Resistencia dos Materiais - Aula 2

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Estruturas de Aeronaves
Patrice London Janeiro-2012
FATEC SJC - Resistência dos Materiais
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 Forças Externas que atuam em uma aeronave
Sustentação
Dispositivos hipersustentadores
Dispositivos para quebra de sustentação
Arrasto
 Importância do Centro de Gravidade (CG)
 Principais componentes de uma aeronave
 Tipos de Construção
 Utilização de Materiais Compostos na Indústria Aeronáutica
Estruturas de Aeronaves
FATEC SJC - Resistência dos Materiais
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Forças Externas que atuam sobre uma Aeronave
FATEC SJC - Resistência dos Materiais
 Sustentação (Lift)
 Arrasto (Drag)
 Peso (Weight or Gravity)
 Tração (Thrust)
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Sustentação
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Equação da Continuidade (Conservação da Massa):
	Q1 = Q2 onde Q = V/ Dt (volume de fluido por unidade de tempo)
	 e V = A*L (A= Área e L = comprimento)
	 logo A1*L1/ Dt = A2*L2 /Dt 
 mas v = L / Dt : velocidade
 
	concluindo: v1*A1 = v2*A2  A   v 
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Sustentação
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Princípio de Bernoulli (Conservação da Energia Total):
	P1 + 0,5*r*v12 = P2 + 0,5*r*v22 
 onde: P = pressão
		 r = densidade do fluido
 		 v = velocidade
	Concluindo: V  → P
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Sustentação
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Sustentação na Asa
L = CL * 0,5 * r * v2 * S	 (2.1)
Onde: CL: Coeficiente de sustentação
 S: Área da Asa
 v: velocidade do escoamento
 r: densidade do fluido
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Forças que agem no avião - Sustentação
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Sustentação na Asa
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Forças que agem no avião - Sustentação
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Sustentação Máxima na Asa: Estol
CLmax => Vestol 
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Dispositivos Hipersustentadores
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L = CL * 0,5 * r * v2 * S
para equilíbrio da aeronave: L = W (sustentação = Peso)
logo: W = CL * 0,5 * r * v2 * S  CL = W / (0,5 * r * v2 * S) (2.2)
ou v = [W / (CL * 0,5 * r * S)]1/2
Concluindo:
Coeficiente de Sustentação   Velocidade de Estol 
Área da Asa 
e
Velocidade de Estol   Velocidade de Decolagem   TOD 
		 Velocidade de Pouso   LD 
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Dispositivos Hipersustentadores
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Flap
Flap:
Simples: aumento da curvatura da asa
Fowler: aumento da área da asa além do aumento da curvatura
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Forças que agem no avião – Dispositivos Hipersustentadores
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Slat
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Dispositivos de “quebra” de sustentação
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F atrito = m * N onde N = W – L 
N: Força normal que a superfície exerce sobre a aeronave
Sustentação   Força Normal   Força de Atrito   Distancia de Parada 
L
W
F atrito
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Dispositivos de “quebra” de sustentação
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Spoiler
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Arrasto
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D = CD * 0,5 * r * v2 * S		(2.3)
Arrasto pode ser decomposto em:
Arrasto de atrito – Depende da "área molhada"
Arrasto de forma - Função da forma aerodinâmica
Arrasto induzido – Efeito da esteira da asa, função do ângulo de ataque
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Arrasto
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Arrasto de forma - Função da forma aerodinâmica
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Arrasto
FATEC SJC - Resistência dos Materiais
Arrasto induzido – Efeito da esteira da asa, função do ângulo de ataque
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Equilíbrio: M Pitch Down = M Pitch Up
Importância do Centro de Gravidade (CG)
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M Pith Down
M Pith Up
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Principais Componentes de uma Aeronave
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 Asa (Wing)
 Fuselagem (Fuselage)
 Empenagem (Empenage)
 Trem de Pouso (Landing Gear)
 Motor (Engine)
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Asa
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 Classificação quanto ao posicionamento: 
	Alta			média			baixa
Aerofólios fixados na fuselagem  Sustentação da Aeronave
 Número de aerofólios: monoplano ou biplano
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Asa
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 Funções:
 Sustentação  Dispositivos de hiper-sustentação (Flap e slat)
 Controle Lateral  Ailerons
 Prover volume de combustível
 Componentes Estruturais de uma Asa:
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Fuselagem
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 Funções principais
 Acomodar tripulação, PAX e carga / bagagem
 Ligação estrutural com Asa e Empenagem
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Empenagem
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 Funções principais:
 Estabilidade  Estruturas fixas
 Longitudinal: Estabilizador horizontal
 Direcional: Estabilizador vertical (deriva)
 Controle  Superfícies móveis
 Longitudinal: Profundor
 Direcional: Leme
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Trem de Pouso
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 Tipo de Aplicação:
 Hidroavião
 Skis  Pouso na neve
 Rodas
 Classificação:
 Convencional
 Tri-ciclo
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Motor
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 Componentes:
 Motor
 Hélice (quando aplicável)
 Nacelle (Cowling)  direcionar fluxo de saída
 Reverso
 Tipo:
 Hélice
 Jato
 Turbo-fan
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Motor
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Posição dos propulsores:
	Embaixo da asa		 	Em cima da asa
		
			Na fuselagem traseira
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Tipos de Construção
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 Treliçada: 
 Revestimento apenas confere a forma
 Cargas suportadas pelas barras da treliça
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Tipos de Construção
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 Monocoque: Revestimento tem a função
de resistir aos esforços primários juntamente
Com as cavernas
 Semi-monocoque: Além do revestimento 
e das cavernas, as longarinas também 
contribuem
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Utilização de Materiais Compostos na Indústria Aeronáutica
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 Vantagens:
 Peso menor
 Curvaturas mais complexas  redução de arrasto
 Ausência de corrosão
 Desvantagens:
 Falta de danos visuais
 Dificuldade de certificação
 Custo