Apostila CTA 2A Parte
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2o Parte APOSTILA CONCEITOS TÉCNICOS AERONÁUTICOS aileron total elevado na direção do vento leme como necessário para direcionar aileron elevado na direção do vento início da rolagem com trem elevado VENTO Depto. Eng. Mecânica rolagem leme como necessário Universidade de Taubaté rolagem de decolagem aileron elevado na direção do vento Prof. Dr. Fernando Porto leme como necessário início de sustentação asas com ângulo de correção início de ascensão Aeronaves Sumário - I SUMÁRIO 1. Tipos com base nos princípios de funcionamento. 1.1. Aeronaves 1.2. Aeróstatos 1.2.1. Balões 1.2.2. Dirigíveis 1.3. Aerodinos 1.3.1. Planadores 1.3.2. Aviões 1.3.3. Helicópteros 1.3.4. Autogiros 1.3.5. Convertiplanos 1.3.6. Ekranoplanos ou Wigs 2. Aeronaves: conjuntos constituintes e sistemas 2.1. Introdução 2.2. Elementos Estruturais 2.2.1. Asas 2.2.2. Fuselagem 2.2.3. Empenagem 2.3. Superfícies de comando e dispositivos de hipersustentação 2.3.1. Superfícies primárias ou principais 2.3.2. Superfícies secundárias 2.3.3. Dispositivos de hipersustentação 2.3.4. Dispositivos de controle de arrasto 2.4. Trem de Pouso 2.4.1. Classificação de aeronaves quanto ao trem de pouso 2.4.2. Amortecimento do impacto do pouso 2.4.3. Frenagem e manobra no solo 2.4.4. Outras funções 2.5. Combate ao gelo 2.5.1. Tipos de gelo e seus efeitos no vôo 2.5.2. Formação do gelo 2.5.3. Gelo estrutural 2.5.4. Deicing (remoção de gelo) e anti-icing (anti-congelante) 2.5.5. Gelo induzido 2.5.6. Gelo em motores turbofan e turbojato 2.6. Instrumentos 2.6.1. Instrumentos de vôo 2.6.2. Instrumentos de navegação Depto. Eng. Mecânica – UNITAU – Prof. Dr. Fernando Porto Aeronaves Sumário - II 2.6.3. Instrumentos da célula e dos motores 2.6.4. Instrumentos eletrônicos e digitais 2.6.5. Instrumentos e visores digitais multifuncionais 2.6.6. Visor frontal (HUD) 2.7. Sistemas hidráulico e pneumático 2.7.1. Sistema hidráulico 2.7.2. Sistema pneumático 2.8. Sistema elétrico 2.9. Sistema de comunicações e radionavegação 2.10. Combate ao fogo 2.11. Pressurização 2.12. Sistema de combustível 2.12.1. Sistema de combustível do Boeing 727 2.12.2. Bombas de combustível 2.12.3. Aquecedores de combustível 2.12.4. Medição por gotejamento 2.12.5. Enchendo e abastecendo os tanques 2.12.6. Sistema pneumático 2.13. Grupo motopropulsor 2.13.1. Princípios de funcionamento dos motores 2.13.2. Hélices: tipos e meios de acionamento 2.13.3. Exercícios resolvidos 2.13.4. Motores Turbojato 3. Aerodinâmica 3.1. Atmosfera 3.2. Aerofólio 3.3. Forças sobre as asas 3.4. Fatores que afetam a sustentação e a resistência 3.4.1. Efeito da velocidade 3.4.2. Efeito da densidade do ar 3.4.3. Efeito da forma do aerofólio 3.4.4. Efeito da área 3.4.5. Efeito da forma plana da asa 3.4.6. Cálculo da sustentação 3.4.7. Cálculo da resistência ao avanço da asa 3.4.8. Dispositivos para aumentar a sustentação da asa 3.4.9. Estol de ponta de asa 3.4.10. Parafuso 3.5. Aerofólios Naca 3.5.1. “Família” NACA de 4 dígitos Depto. Eng. Mecânica – UNITAU – Prof. Dr. Fernando Porto Aeronaves Sumário - III 3.5.2. “Família” NACA de 5 dígitos 3.5.3. “Família” NACA de 6 dígitos 3.6. Dinâmica das forças em vôo 3.6.1. Peso e centro de gravidade 3.6.2. Corda média aerodinâmica 3.6.3. Força de sustentação 3.6.4. Força de resistência ao avanço 3.6.5. Força de tração 3.6.6. Efeito de variação de forças 3.6.7. Mecânica do vôo planado 3.6.8. Determinação do ângulo de planeio 3.6.9. Aplicações práticas 3.6.10. Vôo descendente com potência 3.7. Controle do vôo 3.7.1. Os três eixos 3.7.2. Ação dos ailerons 3.7.3. Ação do leme de direção 3.7.4. Coordenação do aileron – leme de direção 3.7.5. Dispositivo para diminuir o efeito de guinada dos ailerons 3.7.6. Ação do profundor 3.7.7. Dispositivos para diminuir a pressão nos comandos 3.8. Mecânica do vôo 3.8.1. Mecânica da decolagem 3.8.2. Vôo ascendente 3.8.3. Teto 3.8.4. Curvas 3.8.5. Estabilidade 3.8.6. Fator carga 3.9. Performance 3.9.1. Velocidade aerodinâmica de uma asa e ângulo de ataque 3.9.2. Velocidade mínima de sustentação de uma asa ou velocidade de pouso 3.9.3. Variação da velocidade aerodinâmica com peso ou fator de carga 3.9.4. Velocidade aerodinâmica de uma asa e altitude 3.9.5. Resistência ao avanço de uma asa e ângulo de ataque 3.9.6. Resistência ao avanço de uma asa e altitude 3.9.7. Potência e deslocamento linear de uma asa 3.9.8. Potência e deslocamento linear de uma asa em função da altitude 3.9.9. Potência e ângulo de ataque 3.9.10. Potência e pêso 3.9.11. Potência e área de asa Depto. Eng. Mecânica – UNITAU – Prof. Dr. Fernando Porto Aeronaves Sumário - IV 3.9.12. Resistência parasita ao avanço 3.9.13. Resistência total ao avanço 3.9.14. Potência total necessária ao vôo 3.9.15. Velocidade de vôo planado 3.9.16. Vôo descendente com potência 3.9.17. Razão de descida ou velocidade vertical de descida 3.9.18. Exercícios resolvidos 4. Referências bibliográficas 4.1. Livros e publicações especializadas 4.2. Revistas 4.3. Referências on-line · Anexos o Perfil Göttinger 593 o Perfil NACA 0006 o Perfil NACA 23012 e flaps o Perfil NACA 23015 o Perfil NACA 4412 e flaps o Perfil NACA 4415 o Perfil NACA 662-215 (3/2) o Curvas CD/CL o Superfícies de controle Depto. Eng. Mecânica – UNITAU – Prof. Dr. Fernando Porto Aeronaves 3-1 3. AERODINÂMICA 3.1. ATMOSFERA O ar que envolve a Terra estende-se a uma altura de cerca de 800 quilômetros. O ar, em nossa atmosfera, está sujeito a uma pressão devida ao peso do ar que está por cima. Uma coluna de ar, que tem a secção transversal de um centímetro quadrado e que se estende desde a superfície da Terra até a camada superior da atmosfera, pesa 1,033 quilogramas-força. O ar próximo da superfície da Terra está, por isto, sujeito à pressão de 1,033 kgf/cm2 e tem, conseqüentemente, uma densidade absoluta correspondente a esta pres- são. Esta pressão é, às vezes, referida como uma "atmosfera" e as pressões mais elevadas são expressas em "atmosferas". Uma coluna de ar, com secção transversal de um centímetro quadrado, estendendo-se de um ponto situado a 1600 metros acima da superfície, até a camada superior da atmosfera, pesa somente 0,651 kgf/cm2. Na altitude de 1600 metros, o ar está, por isto, sujeito a uma pressão de 0,651 kgf/cm2. Quando a altitude au- menta, o ar torna-se cada vez menos denso. Uma coluna de ar de um centímetro de secção transversal, indo desde a superfície da Terra até uma altitude infinita, partindo da Terra, os primeiros 1600 metros de ar pesam 0,182 kgf, os 1600 metros seguintes pesam 0,155 kgf e os 1600 metros mais acima pesam 0,134 kgf. Outro fator importante que afeta a atmosfera é a temperatura. O sol envia para a Terra radiações caloríficas e luminosas. Estas radiações propagam-se a uma velocidade de 300.000 km/s necessitando, por isto, de somente uma fração infinitesimal de segundo para atravessar os poucos quilômetros de espessura da at- mosfera da Terra. A passagem destas radiações através da atmosfera tem um efeito desprezível no seu aquecimento. A irradiação solar aquece a Terra de modo que a torna uma fonte secundária de calor, a qual devolve o calor ao ar que está em contato com a sua superfície. Este ar assim aquecido, não somente a- quece a camada de ar imediatamente superior, como também, pelo fato de ter menor densidade, eleva-se na atmosfera. Ao se elevar até a região de menor pressão, o ar expande-se. Quando o ar se expande, a temperatura cai. Não só por causa desta expansão, como também por causada maior distância da fonte secundaria de calor, a Terra. Deste modo, a temperatura cai, quanto mais elevadas forem as altitudes. A temperatura decresce aproximadamente de 0,65oC para cada 100 metros de aumento da altitude, até que a temperatura tenha atingido – 56,5oC. Supõe-se que o ar não atinge temperaturas inferiores a esta, mesmo nas altitudes eleva- díssimas. O grau de decréscimo da temperatura de acordo com a altitude chama-se gradiente térmico. O ar quente absorve umidade. A água está se evaporando constantemente dos oceanos, lagos e rios. As correntes ascendentes de ar elevam esta umidade a alturas consideráveis, mas há um limite definido até onde pode ser encontrada umidade. Depto. Eng. Mecânica – UNITAU – Prof. Dr. Fernando Porto Aeronaves 3-2 A atmosfera que envolve a Terra pode ser considerada como formada de 2 partes: a região inferior, chama- da "troposfera" e a região superior, chamada "estratosfera" (figura 3.1). Na troposfera há nuvens; o vento pode soprar de qualquer direção e a temperatura decresce com a altitude. A estratosfera, sendo uma zona a que o vapor d’água não pode atingir, nunca tem nuvens. Se houver qualquer vento, ele sopra na direção do ocidente e a temperatura é de – 56,5° C, independente da altitude.