Conceitos Básicos de Aeronaves

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<p>Conhecimentos Básicos de</p><p>Aeronaves de Asas Fixas e Rotativas</p><p>Física da Atmosfera</p><p>Conceito de Pressão</p><p>Física da Atmosfera – Pressão Atmosférica</p><p>Pressão Atmosférica</p><p>É a pressão que o ar da atmosfera exerce sobre a</p><p>superfície do planeta. Essa pressão pode mudar de</p><p>acordo com a variação de altitude, ou seja, quanto</p><p>maior a altitude menor a pressão e,</p><p>consequentemente, quanto menor a altitude maior</p><p>a pressão exercida pelo ar na superfície terrestre.</p><p>Atmosférica Padrão Internacional</p><p>(ISA)</p><p>Atmosfera definida internacionalmente como International</p><p>Standard Atmosphere ou ICAO Standard Atmosphere - ISA,</p><p>adotada pela OACI.</p><p>É definida por temperatura média ao nível do mar</p><p>equivalente a 15°C, pressão na superfície de 1.013,25</p><p>milibares, ou 760 milímetros de mercúrio e redução de</p><p>temperatura igual a 0,65°C, a cada 100 metros, até 11</p><p>quilômetros de altitude.</p><p>Física da Atmosfera – Pressão Atmosférica</p><p>Atmosférica Padrão</p><p>Internacional (ISA)</p><p>Altitude-pressão</p><p>A altitude-pressão é a altura acima de um plano de</p><p>referência padrão (SDP - standard datum plane), que é um</p><p>nível teórico onde o peso da atmosfera é de 29,92"Hg</p><p>(1.013,2 mb) medido por um barômetro. Um altímetro é</p><p>essencialmente um barômetro sensível calibrado para</p><p>indicar a altitude na atmosfera padrão.</p><p>Altitude-pressão</p><p>Se o altímetro está definido para 29,92"Hg SDP, a</p><p>altitude indicada é a altitude-pressão. Sendo</p><p>importante parâmetro base para determinar o</p><p>desempenho da aeronave, bem como para atribuir</p><p>níveis de voo quando operando a partir de 18.000</p><p>pés.</p><p>Altitude-densidade</p><p>SDP (standard datum plane) é uma altitude de pressão teórica, mas as aeronaves operam em uma</p><p>atmosfera não padrão e o termo altitude-densidade é usado para correlacionar o desempenho</p><p>aerodinâmico na atmosfera não padrão. A altitude-densidade é a distância vertical acima do nível</p><p>do mar na atmosfera padrão (ISA) na qual uma determinada densidade pode ser encontrada. A</p><p>densidade do ar tem efeitos significativos no desempenho da aeronave porque à medida que o ar</p><p>se torna menos denso, reduz:</p><p>✓ Potência, porque o motor absorve menos ar;</p><p>✓ Empuxo, porque uma hélice é menos eficiente em ar rarefeito; e</p><p>✓ Sustentação, porque o ar rarefeito exerce menos força nos aerofólios.</p><p>Altitude-densidade</p><p>A altitude-densidade é a altitude-pressão corrigida para temperatura fora do padrão. À medida</p><p>que a densidade do ar aumenta (altitude-densidade mais baixa), o desempenho da aeronave</p><p>aumenta; inversamente, à medida que a densidade do ar diminui (altitude-densidade mais alta), o</p><p>desempenho da aeronave diminui. Uma diminuição na densidade do ar significa uma alta altitude-</p><p>densidade; um aumento na densidade do ar significa uma altitude-densidade mais baixa.</p><p>Altitude-densidade</p><p>Resumindo:</p><p>A relação entre altitude e densidade do ar é inversa.</p><p>Teoria de Voo de Aeronaves</p><p>As Quatro Forças do Voo</p><p>As Quatro Forças do Voo</p><p>Essas forças são medidas em libras e em</p><p>alguns momentos não estão balanceadas.</p><p>As possibilidades são as seguintes:</p><p>✓ Quando a aeronave está acelerando, tem</p><p>mais empuxo do que arrasto;</p><p>✓ Quando a aeronave está subindo, há</p><p>mais sustentação que peso.</p><p>Teoria de Voo de Aeronaves</p><p>A pressão de um fluido em movimento (líquido ou gás) varia com sua velocidade</p><p>de movimento. O Princípio de Bernoulli afirma que à medida que a velocidade de</p><p>um fluido em movimento aumenta, a pressão dentro do fluido diminui. Este</p><p>princípio explica o que acontece com o ar que passa sobre a parte superior curva</p><p>da asa do avião.</p><p>Teoria de Voo de Aeronaves</p><p>(Princípio de Bernoulli)</p><p>Teoria de Voo de Aeronaves</p><p>Teoria de Voo de Aeronaves</p><p>(Terceira Lei de Newton)</p><p>Teoria de Voo de Aeronaves</p><p>(Aerofólios)</p><p>Um aerofólio é qualquer dispositivo que cria uma força, com base nos</p><p>princípios de Bernoulli ou nas leis de Newton, quando o ar flui sobre</p><p>sua superfície.</p><p>Teoria de Voo de Aeronaves</p><p>(Aerofólios)</p><p>Teoria de Voo de Aeronaves</p><p>(Aerofólios)</p><p>Teoria de Voo de Aeronaves</p><p>(Aerofólios)</p><p>Aerofólios</p><p>Aerofólios</p><p>Aerofólios</p><p>Aerofólios</p><p>(Linha de Corda)</p><p>É uma linha reta imaginária que vai do</p><p>bordo de ataque da asa ao bordo de fuga.</p><p>The chord line is an imaginary straight line running</p><p>from the wing’s leading edge to its trailing edge.</p><p>Aerofólios</p><p>(Linha de Curvatura média)</p><p>Esta linha média é equidistante em todos os pontos</p><p>das superfícies superior e inferior.</p><p>This mean line is equidistant at all points from</p><p>the upper and lower surfaces.</p><p>Aerofólios</p><p>(Vento relativo)</p><p>O vento relativo é uma relação entre a direção do fluxo de ar e a asa da aeronave.</p><p>Em circunstâncias normais de voo, o vento relativo está em sentido oposto da</p><p>trajetória de voo da aeronave.</p><p>The relative wind is a relationship between the direction of airflow and the</p><p>aircraft wing. In normal flight circumstances, the relative wind is the opposite</p><p>direction of the aircraft flight path.</p><p>Aerofólios</p><p>(Vento relativo)</p><p>✓ Se a trajetória de voo for para</p><p>frente, o vento relativo será para</p><p>trás.</p><p>✓ Se a trajetória de voo é para frente</p><p>e para cima, então o vento</p><p>relativo é para trás e para baixo.</p><p>✓ Se a trajetória de voo é para frente</p><p>e para baixo, então o vento</p><p>relativo é para trás e para cima.</p><p>✓ If the flight path is forward then the</p><p>relative wind is backward.</p><p>✓ If the flight path is forward and upward,</p><p>then the relative wind is backward and</p><p>downward.</p><p>✓ If the flight path is forward and</p><p>downward, then the relative wind is</p><p>backward and upward.</p><p>Portanto, o vento relativo é paralelo</p><p>à trajetória de voo, e viaja em</p><p>sentido oposto.</p><p>Aerofólios</p><p>(Ângulo de Ataque)</p><p>O ângulo entre a linha da corda e o vento relativo é o ângulo de ataque. À medida</p><p>que o ângulo de ataque aumenta, a sustentação na asa aumenta. Se o ângulo de</p><p>ataque se tornar muito grande, o fluxo de ar pode se separar da asa e a sustentação</p><p>será destruída, ocorrendo uma condição conhecida como estol.</p><p>Aerofólios - Ângulo de Incidência</p><p>É o ângulo formado pela interseção da linha da</p><p>corda da asa com o plano horizontal que passa</p><p>pelo eixo longitudinal da aeronave.</p><p>The angle formed by the intersection of the</p><p>wing chord line and the horizontal plane</p><p>passing through the longitudinal axis of the</p><p>aircraft.</p><p>Aerofólios - Ângulo de Incidência</p><p>O ângulo de incidência é negativo quando o</p><p>bordo de ataque é mais baixo do que o bordo de</p><p>fuga.</p><p>Quando o bordo de ataque da asa é mais alto</p><p>do que o bordo de fuga, diz-se que o ângulo</p><p>de incidência é positivo.</p><p>Aerofólios - Ângulo de Incidência</p><p>Aerofólios</p><p>Forças atuando na aeronave durante o voo</p><p>Forças atuando na aeronave durante o voo</p><p>As forças de sustentação e arrasto são o resultado</p><p>direto da relação entre o vento relativo e a aeronave.</p><p>A força de sustentação sempre atua</p><p>perpendicularmente ao vento relativo, e a força de</p><p>arrasto sempre atua paralelamente e na mesma</p><p>direção do vento relativo.</p><p>Forças atuando na aeronave durante o voo</p><p>Sustentação e arrasto são na verdade os</p><p>componentes que produzem uma força de</p><p>sustentação resultante na asa.</p><p>Ângulo de Ataque e Centro de Pressão</p><p>Em cada parte de uma superfície de aerofólio ou asa, uma pequena força está</p><p>presente. Esta força é de magnitude e direção diferentes de quaisquer forças que</p><p>agem em outras áreas para frente ou para trás a partir deste ponto. É possível</p><p>somar todas essas pequenas forças, cuja soma é chamada de força resultante.</p><p>O ponto de interseção da força resultante</p><p>com a linha de corda do aerofólio é</p><p>chamado de centro de pressão.</p><p>Ângulo de Ataque e Centro de Pressão</p><p>O ponto de interseção da força</p><p>resultante com a linha de</p><p>corda do aerofólio é chamado</p><p>de centro de pressão.</p><p>Ângulo de Ataque e Centro de Pressão</p><p>Eixos da Aeronave</p><p>Eixos da Aeronave</p><p>Eixos no Helicóptero</p><p>Eixos e Superfícies Primárias de comandos</p><p>Estabilidades da aeronave</p><p>Eixos e Superfícies Primárias de comandos</p><p>Eixos e Superfícies Primárias de comandos</p><p>Eixos e Superfícies Primárias de comandos</p><p>Eixos e Superfícies Primárias de comandos</p><p>Compensadores – Trim Controls</p><p>Os compensadores são pequenos aerofólios</p><p>embutidos aos bordos de fuga das superfícies</p><p>primárias de voo.</p><p>Compensadores – Trim tab</p><p>Os trim tabs podem ser usados para corrigir qualquer</p><p>tendência da aeronave de se mover em direção a uma atitude</p><p>de voo indesejável. Sua finalidade é permitir que o piloto</p><p>elimine qualquer condição de desequilíbrio que possa existir</p><p>durante o voo, sem exercer pressão sobre os controles</p><p>primários.</p><p>Compensadores – Servo Tabs</p><p>São usados principalmente nas grandes superfícies de</p><p>controle principais. Eles ajudam a mover a superfície</p><p>de controle primária e mantê-la na posição desejada.</p><p>O servo tab se move em resposta ao comando do</p><p>piloto nos controles de voo primários.</p><p>Compensadores – Balance Tabs</p><p>São projetadas para se mover na direção oposta do</p><p>controle de voo primário. Assim, as forças</p><p>aerodinâmicas que atuam no tab auxiliam na</p><p>movimentação da superfície de controle primária.</p><p>Compensadores – Spring Tabs</p><p>São semelhantes em aparência aos trim tabs, mas servem a um</p><p>propósito totalmente diferente. Os spring tabs são usados com a</p><p>mesma finalidade dos atuadores hidráulicos - para ajudar o piloto a</p><p>mover a superfície de controle primária.</p><p>Dispositivos Auxiliares de Sustentação</p><p>Incluídos no grupo de dispositivos auxiliares de sustentação das</p><p>superfícies de controle de voo estão os flaps de asa, spoilers, freios</p><p>aerodinâmicos, slats, flaps de bordo de ataque e slots.</p><p>Dispositivos Auxiliares de Sustentação</p><p>O grupo auxiliar pode ser dividido em dois subgrupos: aquele cuja finalidade principal é aumentar</p><p>a sustentação e aqueles cuja finalidade principal é diminuir a sustentação. No primeiro grupo</p><p>estão os flaps, tanto o de borda de fuga quanto o de borda de ataque (slats), e os slots. Os</p><p>dispositivos de redução de elevação são os freios aerodinâmicos e spoilers.</p><p>Aumentar Sustentação - Flaps</p><p>Estão localizados no bordo de fuga da asa e são móveis para aumentar a área da asa,</p><p>aumentando assim a sustentação na decolagem e diminuindo a velocidade durante o pouso. Esses</p><p>aerofólios são retráteis e justos no contorno da asa. Outros são simplesmente uma porção do</p><p>revestimento inferior que se estende para a corrente de ar, diminuindo a velocidade da aeronave.</p><p>Aumentar Sustentação - Flaps</p><p>Os flaps de bordo de ataque, também chamados de slats, são aerofólios estendidos e retraídos no</p><p>bordo de ataque da asa. Algumas instalações criam um slot (uma abertura entre o aerofólio</p><p>estendido e o borda de ataque). Em baixas velocidades, este slot aumenta a sustentação e</p><p>melhora as características de manuseio, permitindo que a aeronave seja controlada em</p><p>velocidades abaixo da velocidade normal de pouso.</p><p>Aumentar Sustentação - Flaps</p><p>Os flaps de bordo de ataque, também chamados de slats, são</p><p>aerofólios estendidos e retraídos no bordo de ataque da asa.</p><p>Algumas instalações criam um slot (uma abertura entre o</p><p>aerofólio estendido e o borda de ataque). Em baixas velocidades,</p><p>este slot aumenta a sustentação e melhora as características de</p><p>manuseio, permitindo que a aeronave seja controlada em</p><p>velocidades abaixo da velocidade normal de pouso.</p><p>Diminuir Sustentação</p><p>Dispositivos de redução de elevação são os freios aerodinâmicos (spoilers). Em algumas</p><p>instalações, existem dois tipos de spoilers, o de solo (ground spoiler) e o de voo (flight spoiler).</p><p>Diminuir Sustentação</p><p>O Ground Spoiler é estendido somente após a aeronave estar no solo, auxiliando assim na ação de</p><p>frenagem.</p><p>Diminuir Sustentação</p><p>O spoiler de voo auxilia no controle lateral sendo estendido sempre que o aileron dessa asa é girado para</p><p>cima. Quando acionados como freios aerodinâmicos, os painéis de spoiler em ambas as asas se levantam.</p><p>Os spoilers em voo também podem estar localizados nas laterais, abaixo da fuselagem, ou em torno da</p><p>cauda.</p><p>Diminuir Sustentação</p><p>Diminuir Sustentação</p><p>Winglets</p><p>São a extensão quase verticais da ponta da asa,</p><p>reduzindo o arrasto aerodinâmico associado aos</p><p>vórtices de pontas de asas à medida que o avião se</p><p>move pelo ar. Ao reduzir o arrasto induzido nas</p><p>pontas das asas, o consumo de combustível diminui e</p><p>o alcance é estendido.</p><p>Helicópteros</p><p>Forças atuando na aeronave durante o voo</p><p>Forças atuando na aeronave durante o voo</p><p>Helicópteros</p><p>Helicópteros</p><p>Helicópteros</p><p>Rotor</p><p>Principal</p><p>Rotor Principal</p><p>As pás do rotor são fixadas ao punho (hub) por</p><p>vários métodos diferentes. São classificados de</p><p>acordo com a forma como as pás são fixadas e</p><p>se movem em relação ao punho do rotor</p><p>principal. Existem três classificações básicas:</p><p>semirrígidas, rígidas ou totalmente articuladas.</p><p>Alguns sistemas de rotores modernos, como o</p><p>sistema de rotor sem rolamentos, usam uma</p><p>combinação projetada desses tipos.</p><p>Movimentos das pás do Rotor Principal</p><p>Movimentos das pás do Rotor Principal</p><p>Avanço e recuo (Lead/lag)</p><p>Movimentos das pás do Rotor Principal</p><p>Passei na Banca ANAC</p><p>Batimento (Flapping)</p><p>Movimentos das pás do Rotor Principal</p><p>Variação de ângulo (Pitching)</p><p>Rotor Semirrígido</p><p>Geralmente composto por duas pás que são</p><p>montadas rigidamente no hub do rotor</p><p>principal. O hub é livre para inclinar em relação</p><p>ao eixo do rotor principal, movimento</p><p>conhecido como teetering ou flapping hinge. Isso</p><p>permite que as pás batam juntas como uma</p><p>unidade. À medida que uma pá bate para cima,</p><p>a outra bate para baixo. Como não há</p><p>dobradiça de arrasto vertical, as forças de</p><p>avanço/recuo são absorvidas e mitigadas pela</p><p>flexão da pá.</p><p>Rotor Semirrígido</p><p>Rotor Semirrígido</p><p>Rotor Semirrígido - Sistema do Rotor</p><p>Principal Eurocopter</p><p>Rotor Semirrígido - Sistema do Rotor</p><p>Principal do AS350 Esquilo</p><p>Rotor Rígido</p><p>Oferece potencialmente as melhores</p><p>propriedades dos rotores totalmente</p><p>articulados e semirrígidos. As raízes das</p><p>pás são rigidamente presas ao cubo do</p><p>rotor. Não possuem que permitam</p><p>avanço/recuo ou oscilação. Em vez disso,</p><p>as pás são acomodadas para esses</p><p>movimentos através de rolamentos</p><p>elastoméricos. Estes são materiais</p><p>moldados semelhantes a borracha que são</p><p>colados às peças. Em vez de girar como os</p><p>rolamentos convencionais, eles torcem</p><p>para permitir o movimento adequado das</p><p>pás.</p><p>Rotor Rígido</p><p>Rotor totalmente articulado</p><p>Um rotor totalmente articulado é encontrado em aeronaves com mais de duas pás e permite o</p><p>movimento de cada pá individual em três direções. Cada pá pode girar em torno do eixo de</p><p>passo para alterar a sustentação, mover-se para frente e para trás no plano, avanço e recuo,</p><p>e bater para cima e para baixo através de uma dobradiça independente das outras pás.</p><p>Vantagens e Desvantagens de cada Sistema</p><p>Tipo de Sistema Vantagens Desvantagens</p><p>Articulado Boa resposta de controle</p><p>Alto arrasto aerodinâmico.</p><p>Mais complexo, custo maior.</p><p>Semirrígido (balançando,</p><p>suspenso, gangorra)</p><p>Simples, fácil de hangarar</p><p>devido a duas pás</p><p>Reação aos controles não tão</p><p>rápida quanto a cabeça</p><p>articulada. A vibração pode</p><p>ser maior do que os sistemas</p><p>articulados com várias pás.</p><p>Rígido</p><p>Design simples, resposta</p><p>nítida</p><p>Maior vibração do que rotor</p><p>articulado.</p><p>Helicópteros – Efeito Torque</p><p>Helicópteros – Efeito Torque</p><p>Fenestron</p><p>NOTAR®</p><p>Helicópteros – dois Rotores</p><p>Helicópteros – Rotores Coaxiais</p><p>Helicópteros – Forças Giroscópica</p><p>Helicópteros – Forças Giroscópica</p><p>Helicópteros – Assimetria de Sustentação</p><p>Helicópteros – Assimetria de Sustentação</p><p>Autorrotação</p><p>Efeito Solo</p><p>Controle de voo</p>