AD1 Princípio, Planejamento e Performance de Voo

Prévia do material em texto

Universidade do Sul de Santa Catarina – Unisul 
Campus Virtual 
 
 
 
Atividade de Avaliação a Distância 
AD1 
 
Disciplina/Unidade de Aprendizagem: Princípio, Planejamento e Performance de Voo 
Curso: Ciências Aeronáuticas 
Professor: Sandro Francalacci de Castro Faria 
Nome do aluno: Rodrigo Harmuch Roloff 
Data: 26/08/2020 
 
Orientações: 
▪ Procure o professor sempre que tiver dúvidas. 
▪ Entregue a atividade no prazo estipulado. 
▪ Esta atividade é obrigatória e fará parte da sua média final. 
▪ Fique atento ao enunciado. Se houver questões de múltiplas escolhas, estas podem 
requerer justificativas em forma discursiva. 
▪ Encaminhe a atividade via Espaço UnisulVirtual de Aprendizagem (EVA). 
▪ Responda às questões com suas palavras. Caso necessite complementar a sua resposta com 
algum trecho de uma obra, não se esqueça de referenciar corretamente. 
▪ AD composta de seis questões, relativas aos tópicos de estudo 1 e 2 do EVA. 
 
1 - Vimos no estudo de massa, espaço e tempo que a unidade do Sistema Internacional 
(SI) para a medida de distância é o metro, mas que em aviação é muito comum se 
utilizar a Milha Náutica (NM). Faça uma pesquisa a respeito dessa unidade de medida e 
produza um texto de aproximadamente 10 linhas explicando: (1,5 pontos) 
- a sua origem; 
- como foi obtida; 
- a sua equivalência com o metro; e 
- como podemos estimar essa unidade de medida em uma carta aeronáutica que não 
possua escala de distância, mas que apresente medidas de latitude com aproximação 
de minutos. 
A milha náutica por mais que não seja padronizada no sistema imperial e nem no métrico 
é uma medida muito interessante para ser utilizada em navegações sob o globo terrestre 
pois ela é a medida de um minuto de arco, ou seja, você pega a distancia do equador 
até o polo(10.000.000m) divide pelo ângulo do equador ao polo(90º) multiplicado por 60º 
que é o valor do minuto de um ângulo, e isso resultara em 1.851,85m que é arredondado 
e padronizado para 1.852m. A medida pode ser utilizada em cartas mesmo que não 
contenha um índice de escala de distância pois é só utilizar um minuto de meridiano 
como referência de uma milha náutica. 
 
2 - Imagine que você tenha sido designado a carregar uma aeronave para o voo. Para 
tal, considerando a imagem a seguir, foram fornecidos os seguintes dados: (1,5 pt) 
 
- A Corda Média Aerodinâmica (CMA) da aeronave encontra-se situada entre as estações 
14 a 16 
- O passeio máximo do CG encontra-se localizado entre 20% e 35% da CMA 
- O Peso Máximo Zero Combustível é de 7800 Kg 
- O Peso Máximo de Decolagem da aeronave é de 9000 Kg 
- Os dois tripulantes pesam juntos 160Kg, e a cabine se encontra na estação 9 
- O “Abastecimento de Combustível” foi de 1.000 Kg, sendo que o centro dos tanques 
se localiza na estação 15. Os tanques comportam um total de 2.200 Kg de combustível 
Você possui três diferentes cargas para dispor na aeronave. Uma peça de 420 Kg e outras 
duas caixas de 150 Kg cada, totalizando 750 Kg. Existem 4 (quatro) compartimentos de 
carga passíveis de receber tais cargas, localizados nas estações 13, 15, 17 e 19. 
Considere que cada um dos compartimentos pode ser carregado com até 450 Kg, 
apenas. 
- A aeronave acabou de sair de uma revisão geral, e foi pesada no solo. No PO – Peso 
Operacional, foram registradas as seguintes informações (o PO foi pesado sem os 
tripulantes): 
- Em cada roda do trem principal foram obtidos 2.800 Kgf de peso (estação 15) 
- Na roda da bequilha (próximo ao nariz) foi obtida a pesagem de 520 Kgf (estação 9,5) 
 
 
 
Pede-se de determinar: 
a) Qual a posição do CG da aeronave (na condição de Peso Básico), em termos de 
porcentagem da CMA? (0,5 pt) 
2800*15+2800*15+520*9,5= 88940 
2800*2+520=6120 
CG=88940/6120=14,53 metros 
14,53-14=0,53 
2x=53 
X=26,5% 
 
 
b) Qual o peso de decolagem da aeronave, após ser carregada e abastecida? (0,25 
pt) 
6120+160+420+150+150+1000=8.000kg 
c) Você decide distribuir a carga da seguinte maneira: 420 Kg no compartimento 
15, 150 Kg no compartimento 17 e 150 Kg no compartimento 19. Com essa 
distribuição, onde se localizará o CG, em termos de percentual da CMA? O valor 
encontrado encontra-se dentro do “passeio do CG” permitido? Estando pronta 
para a decolagem nessa configuração, qual o PAZC da aeronave? (0,75 pt) 
(2800*15)*2+520*9,5+420*15+150*17+150*19=100640 
2800*2+520+420+150*2=6840 
CG=100640/6840=14,71 
14,71-14=0,71 
2x=71 
X=35,5% 
 
3 - De acordo com a 1ª.Lei de Newton, um corpo em repouso ou em movimento retilíneo 
uniforme estará sujeito à ação de forças cuja resultante é nula. Uma aeronave em voo reto e 
nivelado está nessas condições e sabemos que em virtude da ação da gravidade sobre a massa 
da aeronave, existe a força “peso” na direção vertical. A força na mesma direção e em 
sentido contrário, que em composição com o peso torna a resultante nula, é a sustentação, 
dada pela equação abaixo: 
L = ½ ρ S V2 CL 
Descreva o significado de cada um dos elementos dessa equação (e eventuais relações 
que possam ter com outros fatores, como formato da asa, etc) e indique sobre quais 
deles o piloto tem controle, podendo alterá-los de forma a reduzir ou aumentar a 
sustentação, de acordo com a necessidade da operação. Responda também em seu 
texto, de que forma o piloto pode alterar esses parâmetros? (1,5 Pontos) 
Na fórmula temos: 
 
L = Sustentação, que deve ser igual ao peso da aeronave para manter o nível, vôo não 
acelerado ou uma subida ou descida estabilizada. 
ρ = densidade do ar (variável a cada altitude) 
V = velocidade do ar. 
s = área da asa. 
CL = coeficiente de sustentação. 
 
Para a equação de sustentação, a velocidade é a velocidade do ar medida à frente de 
o aerofólio a qual permanece sem distúrbios. A variação da velocidade de uma aeronave 
altera significativamente o resultado da equação de sustentação. Vê-se que quando o piloto 
dobra a velocidade do ar a sustentação é quadruplicada. 
Em relação a área da asa, assim como outra força aerodinâmica, o arrasto, a sustentação é 
diretamente proporcional à área do objeto. Quando se dobra a área dobra-se a sustentação. O 
piloto pode alterar a área da asa adicionando flaps e slats. 
O coeficiente de sustentação (CL) é determinado pelo tipo de aerofólio (simétrico, 
assimétrico), ângulo de ataque (inclinação ao vento relativo), e a viscosidade e o fator de 
compressibilidade do ar. Esse coeficiente pode ser visualização por meio de um medidor de 
AoA(Angle of Attack). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4: Nos estudos do material didático, aprendemos a empregar a Equação de Bernoulli 
para determinar as relações entre velocidades de escoamento, sobre e sob um 
aerofólio, e a diferença de pressão entre o extradorso e o intradorso de uma asa. Em 
um dos exercícios de exemplo, descobrimos que, com o ar escoando a 110 m/s pela 
parte de baixo e a 116 m/s pela parte de cima, uma diferença de pressão de 
aproximadamente 1032 Pa seria criada. (2,0 Pontos) 
a) Pesquise a respeito da unidade de medida de pressão “Pascal” e descubra qual 
a sua relação com as unidades de medida de força e de área; 
Pascal é uma medida padronizada pelo SI, a qual quantifica pressão, ela é 
padronizada para ser a pressão de um newton sendo aplicado perpendicular a 
uma área de um metro. 
 
b) Considerando que a velocidade da aeronave no exercício de exemplo seja a 
velocidade de escoamento do ar na parte de baixo da asa, e que a aceleração da 
gravidade seja de 9,8 m/s2, estime a área da asa necessária para sustentar em 
voo reto e nivelado de uma aeronave de 6.000 kg de massa, nas condições dadas; 
Assumindo a pressão como 1032hPA e Wa como Área da asa: 
6000*9,8=58800 
1032=58800/Wa 
Wa=58800/1032 
Wa=56,97m² 
 
 
 
c) Após encontrar o valor da área da asa na letra “b”, é possível afirmar que, 
dependendo de uma ação do piloto, o mesmo valor de sustentação necessário 
para manter a aeronave em voo niveladopoderia ser obtido com uma asa com 
área um pouco menor? Explique a sua resposta. 
Para manter a mesma sustentação em uma área de asa menor será necessário 
aumentar a velocidade. 
 
5 - A partir de nossos estudos sobre pesos e balanceamento de uma aeronave, analise as 
alternativas que seguem e assinale com V a(s) alternativa(s) verdadeira(s) e com F a(s) 
alternativa(s) falsa(s). Em seguida, reescreva a(s) alternativa(s) que você julgou falsa(s), de 
forma que ela(s) se torne(m) verdadeira(s). (1,5 Pontos) 
ATENÇÃO: 
Não risque nesse espaço 
 
 
 
a - ( F ) 
O Peso Máximo de Decolagem de uma aeronave é sempre de natureza estrutural e 
independe do tipo de operação que a aeronave realiza. 
b - ( F ) 
O Peso Básico Operacional é a soma do peso básico com o peso do material de copa, 
mais o peso da tripulação e do combustível. 
c - ( F ) 
O Peso Atual de Decolagem é a soma do peso básico operacional com o peso dos 
passageiros, descontado o peso das bagagens e da carga paga. 
d - ( V ) 
Algumas aeronaves carregam combustível fora das asas. Nesse caso, o combustível 
localizado fora das asas não deve ser levado em conta para o cálculo do Peso Zero 
Combustível. 
e - ( V ) 
O Peso Básico Operacional é o Peso Básico acrescido do peso da tripulação e do 
material de copa. 
 
 
 
a) Não só uma questão estrutural, mas também uma questão de performance de decolagem 
e subida. 
b) O peso básico operacional é a soma do peso básico com o peso da tripulação e material de 
copa. 
c) O Peso Atual de decolagem é o PBO+payload+abastecimento 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 - Em uma aeronave de asa fixa, os movimentos em torno dos três eixos de referência 
são executados em consequência da atuação das superfícies primárias de comando que, 
por sua vez, são acionadas pelos comandos de manche e pedais na cabine do piloto. 
Escreva um texto fazendo a relação entre os comandos e as superfícies de comando 
usados no helicóptero e nas aeronaves de asa fixa, para a movimentação em torno de 
cada um dos três eixos de referência. (2,0 Pontos)