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Conhecimentos Básicos/Gerais de Aeronaves (CBA/CGA) Prof. Cmte. Moterane Sonho de Ícaro: SONHO DE VOAR Ícaro/Dédalo Mitologia Grega (ALEGORIA – “IDEALIZAÇÃO”)------ Atualidade Século XX (Alberto Santos Dumont idealizou o 14 BIS, a primeira “máquina de voar”, em Paris no dia 23/10/1906, testemunhado por cerca de 1.000 pessoas. Anteriormente, nos Estados Unidos, os irmãos Wright realizavam em sigilo o voo com o Flyer I, na presença de pouquíssimas pessoas. Porém, esta máquina ñ tinha autonomia de propulsão e teve que ser “catapultada” por um sistema de trilhos. Aeronaves: Definição: aparelho manobrável em voo que se sustenta no espaço aéreo, por reações aerodinâmicas, destina-se a transportar cargas e pessoas. Classificação: Aeróstatos = + leves que o ar; balões e dirigíveis; Princípio de Arquimedes. Aeródinos = + pesados que o ar; aeronaves em geral; Princípio de Bernoulli. Partes da ACFT.: - FUSELAGEM: “charuto” / forma cilíndrica, transporta em seu interior carga / pax; *TRELIÇA/TRELIÇADA: tubular; longarinas treliçadas por madeira/aço forma esqueleto da aeronave que é recoberto por lona ou tela reforçada. *MONOCOQUE: cavernas (anéis c/revestimento externo). *SEMI-MONOCOQUE: cavernas (anéis c/revestimento externo, reforçado por longarinas). *Assentos: MONOPLACE (1pessoa) / BIPLACE (2 p.) / TRIPLACE (3 p.) / MULTIPLACE (+ de3 p.). Podem ser em TANDEN: 1 atrás do outro; LADO A LADO:1 do lado do outro. - EMPENAGEM (ESTABILIZADOR): Calda da ACFT. Horizontal: PROFUNDOR/LEME DE PROFUNDIDADE = MANCHE (comando primário) / Vertical: DERIVA/LEME DIRECIONAL. (comando primário) | Tipos: BAIXA (_|_); MÉDIA (+); ALTA (T); em “V”; MÚLTIPLA (-T-). - TREM DE POUSO: Direciona/sustenta a aeronave em solo. Rodas. Tipos: CONVENCIONAL (fig.1) (roda direcional/bequilha atrás do t.pouso principal) ; TRICÍCULO (figs. 2,3 e 4) (r.direc./triquilha {trem de pouso do nariz}) à frente t.pouso principal). | Recolhimento: FIXO (fig.1 e 2): ñ recolhe; + arrasto que o escamoteável; RETRÁTIL (fig.3): recolhe parcial; fica visível; ESCAMOTEÁVEL (fig.4) recolhe totalmente no compartimento do t.pouso; sem arrasto no t.pouso. - TIPOS DE POUSO/DECOLAGEM: - LITOPLANO: pistas sólidas/terra (fig.1); - HIDROPLANO: água (fig.2); - ANFÍBIO: água/terra (fig.3); - AEROBOTE: acft. Com barriga em forma de lancha (fig.4). - ASAS: Aerofólio. Parte principal. Dá sustentação (produz força útil ao voo). | Possui superfícies aerodinâmicas colocadas em partes da acft. com pouca resistência ao avanço (s/ força útil) e melhoram a aerodinâmica. | Classificação fixação da asa: CANTILEVER (fixa à fuselagem pela raiz da asa); SEMI-CANTILEVER (fixa à fuselagem pela raiz com montantes/estais). | N° de planos de asa: MONOPLANO: 1 plano de asa; BIPLANO: 2 planos; TRIPLANO: 3 planos. | Posição da asa: BAIXA / MÉDIA / ALTA (conf. 3ª fig.). ASA PARASSOL: plano de asa fixado acima da fuselagem. 1 4 2 3 1 2 3 4 SEMI = Na aviação, significa REFORÇO DIVISÕES DA ASA: BORDO DE ATAQUE (dianteira); BORDO DE FUGA (traseira); PONTA DA ASA; RAIZA DA ASA (junção com a fuselagem); | ENVERGADURA: distância entre as duas pontas da asa em linha reta. | ENFLECHAMENTO: ângulo formado entre o eixo transversal (lateral) e a linha do bordo de ataque (-, + ou nulo); influencia na estabilidade direcional (guinada); | PERFIL: “fatia”; forma de aerofólio; SIMÉTRICA (÷ ao meio: 2 partes =) e ASSIMÉTRICA ((÷ ao meio: 2 partes ≠): |ELEMENTOS DO PERFIL: BORDO DE ATAQUE; BORDO DE FUGA; EXTRADORSO; INTRADORSO; CORDA; LINHA DE CURVATURA MÉDIA; CORDA MÉDIA AERODINÂMICA. - EIXOS IMAGINÁRIOS: VERTICAL: linha imaginária sentido N-S, atravessa a acft. Passa pelo CG. Comando: leme de direção aciona o pedal (rudder), ocasiona a guinada; LONGITUDINAL/HORIZONTAL: linha sentido nariz-calda. Passa pelo CG. Comando: manche, aciona o aileron, controla o movimento de rolagem/rolamento (bank/ bankagem); TRANSVERSAL / LATERAL: de ponta a ponta da asa. Passa pelo CG. Comando: manche, aciona o profundor (elevator), ocasiona a tangagem ou arfagem (<); -ÂNGULOS: DIEDRO: ângulo entre o eixo lateral e o plano da asa; estab. lateral; (- {- estável}, + {+ est.} ou nulo {in≠}) | Â. DE INCIDÊNCIA: fixo e invariável; entre a linha da corda e o eixo longitudinal. | Â. DE ATAQUE: (ataque, rel. a vento). Variável. (-, + ou nulo).Entre a corda de um perfil e a direção do vento relativo. Prolongamento da corda e o vento relativo. | Â. DE ATITUDE: entre o eixo longitudinal e a linha do horizonte (nariz do avião está alto = ângulo de atitude +; quanto maior, menos se vê a linha do horizonte). | -VENTO RELATIVO: sopra sobre o corpo em movim. na atmosf., geralm. sentido contrário ao do movim. Ex.: Cabrada em ângulo de 20° em determinada veloc.= vento descendente quanto veloc. e âng. -SUPERFÍCIE DE COMANDO: S. PRIMÁRIAS: comandam diretamente a acft. LEME DIRECIONAL: Direciona nariz dir./esq. Movimento de guinada no eixo vert./horiz.; AILERON: direciona dir./esq. no eixo longit. (rolamento); PROFUNDOR: arfagem/tangagem no eixo transv/later. | S. SECUDÁRIAS: comandam dispositivos mecân. auxiliares das s. primárias que facilitam o comando e corrige tendências idesejáveis (compensadores ajustáveis em solo; compens. controláveis em voo; compens. Automáticos, em conj. Com as s. primárias, qdo. em uso do pil. autom.). -GRUPO MOTOPROPULSOR: conj. Componentes resp. tração necessária ao voo. | Classificação: MONOMOTORA (1 motor); BIMOTORA (2 m.); TRIMOTORA (3 m.); QUADRIMOTORA (4 m.); MULTIMOTORA (5 ou + m.) | Tipos: CONVENCIONAIS: CORDA MÉDIA AERODINÂMICA CABRAR = arfar ou tangar p/ cima; PICAR = arfar ou tangar p/ baixo Multimotor -TIPOS DE MOTORES: CONVENCIONAIS (semelhantes ao motor de carro {cilindros, pistões, bielas, eixos ligados à hélice}). Voos + baixos, menor velocidade. Gasolina de aviação (+ octanagem; + energ.. calorif.) | M. À REAÇÃO: chamados “turbina”. Trabalham c/ massa de ar diretamente. 3ª Lei de Newton: “Ação e Reação”. Capta ar da dianteira, comprime, joga ar na câmara de combustão, onde o QUEROSENE DE AVIAÇÃO é queimado em alta velocidade passando pela turbina (que se mantém girando o eixo de compressores), logo em seguida o ar sai pelo bucal propulsor que fica na traseira do motor. | TRÊS TIPOS DE M. À REAÇÃO: a) TURBOJATO OU JATO PURO: reação c/ compressores, câmara de combustão, turbina e bucal propulsor. Desenvolve altíssimas veloc. Alto consumo de combust. Produz muito barulho. Necessita pistas longas, pavimentadas. b) TURBOFAN: + moderno, semelhante ao turbo jato. Possui “FAN” que ajuda a diminuir ruído. Altas veloc., baixo consumo de combust. M. + usado na aviação comerc. de gde. porte. c) TURBOÉLICE: m. à reação, em que a hélice faz tração. Turbina ligada a eixo, que é ligado a caixa redutora de rotação, ligada ao eixo da hélice. Aeronaves de médio porte, que voa em altitude ñ muito elevada, operando tb. Em pistas curtas. Baixas/Médias veloc. -HÉLICE: dispositivo associado ao motor a pistão (convencional) ou a jato turboélice. Em giro, no plano vertical, produz sustentação. | Tipos: TRATORA (tração): na dianteira da acft. (+ convencional. Na fuselagem ou bordo de ataque da asa) “puxa” p/ frete. | PROPULSORA: virados p/ trás (na fuselagem ou no bordo de fuga da asa) “empurra” a acft p/ frente. - REVERSO: M. turbofan/turbojato revertem a saída de ar. Ao invés de sair p/ trás, saem p/ frente. Uma “concha” fecha a saída de ar pelo bucal propulsor, abrindosaída de ar pelo sentido contrário. Em turboélice, inverte-se a rotação das pás (passo reverso). Uso no pouso p/ auxiliar na frenagem, desgastando menos o conj. de freios. - AERODINÂMICA E TEORIA DE VOO DE BAIXA VELOCODADE: MECÂNICA: Subdivisão da Física> Mecânica> Mecân. dos Fluidos: estuda o movim. dos líquidos e gases> AERODINÂMICA: estudo do movimento do ar em torno dos corpos. | AR: fluido em movimento, amorfo. | ESCOAMENTO: movimento do ar > a) LAMINAR: acompanha a forma da superfície aerodin. ou aerofólio. Ñ se espalha. b) TURBILHONADO: ao contrário do laminar. A Fig. 1 mostra o aspecto das linhas de corrente do escoamento em torno de um aerofólio, no plano da seção transversal. A velocidade do ar é maior na parte superior da asa do que na inferior (o ar tem uma distância maior a percorrer por cima). Novamente, pela equação de Bernoulli (fenômeno de Venturi), a velocidade maior do escoamento reduz a pressão na parte superior, e o empuxo dinâmico E resultante sustenta o avião" Um vendaval pode causar danos nas casas atingidas. Por isso vale a pena analisar o fenômeno p/ saber minimizar seus efeitos danosos. A fig. 2 mostra o desenho de uma casa dentro de um fluxo de ar. - EQUAÇÃO DA CONTINUIDADE: Quando estamos jogando água nas plantas do jardim ou lavando um carro c/o auxílio de uma mangueira, é comum utilizarmos o dedo polegar p/ fechar um pouco a saída de água e, então, aumentar a velocidade de saída do líquido. A demonstração da explicação p/ esse fato é feita a partir da equação da continuidade. Essa equação relaciona a velocidade de escoamento TURBOÉLICE de um fluido e a área disponível p/ tal escoamento. Assim, podemos perceber que, quanto menor for a área de escoamento disponível p/ um fluído, maior será a sua velocidade e vice-versa. Como exemplo final, podemos imaginar o “fio” de água formado por uma torneira meio aberta. Repare que, quanto + baixo se olha, + fino estará o filete de água, pois, c/a ação da aceleração da gravidade, a velocidade do fluido aumenta, diminuindo a sua área de escoamento. | A partir dos tubos aerodin. que servem de testes c/ acfts., carros, aerofól. em peq.escala.| TUBO DE VENTURI: possibilita testar e eliminar falhas aerodinâmicas c/base no comportamento apresentado em modelo reduzido de acft., c/ peq. margem de erro. - PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES: Todo corpo mergulhado em um fluido sofre a ação de um empuxo vertical, p/ cima, igual ao peso do líquido deslocado. O empuxo é a existência da ação de várias forças sobre um corpo mergulhado em um determinado líquido. - TEOREMA DE BERNOULLI: equação de Bernoulli ou Trinômio de Bernoulli, ou ainda Teorema de Bernoulli descreve o comportamento de um fluido movendo-se ao longo de uma linha de corrente e traduz p/ os fluidos o princípio da conservação da energia. | Qdo. Um fluido -PRESSÃO ESTÁTICA (P.E.): exercida por um fluido em repouso. Ex.: p. atm. medida por barômetro. -PRESSÃO DINÂMICA (P.D.): pressão exercida pelo vento sobre os corpos. Denomina-se p. dinâmica ou p. de impacto. ≠ de p. estática. Aparece só quando há vento. Todavia, é medida c/manômetro voltado contra o vento. Depende da densidade do ar e veloc. De escoamento. Portanto: -A PRESSÃO MEDIDA POR INSTRUMENTOS: -TUBO DE PITOT (T.P.): Em um ponto de estrangulamento, a veloc. do fluxo , assim, a pressão dinâm. , e a pressão estática BARÔMETRO MANÔMETRO ALTÍMETRO VELOCÍMETRO ACFT VARIÔMETRO (CLIMB) T.P. é a tomada de pressão total (p.t. = p.e.+p.d.) | P.E. > altímetro > indic. altitude da acft. em rel. a variação de p. | P.D > velocímetro > indica a velocidade da acft. | AVC -> ALTÍMETRO: mede a altit. (dist. Vertical da acft. ref. ao nível do mar (n.m.). Qq. outro ponto de ref. que não o n.m. a medida passa a ser altura. | VELOCÍMETRO: baseia- se na variação da pressão dinâmica c/a veloc. do vento relativo. | CLIMB (VARIÔMETRO): informa ao piloto se a aeronave está subindo, descendo ou em voo nivelado. A taxa de subida ou descida é indicada em pés por minuto (FPM – feet per minute) e indicará zero em voo nivelado. -FORÇAS: 4 forças: SUSTENTAÇÃO: p/ cima. Da ≠ de p. entre o extradorso (+ veloc. do ar; - p. sobre a asa) e o intradorso (- veloc do ar; + p. sobre a asa); | PESO: componente vert. p/ baixo. | TRAÇÃO: componente horizontal p/ frente. | ARRASTO: componente horiz. p/ trás. Força oponente ao deslocamento do corpo no ar (RESISTÊNCIA AO AVANÇO ) . A. INDUZIDO: Dvd. à ≠ de p. na asa, a fuga do ar sentido intradorso>extradorso, ocorre um “tubilhonamento” nas pontas das asas. Hj. Corrigido pelos WINGLETS; A. PARASITA: provocado por todas as partes do aviaão, inútil à sustentação. -RESULTANTE AERODINÂMICA: resultado das forças + importantes para o voo, da decomposição da sustentação e do arrasto. P/ se manter nivelado e reto, s/ aumento de veloc. todas as forças serão nulas: -CENTRO DE PRESSÃO (CP): ponto de aplicação de aplicação da sust. Ocorre na asa. Varia conf. âng. de ataque. + âng. de ataque, + à frente o CP e vice-versa. -CENTRO DE GRAVIDADE (CG): ponto onde se cruzam os 3 eixos imagin. Varia conf. consumo de combust. e a movim. de cargas e pax no interior da acft. Se o CG for + dianteiro, precisa-se de + pista para decolar (diante.+ pesada); Se o CG for + atrás, o pouso será + instável (tras. + pesada). -VOO EM CURVA: acft em 1 curva de ação e 2 superfícies de comando: leme de direção+ailerons. + Inclinação, - raios, + potência dos motores para garantir sust. | ERROS + COMUNS (COMANDOS ANORMAIS, POUQUÍSSIMO USADOS): GLISSADA: comando excessivo do aileron> mergulho lateral; DERRAPAGEM: comando excessivo do leme>redução brusca de veloc. -ÂNGULO DE STOLL (Â. DE SUST. MÁX OU DE PERDA OU CRÍTICO): elevado âng. de ataque (sust. e arrasto màx.) Acft perde sustentação (estola). Ocorre dvd. superação do âng. máx., em q. o V.R. deixa de acompanhar a curvatura da asa (turbilhona). (+âng. de ataque, + âng. de stoll até a sust. máx. Após superado, a sust. diminui vertiginosamente. | VELOCIDADE DE STOLL: Veloc. máx. p/ voo reto/nivelado. Veloc. de ref. abaixo da qual a acft. perde sust. Deve ser a menor possível. Diminuida com os flaps. -ESTABILIDADE:
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