de outros gases.</p><p>Aeronaves</p><p>As aeronaves, equipamentos manobráveis em voo que transportam carga e/ou passageiros</p><p>são classificadas em dois grandes grupos, com subgrupos conforme o esquema abaixo:</p><p>Aeróstatos</p><p>Balões</p><p>Cativos Livres</p><p>Dirigíveis</p><p>Rígidos</p><p>Não</p><p>Rígidos</p><p>Aeródinos</p><p>Ornitópteros Helicópteros Planadores Aviões</p><p>Conhecimentos Gerais de Aeronaves Bloco 4</p><p>Robson Izoton, 2023 4</p><p>Aviões</p><p>Tomando por base o Embraer E195-E2, a figura abaixo mostra partes importantes de um</p><p>avião, sendo ainda admitidos termos sinônimos não exibidos:</p><p>Os aviões possuem diversas classificações em alguns critérios, conforme o quadro abaixo:</p><p>Critério</p><p>Plano de asas monoplano biplano triplano multiplano</p><p>Posição das asas baixa média alta parassol</p><p>Fixação das asas cantiléver semicantiléver</p><p>Fuselagem tubular monocoque semimonocoque</p><p>Empenagem convencional média tipo T tipo V dupla</p><p>Nº de motores monomotor bimotor trimotor quadrimotor multimotor</p><p>Posição do trem de pouso convencional triciclo</p><p>Retração do trem de pouso convencional retrátil semiescamoteável escamoteável</p><p>Superfície de decolagem litoplano</p><p>hidroplano:</p><p>– aerobote</p><p>– hidroavião</p><p>anfíbio</p><p>Nº de lugares monoplace biplace multiplace</p><p>Conhecimentos Gerais de Aeronaves Bloco 4</p><p>Robson Izoton, 2023 5</p><p>Eixos e Movimentos</p><p>Durante o voo, as superfícies de controle são responsáveis pelos movimentos do avião.</p><p>O quadro abaixo agrega a informação da figura acima e relaciona as superfícies e controles</p><p>do piloto:</p><p>EIXO MOVIMENTO SUPERFÍCIE DE CONTROLE CONTROLE DO PILOTO</p><p>LONGITUDINAL ROLAGEM AILERON MANCHE LATERAL</p><p>LATERAL</p><p>ARFAGEM</p><p>(CABRAR / PICAR)</p><p>LEME DE PROFUNDIDADE</p><p>(PROFUNDOR)</p><p>MANCHE LOGITUDINAL</p><p>VERTICAL GUINADA LEME DE DIREÇÃO PEDAIS</p><p>Os compensadores são superfícies secundárias no bordo de fuga de uma superfície</p><p>primária e corrigem pequenas tendências de voo.</p><p>Estrutura</p><p>Seguem comentários sobre a</p><p>asa e seus dispositivos, o motor</p><p>e as hélices.</p><p>ASA</p><p>A asa tem uma estrutura</p><p>interna composta de longarinas</p><p>– partes principais que ligam a</p><p>asa à fuselagem – e nervuras –</p><p>dão o formato ao aerofólio.</p><p>Conhecimentos Gerais de Aeronaves Bloco 4</p><p>Robson Izoton, 2023 6</p><p>O revestimento das asas pode ser de tela, madeira ou alumínio, sendo este o mais</p><p>comum.</p><p>DISPOSITIVOS HIPERSUSTENTADORES</p><p>Flaps: aumentam a sustentação (função primária) e atuam como freios</p><p>aerodinâmicos (função secundária). Quando no bordo de ataque, são chamados</p><p>slats; no bordo de fuga, há quatro tipos principais: simples, ventral, com fenda, e</p><p>fowler.</p><p>Slots: fendas que permitem maiores ângulos de ataque e menor velocidade de estol.</p><p>Spoilers: destroem a sustentação (função primária) e atuam como freios</p><p>aerodinâmicos (função secundária).</p><p>A ativação desses componentes se dá, em aeronaves modernas, por um sistema hidráulico,</p><p>enquanto o sistema pneumático regula a pressurização e qualidade de ar na cabine.</p><p>Ao lado, são mostrados alguns traçados</p><p>importantes para compreender as relações</p><p>aerodinâmicas em aviões; dentre</p><p>eles, a</p><p>corda tem destaque pois se altera durante o</p><p>voo e permite as manobras necessárias. Diferencie corda de envergadura; a primeira é</p><p>distância entre os bordos de ataque e fuga enquanto a outra é a distância entre as pontas das</p><p>asas.</p><p>O quadro abaixo mostra alguns ângulos relativos às asas e suas definições:</p><p>Ângulo Definição</p><p>ângulo de incidência ângulo entre a corda e o eixo longitudinal</p><p>ângulo de ataque ângulo entre a corda e o vento relativo, varia em voo</p><p>diedro ângulo entre o plano da asa e o plano horizontal (eixo lateral)</p><p>enflexamento ângulo entre o bordo de ataque e o eixo lateral</p><p>MOTOR</p><p>Responsável pelo deslocamento do avião, converte energia térmica em trabalho. Na</p><p>aviação podem ser do tipo convencional ou a reação.</p><p>Convencional: motores basicamente compostos de cilindros acoplados a um eixo</p><p>que geram trabalho em quatro tempos: admissão, compressão, explosão (motor),</p><p>expulsão; o movimento resultante faz girar um conjunto de hélices.</p><p>Conhecimentos Gerais de Aeronaves Bloco 4</p><p>Robson Izoton, 2023 7</p><p>A Reação: esses reatores compõem-se de um compressor, uma câmara de</p><p>combustão e uma turbina; o escapamento dos gases executa o trabalho para mover</p><p>o avião. Subdivide-se essa classe em três:</p><p>o turbo jato – toda a tração vem do escapamento dos gases;</p><p>o turboélice – a reação gira um conjunto de hélices que responde por 90 a 95% da</p><p>tração;</p><p>o tubo fan – mais eficiente que o jato puro, tem até 75% da tração produzida pelo</p><p>ar que passa em volta do motor.</p><p>HÉLICES</p><p>Responsáveis por mover o avião, as</p><p>hélices podem assumir diferentes posições</p><p>(passos) conforme a necessidade, conforme</p><p>a figura ao lado. À esquerda, o passo trator</p><p>(ângulo da pá positivo), produz tração</p><p>positiva; ao meio, o passo reverso (ângulo negativo), causa tração negativa; à direita, o passo</p><p>bandeira (ângulo nulo), utilizado em pane do motor para reduzir o arrasto da hélice.</p><p>Princípios de Aerodinâmica</p><p>Daniel Bernoulli, no século XVIII estabeleceu as bases da hidro e aerodinâmica com seu</p><p>teorema, em que a velocidade de um fluido é inversamente proporcional à pressão exercida</p><p>por ele, fato demonstrado pelo experimento do tubo de Venturi. O que ocorre em uma asa não</p><p>é diferente; o ar que passa sob a asa tem uma velocidade relativa maior que o ar que percorre</p><p>o extradorso, criando uma área de alta pressão por baixo, gerando sustentação e levando o</p><p>avião para cima.</p><p>Forças sobre o Avião</p><p>De forma simplificada, as quatro</p><p>principais forças que atuam no avião</p><p>são o empuxo (thrust), arrasto (drag),</p><p>sustentação (lift) e peso (weight). A</p><p>relação entre a sustentação e o peso</p><p>do avião é chamada de fator de</p><p>carga.</p><p>Conhecimentos Gerais de Aeronaves Bloco 4</p><p>Robson Izoton, 2023 8</p><p>Há outras forças que dificultam a estabilidade e as manobras de um avião:</p><p>Arrasto Induzido: ocorre na ponta das asas e é reduzido por winglets.</p><p>Arrasto Parasita: originado de todos os elementos que não produzem sustentação.</p><p>Efeito Solo: zona de alta pressão que se forma no intradorso quando o avião está</p><p>perto do solo e dificulta seu pouso.</p><p>Peso e Balanceamento</p><p>Para que o avião voe com segurança, as cargas, que geram torque sobre ele devem estar</p><p>equilibradas e o CG (centro de gravidade) deverá estar dentro de limites determinados pelo</p><p>fabricante da aeronave.</p>