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Familiarização Aeronáutica 2a.Parte Felix A. Strottmann Fevereiro 2011 Princípios Básicos de Vôo AERODINÂMICA Definição: é a parte da Física que estuda as leis de movimento do ar. A palavra aerodinâmica deriva de duas palavras gregas: ERA - que significa ar. DYNER - que significa forças. É no aproveitamento da força do ar em movimento que se baseia a sustentação do avião em vôo, contrariando a gravidade terrestre. A movimentação do ar pode ser registrada sempre que tivermos um ponto de referência, que pode ser o próprio objeto sobre o qual o ar esteja se movimentando. Princípios Básicos de Vôo Desenvolvimento: A movimentação do ar é produzida de três maneiras: a) Movimentando-se esse objeto através de uma massa de ar em repouso; b) Produzindo-se uma corrente de massa de ar sobre o objeto que se acha em repouso; c) Movimentando-se esse objeto, através de uma massa de ar em movimento. Esse movimento da massa de ar em relação ao objeto considerado, denomina-se Vento Relativo. Por intermédio de túnel aerodinâmico, podemos com um modelo, determinar todas as características de um avião, antes mesmo de construí-lo. Princípios Básicos de Vôo Vento Relativo É fluxo de ar contra o objeto, causado pelo movimento do objeto, do ar ou de ambos. O sentido do vôo do avião determina o sentido do vento relativo. O vento relativo terá sempre a mesma direção e sentido contrário ao deslocamento. Sua velocidade será sempre a velocidade do deslocamento. Se a trajetória do avião é horizontal o vento relativo também o é. Se o avião sobe, o vento relativo desce. Se o avião desce, o vento relativo sobe. Princípios Básicos de Vôo Linha de Fluxo Visualização do escoamento Tubo de escoamento Escoamento laminar Escoamento laminar – Fluxo Turbulento Princípios Básicos de Vôo Placa com comprimento igual a “d” Esfera com diâmetro igual a “d” Corpo com espessura máxima igual a “d” Perfil aerodinâmico de uma asa. A influência da forma do corpo sobre o escoamento. Perfil Aerodinâmico Princípios Básicos de Vôo . bordo de ataque bordo de fuga ângulo de ataque Geometria do Perfil Aerodinâmico ângulo de incidência linha da corda secção transversal da asa linha paralela ao eixo longitudinal do avião eixo longitudinal do avião Ângulo de incidência. Filetes de ar do vento relativo Princípios Básicos de Vôo Forças Aerodinâmicas Geometria do Perfil aerodinâmico. VENTO α Princípios Básicos de Vôo Forças Aerodinâmicas Distribuição de Pressão no Perfil Aerodinâmico Quanto maior for a velocidade do ar, maior será o atrito cinético do escoamento sobre a superfície; o que acarreta um aumento de temperatura no aerofólio. Isso acarreta um numero considerável de problemas na construção de uma asa, como: Os materiais que podem suportar tais diferenças de pressão, ter a flexibilidade suficiente para não se partir com uma sobre carga de pressão e ainda não deformar pelo aquecimento causado pelo atrito do ar. Princípios Básicos de Vôo Forças Aerodinâmicas Turbilhonamento que ocorre na asa Princípios Básicos de Vôo Forças Aerodinâmicas Aerofólio com perfil liso Aerofólio com perfil áspero Princípios Básicos de Vôo Forças Aerodinâmicas O escoamento do fluxo laminar no aerofólio Princípios Básicos de Vôo Forças Aerodinâmicas Coeficiente de Resistência ao Avanço Princípios Básicos de Vôo Sustentação no Aerofólio A asa é o principal aerofólio do avião e lhe fornece a força de sustentação (uma reação útil), suportando o seu peso total durante o vôo. Os princípios científicos desenvolvidos por Daniel Bernoulli e Isaac Newton explicam como é possível haver sustentação no aerofólio. Princípios Básicos de Vôo Sustentação no Aerofólio (continuação) Sustentação na cambra Superior : O princípio de Bernoulli é o principal fator de sustentação, proporcionando um percentual que vai de 70 a 100% Para se compreender como o fluxo de ar que passa na cambra superior fornece a sustentação, torna-se necessário conhecer a operação do tubo de Venturi, baseada no princípio de Bernoulli. Princípios Básicos de Vôo Figura A Figura B Tubo de Venturi Princípios Básicos de Vôo Sustentação no Aerofólio (continuação) Sustentação na Cambra Superior : O teorema de Bernoulli poderá ser comprovado na prática da seguinte maneira: Consiste num tubo com um estreitamento no meio, onde fazemos um pequeno orifício, adaptando um canudo plástico mergulhado num copo com água. Observe que o ar acelera no estreitamento (maior pressão dinâmica), provocando uma sucção no canudo (redução da pressão estática), que pulveriza a água no interior do tubo. Princípios Básicos de Vôo Sustentação no Aerofólio (continuação) Sustentação na Cambra Superior : O teorema de Bernoulli poderá ser comprovado na demonstração das pressões nas cambras superior e inferior em uma asa, quando em movimento através do ar. O Princípio de Bernoulli estabelece: “Um aumento na velocidade de um fluido qualquer é correspondido por uma queda de pressão” Princípios Básicos de Vôo Sustentação no Aerofólio (continuação) Sustentação na cambra Inferior - 3a. Lei de Newton: Estabelece que “A toda ação corresponde uma reação de igual intensidade e em direção oposta”. Como a asa do avião é um plano inclinado, no seu deslocamento, a mesma exerce uma pressão sobre o ar,impulsionando-o para baixo; o ar, reagindo, impulsiona a asa para cima. Esta pressão de impacto do ar que colhe com a superfície inferior produz cerca de zero a 30% da sustentação total da asa. Princípios Básicos de Vôo Ensaio em Vôo – Determinação do Estol Na imagem, observa-se o descolamento da camada limite próxima a raiz da asa, indicando a situação de Estol da aeronave. Princípios Básicos de Vôo Ensaio em Vôo – Determinação do Estol Na imagem, observa-se o comportamento de estol antes e depois. Princípios Básicos de Vôo Modelo de Propagação do Estol nas Asas Observa-se nas formas mais tradicionais de asas utilizadas em aeronaves as propagações de Estol. Princípios Básicos de Vôo Sustentação A sustentação é a força encarregada de manter o avião no ar perpendicular à trajetória e à resistência ao avanço (drag) é, portanto, o fator vital no vôo do mais pesado que o ar. L = ρ. V2.S.Cl/2 Sustentação (L) coeficiente de sustentação (Cl), densidade absoluta do ar(ρρρρ = rô), área do corpo (S) e a velocidade (V) Resultante aerodinâmico RESULTANTE AERODINÂMICA CORDA CENTRO DE PRESSÃO Sustentação e arrasto RESULTANTE AERODINÂMICA CORDA CENTRO DE PRESSÃO L SUSTENTAÇÃO – L ARRASTO – D Resultante Aerodinâmica Princípios Básicos de Vôo Resistência do Ar A resistência que o ar oferece sobre um corpo em movimento é a soma das pressões na parte dianteira mais as depressões na parte traseira do mesmo. Esta resistência variará de intensidade de acordo com os fatores: coeficiente de resistência ao avanço (Cd), densidade absoluta do ar(ρρρρ = rô), área do corpo (S) e a velocidade (V) pela qual o mesmo se desloca. D = ρ. V2.S.Cd/2 ρ = densidade do ar (kg/m3) – densidade padrão = 0,1249 kg/m3 V = velocidade do avião (m/seg) S = superfície da asa (m2) Cd= coeficiente de resistência ao avanço Princípios Básicos de Vôo Aerofólio e Partes Principais Para melhor aproveitamento das reações úteis, oferecidas pelo ar ao corpo que nele se desloca, formando ângulo diferente de 90 ou 0 graus, criou-se uma superfície aerodinâmica denominada “Aerofólio”, capaz de aproveitar ao máximo essas reações. As diversas partes do “Aerofólio” são denominadas de: a) Bordo de ataque: parte dafrente a qual entra em contato com os filetes de ar do vento relativo. b) Bordo de fuga: parte traseira por onde os filetes de ar do vento relativo se escoam. c) Cambra superior ou extradorso: superfície dorsal do aerofólio por onde os filetes de ar do vento relativo passam com maior velocidade, por causa da curvatura maior. Princípios Básicos de Vôo Aerofólio e Partes Principais (continuação) d) Cambra inferior ou intradorso: superfície ventral do aerofólio, geralmente, de formato reto na qual os filetes de ar do vento relativo passam a uma velocidade mais ou menos uniforme. e) Corda do aerofólio: linha imaginária que vai do bordo de ataque ao bordo de fuga do aerofólio. f) Ângulo de ataque: ângulo formado entre a corda do aerofólio e a direção dos filetes de ar do vento relativo. Esse ângulo pode ser: positivo, nulo ou negativo. g) Ângulo de Incidência: ângulo formado entre a corda do aerofólio e a linha paralela ao eixo longitudinal da aeronave. h) Linha de Curvatura Média: É a linha que separa igualmente o extradorso do intradorso. Princípios Básicos de Vôo Perfis da Asa Os perfis de asas podem ser de dois tipos: Os perfis com os dois lados iguais são chamados simétricos, e são normalmente usados para os componentes da empenagem, como o leme e os estabilizadores. Os perfis com lados de formato diferentes, assim como o da figura, são chamados assimétricos. As asas simétricas possuem os dois lados iguais, então, como voam? As asas simétricas são muito usadas em aviões acrobáticos, pois propiciam melhor capacidade para o vôo de dorso, já que o ângulo de ataque será o mesmo que na posição normal. As asas simétricas somente proporcionam sustentação a partir de um determinado ângulo de ataque positivo. Princípios Básicos de Vôo Resumo A força do ar atua na cambra inferior da asa, em ângulo, fazendo uma enorme pressão debaixo dela. Do outro lado, o aumento de velocidade do ar na cambra superior da asa produz uma correspondente diminuição de pressão. Isto cria um diferencial entre as duas cambras da asa, levando-a para cima, dando-lhe sustentação. Em outras palavras, podemos dizer que num vôo normal, o ar escoa pela asa da aeronave com velocidade maior no seu extradorso do que no intradorso, devido a maior curvatura daquele. A pressão estática diminui no extradorso, produzindo uma força inclinada para cima e para trás do perfil. Esta força chama-se Resultante Aerodinâmica e passa por um ponto chamado de Centro Aerodinâmico, conhecido também por Centro de Pressão (CP), ponto este imaginário localizado próximo ao bordo de ataque. Princípios Básicos de Vôo Wing Lets O turbilhonamento que aparece nas pontas das asas das aeronaves é devido à passagem da camada de ar com maior pressão do intradorso para o extradorso cuja pressão é menor, resultando uma redução da sustentação nas pontas das asas, bem como, o aumento da resistência ao avanço na referida região (este tipo de resistência é, também, chamada de arrasto induzido). Algumas aeronaves modernas possuem pequenas superfícies fixas verticais instaladas nas extremidades das asas, denominadas “Wing Lets”, que transformam os vórtices gerados na extremidade das asas em um fluxo não turbulento, contínuo, reduzindo o arrasto induzido e, portanto, diminuindo o consumo de combustível e melhorando também, as condições de estabilidade da aeronave. Princípios Básicos de Vôo O que é NACA ? Nada mais é do que uma Norma Técnica que dá as características do perfil do aerofólio. NACA = National Advisory Committee for Aeronautics foi uma agência federal nos USA fundada em 3/mar/1915 com o objetivo de promover e institucionalizar pesquisas aeronáuticas. Em 1/out/1958 a agência foi extinta a as sua propriedades, bens e pessoal foram transferidas para a criada NASA – National Aeronautics and Space Administration. Porém, a palavra NACA continua familiar e utilizada no mundo automotivo p.ex. duto NACA (tipo de duto de admissão de ar p/motores) e na indústria aeronáutica, as séries de perfis aerodinâmicos, entradas de ar NACA, etc. Peso (Weight) => É a soma entre o Peso do Avião (Lightplane + Carga Paga (Payload) + Combustível (Fuel). A medida em que o avião voa, fica mais leve e varia o CG deste modo podemos contrabalançar mexendo com os Trim-Tabs (compensador do profundor) de modo a não causar incômodo ao Piloto. Tração (Thrust) => É a força propulsiva da aeronave que nos aviões de asa fixa atua no eixo longitudinal, em outros aviões porém, pode ser direcionada para várias direções (Bell-Boeing V-22 Osprey, Sea-Harrier e Bell-Agusta 609). Sustentação (Lift) => É a principal componente da força resultante que atua na asa gerada pela ação do fluido que ataca o avião. È a componente normal à trajetória do vôo, que suporta o avião quando em vôo. Arrasto (Drag) => É a força que é defletida pela asa. Quanto maior é o arraste, menor é a sustentação e vice-versa. Possui sentido contrário da tração e está em ângulo de 90 graus com a sustentação. Forças no Avião Thrust Lift Drag Weight Aeronave e suas partes Viscosidade e CompressibilidadeViscosidade e Compressibilidade Partes de um avião. ASAS EMPENAGEM FUSELAGEM TRENS DE POUSO Estabilizador Vertical Estabilizador Horizontal HÉLICE MOTOR Leme Profundor Aeronave e suas partes ENVERGADURA “b” SEMI-ENVERGADURA “b/2” PONTA ângulo de incidência linha da corda secção transversal da asa linha paralela ao eixo longitudinal do avião eixo longitudinal do avião Ângulo de incidência. INTRADORSO PERFIL OU SECÇÃO TRANSVERSAL EXTRADORSO PONTA Nomenclatura da Asa Geometria das asas. Aeronave e suas partes Estrutura típica das asas dos primeiros aviões (estrutura em madeira). nervuras falsas nervuras estais longarinas nervura caixão Estrutura da Aeronave Asa – é a parte estrutural da aeronave responsável pela sustentação, isto é, representam os componentes fundamentais que suportam o avião no voo. Elementos da Estrutura da Asa Aeronave e suas partes longarinas nervuras revestimento Estrutura típica de uma asa moderna (estrutura em alumínio). Estrutura da Aeronave Longarinas e Nervuras Aeronave e suas partes monoplano biplano triplano Classificação dos aviões com relação ao número de asas. Classificação das Aeronave com relação à asa: A) Quanto ao número de asas (planos): Aeronave e suas partes Asa Baixa. Asa Média. Asa Alta. Asa Pára- Sol. B) Quanto a localização de asas na fuselagem: Aeronave e suas partes Asa Hubanada. ESTAIS MONTANTES Asa Cantilever. (fixada diretamente a fuselagem) Asa Semi-Cantilever (Fixada na fuselagem com por intermédio de estais e montantes ). C) Quanto a fixação das asas na fuselagem: Aeronave e suas partes D) Quanto aos formatos as superfícies da asas podem ser: Reta Trapezoidal Elíptica Flecha Enflechamento negativo Flecha dobrada Geometria variável Em Delta Delta c/ canard Ogival Aeronave e suas partes Algumas aplicações de formatos das superfícies das asas: NA XP-51 F-100 Super Sabre Grumman X-29 NASA AD-1F-102A F-111A Aeronave e suas partes Algumas aplicações das formas geométricas das asas: Asa retangular: é uma asa de baixa eficiência aerodinâmica, ou seja, a relação entre a força de sustentação e a força de arrasto (L/D) é menor quando comparada a uma asa trapezoidal ou elíptica, a vantagem da asa retangular é a sua maior facilidade de construção e um menor custo de fabricação quando comparada as outras. Asa trapezoidal: é uma asa de ótima eficiência aerodinâmica, pois com a redução gradativa dacorda entre a raiz e a ponta da asa consegue-se uma significativa redução do arrasto induzido. Nesse tipo de asa o processo construtivo torna-se um pouco mais complexo uma vez que a corda de cada nervura possui uma dimensão diferente. Asa elíptica: representa a asa ideal, pois é a que proporciona a máxima eficiência aerodinâmica, porém é de difícil fabricação e mais cara quando comparada às outras formas apresentadas. Aeronave e suas partes Concorde Houve um tempo em que qualquer pessoa com US$ 5.000 para gastar numa passagem podia ir de Londres a Nova York em 4 horas. Bastava embarcar num Concorde, o avião de passageiros mais rápido do mundo. Esta aeronave foi desenvolvida a partir de um acordo firmado entre os governos da França e Inglaterra em 1962 pelas empresas British Aerospace (BAe) e pela Aerospatiale. Dois protótipos foram construídos, e o primeiro vôo aconteceu em 1969. No total, 20 Concordes foram feitos até o término da produção, em 1979, sendo operados pela British Airways e pela Air France. Aeronave e suas partes O Concorde x outros jatos de passageiros: O Concorde voa mais rápido e mais alto do que a maioria dos jatos comerciais. A velocidade de cruzeiro de um Boeing 747, por exemplo, é de cerca de 900 km/h (ou mach 0,84) em uma altitude de 35 mil pés (10.675 metros). Já a velocidade de cruzeiro do Concorde é de 2.170 km/h, ou (mach 2) numa altitude de 60 mil pés (18.300 metros). Como viaja mais rápido do que o som e quase duas vezes mais alto do que os outros jatos comerciais, o Concorde tem várias características que o distinguem de outras aeronaves: Design aerodinâmico • Fuselagem em formato de agulha • Asa delta em formato de flecha • Nariz móvel • Design vertical da traseira Design do motor • Motores construídos dentro da asa • Pós-combustores Tanques de combustível principais e auxiliares Pintura com alto índice de reflexão Aeronave e suas partes Aeronave e suas partes Longarinas Nervuras Reforçadores Aeronave e suas partes A longarina é o principal elemento estrutural da asa a qual é dimensionada para suportar os esforços de cisalhamento, flexão e torção oriundos das cargas aerodinâmicas atuantes durante o voo. É instalada no sentido da envergadura, suportando os esforços que atuam sobre a asa. Quanto a quantidade de longarinas na estrutura, temos as asas monolongarinas (monospar), as duolongarinas ou bilongarina (duospar ou caixão de torção) a as multilongarinas (multispar), ou sejam, de uma, duas ou várias longarinas respectivamente. Em aeronaves grandes as longarinas podem ser de alma contínua, usinada e de perfil variável. Desta maneira, nas extremidades das asas, onde o momento fletor é menor, a espessura da alma pode ser também menor, permitindo uma economia de peso e material. Componentes: Descrição e Localização Longarinas Aeronave e suas partes As nervuras são componentes de uma asa, dispostas perpendicularmente às longarinas e tem por finalidade: �a manutenção da forma aerodinâmica da asa; �a transmissão e a distribuição dos esforços, recebidos do revestimento e oriundos das forças aerodinâmicas para as longarinas; �aumentar a resistência à carga crítica de flambagem; �atuar como “quebra-ondas” para a inércia do combustível nos tanques; �atuar como elemento estrutural de suporte e distribuição de cargas concentradas, como o peso do berço de motores, do trem de pouso, dos pilones dos tanques externos de combustível ou de bombas. Nervuras Aeronave e suas partes As funções do revestimento são: �a manutenção da forma aerodinâmica da asa; �receber e transmitir as forças aerodinâmicas para a estrutura interna. Revestimento da Asa Aeronave e suas partes Tanques da Asa Aeronave e suas partes Tanques da Asa – Localização dos Principais Componentes Aeronave e suas partes Tanques da Asa – Sistema de Indicação Mecânica de Quantidades de Combustível Aeronave e suas partes Tanques Externos e da Fuselagem Aeronave e suas partes Transferência de Combustível para os Tanques - Asa Aeronave e suas partes Tanques de Combustível – Painel de Reabastecimento Aeronave e suas partes NERVURAS 5, 6, 8, 9, 15, 16, E 18, A 26 LONGARINA DIANTEIRA FIXAÇÃO DA NERVURA PERFIL LONGITUDINAL REVESTIMENTO DO EXTRADORSO LONGARINA TRASEIRA Os reforçadores longitudinais (também chamados de “perfis”) são utilizados na estrutura da asa para: �Aumentar a resistência ao cisalhamento dos painéis; �Suportar as cargas de tração e flexão; �Suportar e distribuir para os anteparos e nervuras as cargas de compressão. Reforçadores ou Perfis Longitudinais da Asa Aeronave e suas partes BORDO DE ATAQUE INTERNO VIDRO DO FAROL DE ATERRAGEM DETALHES DA ESTRUTURA BORDO DE ATAQUE EXTERNO FIBRA DE VIDRO NÚCLEO KEVLAR DET. A A B B A DET. B H H G G SECÇÃO G-G SECÇÃO H-H SECÇÃO J-J A estrutura auxiliar da asa é constituída pelos bordos de ataque e bordo de fuga, pelas carenagens da seção central da asa e de ponta da asa. O bordo de ataque, removível, é formado por painéis de material composto imprensado (em sanduíche), sem nervuras internas. em dois painéis. Estrutura Auxiliar da Asa Bordo de Ataque da Asa Aeronave e suas partes Sistemas Pneumáticos de Degêlo – Bordos de Ataque Aeronave e suas partes Avião para transporte de passageiros e carga. Equipamento instalado na fuselagem do avião “Tucano”. Fuselagem ESFORESFORÇÇOS E CARACTEROS E CARACTERÍÍSTICAS FUNCIONAIS DA STICAS FUNCIONAIS DA FUSELAGEMFUSELAGEM Aeronave e suas partes revestimento caverna anteparo longeron reforçador longitudinal cavernas anteparo Tipos de Estruturas da Fuselagem Estrutura Tubular ou Treliça Estrutura Monocoque. Estrutura Semi-monocoque. longarina membros diagonais membros verticais Aeronave e suas partes Estrutura da Fuselagem das Aeronaves A fuselagem inclui a cabine de comandos, que contém os assentos para seus ocupantes e os controles de vôo da aeronave, também possui o compartimento de carga e os vínculos de fixação para outros componentes principais do avião. Estrutura treliçada: A estrutura em forma de treliça para a fuselagem é utilizada em algumas aeronaves. A resistência e a rigidez desse tipo de estrutura é obtida através da junção das barras em uma série de modelos triangulares. Estrutura monocoque: Na estrutura monocoque o formato aerodinâmico é dado pelas cavernas. As cargas atuantes em vôo são suportadas por essas cavernas e também pelo revestimento. Por esse motivo este tipo de fuselagem deve ser revestida por um material resistente aos esforços atuantes durante o vôo. Estrutura semi-monocoque: Nesse tipo de estrutura, os esforços são suportados pelas cavernas e/ou anteparos, revestimento e longarinas. Aeronave e suas partes Estrutura da Fuselagem da Aeronave ERJ 145 Aeronave e suas partes CAVERNA DE PRESSÃO DIANTEIRA ESTRUTURA DE SUPORTE DO PISO PAINEL DE REVESTIMENTO MOLDURA DA PORTA PRINCIPAL PORTA DE MONTAGEM DE COMANDOS ESTRUTURA DE FIXAÇÃO DO TREM DE POUSO COMPARTIMENTO DO TREM DE POUSO A fuselagem dianteira subdivide-se em: a) Fuselagem Dianteira I. b) Fuselagem Dianteira II. c) Fuselagem Dianteira III. Fuselagem Dianteira da Aeronave ERJ 145 Aeronave e suas partes PAINEL DE REVESTIMENTO REFORÇADOR LONGITUDINAL CAVERNA 39 ESTRUTURA SUPORTE DO PISO ENQUADRAMENTO DA PORTA DE CARGA CAVERNA DE PRESSÃO TRASEIRA FIXAÇÃO DA LONGARINA DO ESTABILIZADOR VERTICAL CAVERNA DE PRESSÃO TRASEIRA CAVERNA 46 Fuselagem Traseira Aeronave e suas partes ENQUADRAMENTO DA JANELADE PASSAGEIROS REFORÇADOR LONGITUDINAL ESTRUTURA DA SAÍDA DE EMERGÊNCIA ESTRUTURA SUPORTE DO PISO Aeronave e suas partes Fuselagem Parte Superior : Proteção com Primer Epoxy mais inibidor de corrosão (CIC). Fuselagem - Parte Inferior: Proteção com Primer Epoxy mais pintura poliuretano e CIC – Corrosion Inhibiting Compound. Fuselagem – Secção Transversal “Double Bubble” Aeronave e suas partes Piso do toalete : Proteção especial a fim de evitar a entrada de umidade e líquidos. Fuselagem – Proteção com filete de selante para evitar a entrada de umidade. Fuselagem – Proteção Contra a Corrosão no Piso da Aeronave Aeronave e suas partes Fuselagem – Secções Transversais (Cross Sections) Aeronaves Commuters (Regionais) 1 Feet = 0.3048 m Aeronave e suas partes Fuselagem – Secções Transversais (Cross Sections) Aeronaves Widebody McDonnell Douglas DC-10 Airbus AAirbus A--380380 Aeronave e suas partes Fuselagem – Secções Transversais (Cross Sections) Aeronaves Very Large 8 Feet = 2,43 m Aeronave e suas partes LONGARINA DIANTEIRA DO ESTABILIZADOR VERTICAL CAVERNA 47 CAVERNA 48 CAVERNA 49 CAVERNA 50 CAVERNA 51 LONGARINA AUXILIAR DIANTEIRA DO ESTABILIZADOR VERTICAL LONGARINA AUXILIAR TRASEIRA DO ESTABILIZADOR VERTICAL LONGARINA TRASEIRA DO ESTABILIZADOR VERTICAL Fuselagem Traseira Aeronave e suas partes O cone de cauda, quando a aeronave é equipada com a unidade auxiliar de energia (APU) é fabricado com aço inox, totalmente removível e possui uma janela de acesso do lado esquerdo, para permitir a inspeção de vários componentes da APU. Quando a aeronave não é equipada com a APU, o cone cauda é de composição híbrida, fabricada com fibra de vidro e fibra de aramida (KEVLAR). Cone de Cauda AERONAVE NÃO EQUIPADA COM APU (Auxiliary Power Unit) Aeronave e suas partes AERONAVE EQUIPADA COM APU Aeronave e suas partes As carenagens asa / fuselagem, são parafusadas à fuselagem e à estrutura da asa. Sua estrutura é feita de material composto híbrido com tecidos de fibra e vidro aramida (KEVLAR). CARENAGENS ASA/FUSELAGEM A LUZ DE EMERGÊNCIA EXTERIOR CARENAGENS TRASEIRAS CARENAGENS CENTRAIS LUZ DE EMERGÊNCIA EXTERIOR PARAFUSO DE FIXAÇÃOCARENAGENS DIANTEIRAS Carenagem Asa / Fuselagem Aeronave e suas partes Chapas e anéis de reforço. SELAGEM SELAGEM selagemlado externo lado interno selagem Selagem Aeronave e suas partes Deve-se agora saber como o piloto pode controlar a trajetória do avião. Isto é possível pelo acionamento das superfícies de controle, que são elementos ligados e articulados geralmente no bordo de fuga das asas, do estabilizador horizontal e do estabilizador vertical de uma aeronave. Quando defletidos pelo comando apropriado acionado pelo piloto, mudam a curvatura da superfície fixa à qual estão ligadas, variando a resultante aerodinâmica sobre ela. Superfície de Controle e Comandos CORDA ÂNGULO DE ATAQUE (POSITIVO) TRAJETÓRIA Perfil aerodinâmico com uma superfície de controle articulada. CORDA ÂNGULO DE ATAQUE (POSITIVO) TRAJETÓRIA Perfil com superfície de controle defletida para baixo. CORDA NORMAL ÂNGULO DE ATAQUE NORMAL CORDA COM ALEIRON LEVANTADOÂNGULO DE ATAQUE COM AILERON LEVANTADO (VALOR NEGATIVO) Perfil com superfície de controle defletida para cima. Perfil com superfície de controle defletida para cima. pedais pedais manche tipo bastão painel de instrumentospainel de instrumentos manche tipo volante Aeronave e suas partes Eixos de mobilidade de um avião. Movimentos em torno do eixo transversal. Movimentos em torno do eixo longitudinal. Movimentos em torno do eixo vertical. ESQUERDA DIREITA ESQUERDA DIREITA CABRAR PICAR Eixos de Mobilidade do Avião Aeronave e suas partes Movimentos do Avião Durante o vôo uma aeronave pode realizar seis tipos de movimento em relação aos três eixos de referência, ou seja, um avião pode ser modelado como um sistema de seis graus de liberdade. Dos movimentos possíveis de uma aeronave, três são lineares e três são movimentos de rotação. Os movimentos lineares ou de translação são os seguintes: (a) Para frente e para trás ao longo do eixo longitudinal, (b) para a esquerda e para a direita ao longo do eixo lateral e (c) para cima e para baixo ao longo do eixo vertical. Os outros três movimentos são rotacionais ao redor dos eixos: • longitudinal (movimento de rolamento), • lateral (movimento de arfagem) e • vertical (movimento de guinada). Aeronave e suas partes SUPERFÍCIES PRIMÁRIAS OU PRINCIPAIS Aileron Leme de direção Profundor / Estabiprofundor Elevons = Ailerons + Profundor SUPERFÍCIES SECUNDÁRIAS Compensador do aileron Compensador do profundor Compensador do leme de direção Superfícies de Controle da Aeronave As superfícies secundárias: Considerando-se que o posicionamento da carga numa aeronave é bastante variável e que durante o voo há Necessidade de se ajustar a potência dos motores, a manutenção da aeronave em voo nivelado pode ser muito cansativa para o piloto. Assim, os compensadores, ajustáveis na cabine, são empregados para aliviar o esforço nos comandos feitos pelo piloto, eliminar tendências indesejáveis durante o voo e colocar o avião em diferentes atitudes de voo. Aeronave e suas partes SPOILERS FLAPS SLATS Dispositivos hiper-sustentadores e spoilers Grupo Auxiliar de Superfícies e Controle de Vôo Aeronave e suas partes Dispositivos de Hipersustentação (High Lift Devices): Fazem parte do grupo auxiliar de superfícies e controle de voo. • São elementos móveis que permitem ao piloto mudar a geometria dos aerofólios, e as suas características aerodinâmicas em situações durante as quais deseja-se baixa velocidade de estol para a aeronave. FLAPES: é um dispositivo empregado em geral no bordo de fuga das asas, para aumentar a curvatura média do aerofólio, através do deslocamento do bordo de fuga para baixo. As principais consequências do acionamento: • Aumento do CL máximo; • Aumento do CD; • Aumento do ângulo de descida; • Diminuição da velocidade de pouso; • Diminuição da distância de pouso. Existem quatro tipos de flapes que são utilizados na aeronaves: o plano, o “split flap”, o “fowler” e o fenda (uma e dupla). O flap que proporciona o maior aumento no coeficiente de sustentação é o fowler, ele desloca-se para trás e para baixo, aumentando além da curvatura, a área do aerofólio. Aeronave e suas partes FLAPES: Em geral, as asas da maioria dos aviões são projetadas para oferecer a quantidade apropriada de sustentação (junto com arrasto mínimo), ao passo que o avião opera em modo de cruzeiro (cerca de 560 milhas por hora, correspondente a 901 km/h para um Boeing 747-400). Entretanto, quando essas aeronaves decolam ou aterrissam, suas velocidades podem ser reduzidas a menos de 200 milhas por hora (322 kph). Essa dramática alteração nas condições de trabalho da asa significa que um formato diferente de aerofólio provavelmente melhoraria a aeronave. Existem quatro tipos de flapes que são utilizados na aeronaves: o plano, o “split flap”, o “fowler” e o fenda (uma e dupla). O flap que proporciona o maior aumento no coeficiente de sustentação é o fowler, ele desloca-se para trás e para baixo, aumentando além da curvatura, a área do aerofólio. Aumentam a sustentação: Fowler – 90% Split – 70% Slot – 53% Plain (Simples) – 51% Aeronave e suas partes FLAPES: Outras nomenclaturas para tipos de flapes. Aeronave e suas partes A natureza por intermédio do voo dospatos serviu de inspiração para o desenvolvimento dos slats. As aves usam um sistema parecido aos slats ao aterrar, uma pluma no meio do bordo de ataque da asa chamada álula. Isto permite que voem a altos ângulos de ataque e baixas velocidades. A álula é uma pluma que têm muitas aves na parte dianteira ou bordo de ataque de suas asas e que se desdobra ao aterrar a modo de dispositivo hipersustentador (gera um vórtice no fluxo de ar que ao acelerar este ajuda a manter o fluxo em contacto com a superfície das asas). Aeronave e suas partes SLAT: é um dispositivo de hiper-sustentação auxiliar, que nada mais é do que uma porção do próprio bordo de ataque (parte frontal) da asa que se desloca à frente para permitir a passagem de ar da parte inferior (intradorso) para a parte superior (extradorso) pela fenda ali formada, melhorando assim o escoamento do ar em elevados ângulos de ataque e retardando o descolamento da camada limite. Podemos sintetizar as seguintes consequências do acionamento dos Slats: •Aumento do CL (Coeficiente Sustentação) máximo; •Aumento do CD (Coeficiente de Arrasto); •Aumento do ângulo de estol; •Diminuição da velocidade de pouso. SLOT: é um slat, porém, fixo e foi feito para evitar o stol em grandes ângulos de ataque, sendo acionado quando os flaps estão distendidos ou quase totalmente distendidos (em alguns aviões). Aeronave e suas partes SPOILERS ou Speedbrakes: são placas móveis embutidas sobre as asas que, quando acionadas, provocam o descolamento dos filetes da camada limite. São chamadas de speedbrake quando têm a função de quebrar a sustentação da asa, e podem ser utilizadas em duas situações: em vôo, quando não são abertos totalmente (100%) na intenção de se reduzir a velocidade e/ou altitude, mais rapidamente, e em procedimento de pouso, onde é acionado totalmente (100%) após o avião tocar a pista, para quebrar rapidamente a sustentação da aeronave, fazendo com que ela não suba de novo e perca velocidade. É chamado de spoiler quando tem a função de auxiliar nas curvas, tem a mesma função que os ailerons, as superficies dos spoilers (esquerdo e direito) não se abrem juntos, fazendo que quando numa curva, se o aileron não estiver suficiente, o spoiler sobe quebrando, embora bem pouco, a sustentação da asa em que está levantado, fazendo com que a asa desça e o avião faça a curva Quando acionados assimetricamente, podem ser utilizados para auxiliar os ailerons na inclinação das asas. Aeronave e suas partes Speed brakes: a superfície do freio aerodinâmico é acionada por um interruptor de comando, localizada na manete de controle do motor. Aeronave e suas partes CILINDRO ATUADOR GANCHO DE TRAVA ATUADOR DE DESTRAVAMENTO SPEED BRAKE Aeronave e suas partes WING FENCES: São superfícies verticais (pequenas lâminas), dispostas do bordo de ataque ao bordo de fuga. Têm a função de dirigir o fluxo de ar sobre a asa, no sentido da corda, provendo suficiente fluxo sobre os controles instalados no bordo de fuga. FENCES Aeronave EMBRAER “Phenom 100” Aeronave e suas partes SISTEMA DE COMANDO DO PROFUNDORSISTEMA DE COMANDO DO PROFUNDOR profundor Sistema de comando do profundor do avião Xingu Cabrar o avião Picar Aeronave e suas partes COLUNA DO MANCHE DO PILOTO SERVOS PICADORES COLUNA DO MANCHE DO CO-PILOTO PINO DE REGULAGEM SERVO DO P.A. PINO DE REGULAGEM PINO DE REGULAGEM Aeronave e suas partes CABOS DE COMANDOS DOS PROFUNDORESCABOS DE COMANDOS DOS PROFUNDORES Este sistema possui circuitos de cabos com diâmetros de 5/32”, do tubo de torção até a caverna 16, 1/8”, desta até a caverna 39 e 5/32”, desta última até o setor de comando superior da deriva. Os cabos estão instalados sob o piso, atravessando a estrutura da asa, na parte central da fuselagem. DET. B SELOS DE VEDAÇÃO CAVERNA DE PRESSÃO PROFUNDOR POLIAS DOS CABOS DE COMANDO CABOS DE COMANDO DO PROFUNDOR CABO DE COMANDO DO PROFUNDOR LADO DIR. LADO ESQ. DET. A SELOS DE VEDAÇÃO B B C CABO DE COMANDO DO COMPENSADOR DO PROFUNDOR Aeronave e suas partes OPERAÇÃO: O comando de arfagem da aeronave é obtido ao mover-se a coluna do manche para frente ou para trás. O movimento das colunas do manche é transmitido por intermédio de hastes para os tubos de torque, provocando sua rotação. Estes, por sua vez transmitem, através dos cabos de comando, um movimento aos guinhóis que comandam as hastes de atuação dos profundores, fazendo-as defletir para cima e para baixo, dependendo do sentido comandado. Quando uma das colunas do manche é comandada para frente, ambos os profundores defletem para baixo; a deflexão no sentido oposto ocorre quando a coluna de comando for comandada para trás. Estabiprofundor (Estabilator): Esta superfície de controle instalada na empenagem horizontal, atua como estabilizador horizontal e profundor. O estabiprofundor move-se num eixo de articulação como unidade única. Aeronave e suas partes SISTEMA DE COMANDO DO LEME SISTEMA DE COMANDO DO LEME Guinar para a direita. Guinar para a esquerda. Sistema de comando do leme do avião Xingú. Aeronave e suas partes SISTEMA DE ACIONAMENTO DOS AILERONS SISTEMA DE ACIONAMENTO DOS AILERONS Sistema de comando dos ailerons do avião Xingú. ailerons ailerons Rolar para a direita. Rolar para a esquerda. EIXO NÃO DESLOCADO EIXO DESLOCADO eixo eixo Aeronave e suas partes EMPENAGEMEMPENAGEM A empenagem possui como função principal estabilizar e controlar o avião durante o voo. A empenagem é dividida em duas superfícies, a horizontal que contém o profundor é responsável pela estabilidade e controle longitudinal da aeronave e a vertical que é responsável pela estabilidade e controle direcional da aeronave. Superfície horizontal: é formada pelo estabilizador horizontal (parte fixa) e pelo profundor (parte móvel), algumas aeronaves também possuem os compensadores com a finalidade de reduzir os esforços de pilotagem e em alguns casos o estabilizador e o profundor constituem-se de uma única peça completamente móvel. A superfície horizontal é responsável pelos movimentos de arfagem (levantar e baixar o nariz) da aeronave. Superfície vertical: é formada pelo estabilizador vertical (parte fixa) e pelo leme de direção (parte móvel), essa superfície é responsável pelos movimentos de guinada (deslocamento do nariz para a direita ou para a esquerda) da aeronave. O dimensionamento correto da empenagem é algo de muita importância a fim de se garantir estabilidade e controlabilidade à aeronave. Aeronave e suas partes EMPENAGEM EXTRA DE DUPLO LEME EMPENAGEM EM “V” BUTTERFLY EMPENAGEM EM “T” TIPOS DE EMPENAGEMTIPOS DE EMPENAGEM EMPENAGEM BAIXA ou CONVENCIONAL EMPENAGEM CRUCIFORME Aeronave e suas partes ESTRUTURA DA EMPENAGEMESTRUTURA DA EMPENAGEM Os estabilizadores horizontal e vertical são estruturas de controle aerodinâmico situadas na fuselagem traseira II. Ambos os estabilizadores são fixos. O leme subdivide- se em leme I e leme II. O leme I é articulado no bordo de fuga do estabilizador vertical e o leme II é articulado no bordo de fuga do leme I. Os profundores são articulados no bordo de fuga do estabilizador horizontal. Os compensadores são articulados nos bordos de fuga dos profundores. Carenagens aerodinâmicas são colocadas nas extremidades e nos pontos de junção. Aeronave e suas partes ESTABILIZADOR VERTICAL BORDO DE ATAQUE NERVURAS LONGARINA AUXILIAR PAINEL DE REVESTIMENTO FERRAGENS DE ARTICULAÇÃO DO LEME I LONGARINA DIANTEIRA PERFÍS LONGITUDINAIS LONGARINA TRASEIRA Aeronave e suas partes Longarinas Nervuras ESTABILIZADORESVERTICAL E HORIZONTAL Aeronave e suas partes A380 BREAKDOWN Aeronave e suas partes Sistema FBW – Fly-By-Wire O sistema Fly-By-Wire possibilita que a pilotagem seja feita por meio de comandos eletrônicos. Em essência, o FBW substitui o comando das superfícies de controle (profundor, aileron, leme e outros). Há pouco tempo, os controles de vôo eram atuados por meio de cabos, roldanas, e diversas ferragens, que transmitiam mecânicamente, os comandos do piloto ao manche e aos pedais para as superfícies móveis nas asas e na empenagem. Em aeronaves maiores, esta estrutura era reforçada por servos ou atuadores hidráulicos ainda dependentes do sistema mecânico comandado pelo piloto. O sistema FBW é uma verdadeira revolução em termos de pilotagem, pois elimina qualquer ligação mecânica entre os comandos e as respectivas superfícies móveis. Os comandos do piloto são enviados à um conjunto de sensores de posição, que os traduz em impulsos eletrônicos enviados a computadores. Estes por sua vez, traduzem os sinais juntamente com outras informações (velocidade do ar, altitude, ângulo de ataque, etc), enviando sinais a conjuntos de servoválvulas que permitem a aplicação hidráulica nos atuadores das superfícies móveis de controle. Aeronave e suas partes Sistema FBW – Fly-By-Wire O sistema Fly-By-Wire é totalmente redundante e, para cada superfície de controle, existem dois atuadores de dois sistemas hidráulicos distintos, que recebem sinais de dois diferentes computadores. As aeronaves possuem geradores instalados em seus motores, APU (Auxiliary Power Unit), baterias para o caso de panes elétricas quase imaginárias, e, em casos extremos, a RAT (Ram Air Turbine). É um “catavento”, que ao ser comandado, se posiciona para fora da aeronave e é movido eficientemente pela corrente de ar. No mesmo eixo a RAT possui uma bomba hidráulica e um gerador. Aeronave e suas partes O trem de pouso de uma aeronave tem por finalidade, absorver os impactos durante o pouso e decolagem das aeronaves, possibilitar o apoio e o controle do avião durante os processos de taxiamento, decolagem e pouso na superfície sólida ou na água. O trem de pouso triciclo é aquele no qual existem duas rodas principais ou trem principal geralmente localizado embaixo das asas e uma roda frontal ou trem do Nariz, conhecido por trem auxiliar ou triquilha. O trem de pouso convencional é formado por um trem principal e uma bequilha geralmente localizada no final do cone de cauda. Atualmente a grande maioria das aeronaves possui trem de pouso modelo triciclo, pois esta configuração melhora sensivelmente o controle e a estabilidade da aeronave no solo além de permitir melhores características de desempenho durante a decolagem. TREM DE POUSOTREM DE POUSO Aeronave e suas partes Os trens de pouso são classificados em: • Fixo; • Retrátil ou escamoteável. • Semi-escamoteável Quanto à distribuição das rodas podem ser: •Convencional; • Triciclo; • “Tandem” • Hidro; • Esqui; • Anfíbio; • Central com rodas auxiliares na fuselagem. CLASSIFICACLASSIFICAÇÇÃO DOS TRENS DE POUSOÃO DOS TRENS DE POUSO Aeronave e suas partes Trem de Pouso de NarizTrem de Pouso de Nariz Aeronave e suas partes Trem de Pouso PrincipalTrem de Pouso Principal Aeronave e suas partes � Stol – aeronave que desloca e pousa em curtas distancias. (Short Take-Off and Landing Aircraft) � Vtol – aeronave que decola e pousa na vertical. (Vertical Take-Off and Landing Aircraft) � V/Stol – aeronave que reúne tanto as características Stol quanto Vtol. DenominaDenominaçções ões refref. Decolagens e Pousos. Decolagens e Pousos Alfabeto Fonético Internacional AALFALFA BBRAVORAVO CCHARLIEHARLIE DDELTAELTA EECHOCHO FFOXOX--TROTTROT GGOLFOLF HHOTELOTEL IINDIANDIA JJULIETULIET KKILOILO LLIMAIMA MMIKEIKE NNOVEMBEROVEMBER OOSCARSCAR PPAPAAPA QQUEBECUEBEC RROMEUOMEU SSIERRAIERRA TTANGOANGO UUNIFORMNIFORM VVICTORICTOR WWHISKYHISKY XX--RAYRAY YYANKEEANKEE ZZULUULU
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