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TEORIA DE VOOTEORIA DE VOO

Vincius Vincius RoggrioRoggrio da Rochada [email protected]@yahoo.com.br

MonolitoNimbusMonolitoNimbus.com..com.br/ComissarioNerdbr/ComissarioNerd

Aerodinmica de baixa velocidadeAerodinmica de baixa velocidade

Estaticamente X Aerodinamicamente Estaticamente X Aerodinamicamente ((flutuabilidadeflutuabilidade) (sustentao)) (sustentao)

Aerodinmica: estudo do movimento de Aerodinmica: estudo do movimento de fluidos gasosos (fluidos gasosos (escoamentoescoamento) e s foras ) e s foras envolvidasenvolvidas

Tipos de escoamentoIrregular

regular

PressoPresso PressoPresso: Fora aplicada sobre uma rea: Fora aplicada sobre uma rea

Presso estticaPresso esttica: exercida pelo ar em um : exercida pelo ar em um corpo na atmosfera (ex.: presso corpo na atmosfera (ex.: presso atmosfrica atmosfrica peso da coluna de ar)peso da coluna de ar)

Presso dinmicaPresso dinmica: impacto do vento : impacto do vento (aumentam com densidade e velocidade (aumentam com densidade e velocidade do vento)do vento)

Tubo de Pitot Instrumento que mede a presso total (esttica

+ dinmica) para o altmetro e o velocmetro

Quanto mais estreito for o tubo de Quanto mais estreito for o tubo de escoamento, maior ser a velocidade do escoamento, maior ser a velocidade do fluido (e vicefluido (e vice--versa)versa)

Quando a velocidade aumenta, h reduo Quando a velocidade aumenta, h reduo de de presso esttica presso esttica contra as paredes do contra as paredes do tubo de escoamento e aumento da tubo de escoamento e aumento da presso presso dinmica dinmica (proporcional velocidade)(proporcional velocidade)

Tubo de Venturi

Princpios fsicosPrincpios fsicos Equao da continuidadeEquao da continuidade: se o fluido : se o fluido

constante, quanto mais estreito for o tubo constante, quanto mais estreito for o tubo de escoamento, maior ser a velocidade de escoamento, maior ser a velocidade do fluido e vicedo fluido e vice--versaversa

Teorema de BernoulliTeorema de Bernoulli: quanto maior a : quanto maior a velocidade de escoamento, maior ser a velocidade de escoamento, maior ser a presso dinmica e menor a presso presso dinmica e menor a presso esttica (conservao de energia)esttica (conservao de energia)

AeroflioAeroflio Superfcie aerodinmica que produz Superfcie aerodinmica que produz

reaes teis ao vo: reaes teis ao vo: sustentao/elevaosustentao/elevao

Estreitamento

Asa (perfil)

Aeroflio (perfil de asa)Aeroflio (perfil de asa)

Presso maiorPresso maior

Presso menorPresso menor

Vento relativoVento relativo(mesma direo e (mesma direo e

intensidade, intensidade, sentido contrriosentido contrrio))

Sustentao A diferena de presso a principal fonte de

sustentao do avio (aprox. ) Tambm ocorre deflexo para baixo do ar que

atinge a parte de baixo da asa (aprox. ), ocorrendo assim uma reao de subida

Vento relativo

Sustentao Depende de cinco fatores (quanto maior o

fator, maior a sustentao):- rea da asa- Velocidade- Densidade do ar- Formato do perfil- ngulo de ataque/incidncia

Tipos de aeroflioTipos de aeroflio Simtrico: pode ser dividido por uma linha Simtrico: pode ser dividido por uma linha

reta gerando duas metades iguais reta gerando duas metades iguais ((empenagemempenagem))

Assimtrico: ao ser dividido por uma linha Assimtrico: ao ser dividido por uma linha reta gera duas metades diferentes (asa)reta gera duas metades diferentes (asa)

Aeroflio (nomenclatura)Aeroflio (nomenclatura)

Bordo de ataqueBordo de ataque

ExtradorsoExtradorso

Bordo de fugaBordo de fuga IntradorsoIntradorso

Linha de curvatura mdiaLinha de curvatura mdia

CordaCorda

Corda = Linha reta que une os bordos de ataque e de fugaEnvergadura = Linha de uma ponta de asa a outra

ngulo de incidnciangulo de incidncia ngulo formado entre a corda da asa e o ngulo formado entre a corda da asa e o

eixo longitudinal do avioeixo longitudinal do avio

Eixo longitudinalEixo longitudinal

CordaCorda

ngulo de ataquengulo de ataque ngulo formado entre a corda de um ngulo formado entre a corda de um

aeroflio e a direo do vento relativoaeroflio e a direo do vento relativo

Vento relativoVento relativo

Foras atuantes no avioForas atuantes no avio

SUSTENTAO

PESO

TRAOARRASTO

VooVoo horizontal: Sustentao = Pesohorizontal: Sustentao = PesoVelocidade constante: Trao = ArrastoVelocidade constante: Trao = Arrasto

Resultante AerodinmicaResultante AerodinmicaResultante aerodinmica (RA)Resultante aerodinmica (RA)

Centro de presso (CP)Centro de presso (CP)

Efeito da diferena de pressoEfeito da diferena de presso(Sustentao)(Sustentao)

Efeito da resistncia do arEfeito da resistncia do ar(Resistncia / Arrasto)(Resistncia / Arrasto)

-- Superfcie aerodinmica: pouca resistncia ao avanoSuperfcie aerodinmica: pouca resistncia ao avano-- Depende da rea da asa, velocidade, densidade do ar, Depende da rea da asa, velocidade, densidade do ar, formato do perfil, ngulo de ataque e de incidnciaformato do perfil, ngulo de ataque e de incidncia

Foras atuantes no avioForas atuantes no avio SustentaoSustentao

-- Componente da RA perpendicular ao ventoComponente da RA perpendicular ao vento-- Somente existe se estiver em movimentoSomente existe se estiver em movimento

Arrasto (Resistncia ao avano)Arrasto (Resistncia ao avano)-- Componente da RA paralela ao ventoComponente da RA paralela ao vento-- Resistncia ao avano (partculas de ar no Resistncia ao avano (partculas de ar no caminho)caminho)

Trao (Empuxo)Trao (Empuxo)-- Acelerao do avio (fora motora)Acelerao do avio (fora motora)

PesoPeso-- Peso da aeronave (fora da gravidade)Peso da aeronave (fora da gravidade)

Foras atuantes no avioForas atuantes no avio Cada fora atua em um ponto:Cada fora atua em um ponto:

W (W (WeightWeight, Peso) , Peso) centro de gravidade (CG)centro de gravidade (CG) L (L (LiftLift, Sustentao) , Sustentao) centro de presso (CP)centro de presso (CP) T (T (ThrustThrust, Trao) , Trao) centro de traocentro de trao D (D (DragDrag, Arrasto) , Arrasto) centro de resistncia ao centro de resistncia ao

avanoavanoObs.: centro = Obs.: centro = ponto central da distribuio da

varivel em torno de toda a aeronave

Centro de gravidade (CG)Centro de gravidade (CG)

Eixo lateral ou transversalEixo lateral ou transversal

Eixo verticalEixo vertical Eixo longitudinalEixo longitudinal

Eixo: centro de um movimento giratrio

EstabilidadeEstabilidade Tendncia permanente de um avio retornar Tendncia permanente de um avio retornar

posio de posio de equilbrioequilbrio aps sofrer perturbaoaps sofrer perturbao Depende da posio do centro de gravidadeDepende da posio do centro de gravidade Tipos de equilbrio:Tipos de equilbrio:

estvelestvel instvelinstvel neutroneutro= CG do avio= CG do avio

tende a voltar tende a voltar ao equilbrioao equilbrio

tende a afastartende a afastar--se se do equilbriodo equilbrio

fica em nova fica em nova posioposio

Estabilidade EstticaEsttica: tendncia inicial do avio voltar : tendncia inicial do avio voltar

ao ponto de equilbrioao ponto de equilbrio DinmicaDinmica: movimento resultante aps a : movimento resultante aps a

perturbao (ser afastado do ponto de perturbao (ser afastado do ponto de equilbrio)equilbrio)

ControlabilidadeControlabilidade: capacidade do avio em : capacidade do avio em responder ao comando do pilotoresponder ao comando do piloto

Estabilidade LongitudinalLongitudinal: : equlbrioequlbrio do avio em do avio em

relao ao eixo lateral (ao longo do eixo relao ao eixo lateral (ao longo do eixo longitudinal) longitudinal) subindo/descendosubindo/descendo

LateralLateral: equilbrio do avio em relao ao : equilbrio do avio em relao ao eixo longitudinal (ao longo do eixo lateral) eixo longitudinal (ao longo do eixo lateral) -- girandogirando

DirecionalDirecional: equilbrio do avio em torno : equilbrio do avio em torno do eixo vertical do eixo vertical pros ladospros lados

Estabilidade longitudinalEstabilidade longitudinal Mantido pela distribuio de foras Mantido pela distribuio de foras

(ponto de aplicao do peso)(ponto de aplicao do peso) Avio se torna estvel Avio se torna estvel

longitudinalmente devido ao longitudinalmente devido ao estabilizador horizontalestabilizador horizontal

Estabilidade longitudinalEstabilidade longitudinal O CG deve ficar um pouco frente do CP O CG deve ficar um pouco frente do CP

(mas no ultrapassar o limite dianteiro)(mas no ultrapassar o limite dianteiro)

CG

CP desloca-se para frente com o aumento do ngulo de ataque

Limites dianteiroe traseiro do CG

Estabilidade longitudinalEstabilidade longitudinal

Estabilizador horizontalEstabilizador horizontal

Estabilidade lateralEstabilidade lateral

Vento levantando uma das asas (tendncia de girar)

Estabilidade lateralEstabilidade lateral Diedro: ngulo formado entre o plano das Diedro: ngulo formado entre o plano das

asas e o eixo transversal do avioasas e o eixo transversal do avio

Diedro positivoDiedro positivo Diedro negativoDiedro negativoEfeito desestabilizante

Asa alta: aumenta estabilidade lateral

Estabilidade lateralEstabilidade lateral EnflechamentoEnflechamento: ngulo formado entre o eixo : ngulo formado entre o eixo

transversal e a linha do bordo de ataquetransversal e a linha do bordo de ataque

EnflechamentoEnflechamento positivopositivo EnflechamentoEnflechamento negativonegativoEfeito desestabilizante

Estabilidade direcionalEstabilidade direcionalEstabilizador verticalEstabilizador vertical

Vento lateral

VooVoo em curvaem curva

Quando avio inclina, componente horizontal da sustentao dirigida ao centro e o avio desloca-se lateralmente

(fazendo uma curva)

Superfcies de comandoSuperfcies de comando Do ao piloto o controle de Do ao piloto o controle de voovoo PedaisPedais => leme=> leme MancheManche => => aileronsailerons e e profundorprofundor

Eixo LongitudinalEixo Longitudinal O movimento em torno deste eixo chamaO movimento em torno deste eixo chama--se se

ROLAMENTO, BANCAGEM ou INCLINAO LATERALROLAMENTO, BANCAGEM ou INCLINAO LATERAL

Eixo lateral ou Eixo lateral ou transversaltransversal

Eixo verticalEixo vertical


- Manche para direita: aileron direito sobe e esquerdo desce- Manche para esquerda: aileron esquerdo sobe e direito desce

Eixo Transversal O movimento em torno deste eixo chamaO movimento em torno deste eixo chama--se se

ARFAGEM ou TANGAGEMARFAGEM ou TANGAGEM




- Manche para cima: profundor sobe- Manche para baixo: profundor desce

cabrar

picar

Eixo VerticalEixo Vertical O movimento em torno deste eixo chamaO movimento em torno deste eixo chama--se se

GUINADAGUINADA




- Pedal esquerdo: leme vira para esquerda- Pedal direito: leme vira para direita

Superfcies de comando primriasSuperfcies de comando primriasEixosEixos Superfcie de Superfcie de

controlecontroleMovimentosMovimentos ControleControle

VerticalVertical LEME DE DIREOLEME DE DIREO GUINADAGUINADADERIVADERIVA

DERRAPAGEMDERRAPAGEM

PEDAISPEDAIS

LongitudinalLongitudinal AILERONAILERON BANCAGEMBANCAGEMROLAMENTOROLAMENTOINCLINAINCLINAOO

MANCHE MANCHE lateralmentelateralmente

Lateral ou Lateral ou TransversalTransversal

PROFUNDORPROFUNDOR(ou leme de (ou leme de

profundidade)profundidade)

TANGAGEMTANGAGEMARFAGEMARFAGEMCABRARCABRAR

PICARPICAR

MANCHE MANCHE para frente para frente ou para trsou para trs

Superfcies de comando Superfcies de comando secundriassecundrias

Funo de aliviar as Funo de aliviar as presses dos comandos presses dos comandos durante mudana durante mudana prolongadaprolongada

Compensadores: Compensadores: localizados nos bordos de localizados nos bordos de fuga das superfcies fuga das superfcies primrias (aileron, primrias (aileron, profundorprofundor e leme de e leme de direo)direo)

Fases do Fases do voovoo DecolagemDecolagem (vento de proa)(vento de proa)

-- Ganhar velocidadeGanhar velocidade-- Ganhar sustentaoGanhar sustentao

VooVoo em rotaem rota (vento de cauda (vento de cauda empurra)empurra)-- Manter grande velocidadeManter grande velocidade-- Baixo consumo de combustvelBaixo consumo de combustvel

PousoPouso (vento de proa (vento de proa ajuda a parar)ajuda a parar)-- Baixar velocidadeBaixar velocidade-- Manter sustentaoManter sustentao

STOL STOL (do ingls (do ingls stallstall)) Perda de Perda de

sustentao sustentao quando o ar deixa quando o ar deixa de acompanhar a de acompanhar a curvatura da asa e curvatura da asa e o escoamento o escoamento tornatorna--se turbulentose turbulento

Dispositivos hiper sustentadoresDispositivos hiper sustentadores

FLAPFLAP-- Dispositivo instalado no bordo de fuga Dispositivo instalado no bordo de fuga que aumenta a curvatura do perfilque aumenta a curvatura do perfil-- Aumenta sustentao (ajuda a evitar Aumenta sustentao (ajuda a evitar STOL) e arrasto (funciona como freio STOL) e arrasto (funciona como freio aerodinmico)aerodinmico)-- Possibilita pousar e decolar com Possibilita pousar e decolar com velocidades menoresvelocidades menores-- Trs tipos: simples, ventral e Trs tipos: simples, ventral e fowlerfowler

VentralVentral

SimplesSimples

Fowler (melhor tipo de flap): aumenta curvatura e a rea da asa

Dispositivos hiper sustentadoresDispositivos hiper sustentadores

SLOT

Fendas fixas (Fendas fixas (SLOTsSLOTs) ) ou mveis (ou mveis (SLATsSLATs) ) instalados no bordo de instalados no bordo de ataque para aumentar ataque para aumentar curvatura da asacurvatura da asa

Freios aerodinmicosFreios aerodinmicos SPOILERS (ou SPOILERS (ou speedspeed breakersbreakers))

-- Placas localizadas sobre as asas, que, Placas localizadas sobre as asas, que, ao serem levantadas, provocam ao serem levantadas, provocam perturbao no fluxo de arperturbao no fluxo de ar-- Podem ser usadas em vo para diminuir Podem ser usadas em vo para diminuir a velocidade durante uma descida e em a velocidade durante uma descida e em solo para frear o avio durante o pouso solo para frear o avio durante o pouso (tira sustentao e peso fica s sobre trem (tira sustentao e peso fica s sobre trem de pouso, melhorando eficincia dos de pouso, melhorando eficincia dos freios)freios)

Fator cargaFator carga O fator carga (G) a relao existente O fator carga (G) a relao existente

entre a sustentao produzida (L) e o peso entre a sustentao produzida (L) e o peso do avio (W)do avio (W)

Em um vo reto nivelado o fator carga 1Em um vo reto nivelado o fator carga 1 G < 1 o peso diminui (sensao de ser G < 1 o peso diminui (sensao de ser

empurrado para cima)empurrado para cima) G = 0 flutua (caso se mantenha o vo em G = 0 flutua (caso se mantenha o vo em

parbola)parbola) G > 1 o peso aumenta (> 2 pode desmaiar)G > 1 o peso aumenta (> 2 pode desmaiar)

Queda livre(parbola)

Voo nivelado

curvas

Peso e balanceamentoPeso e balanceamento BraoBrao

rr

MomentoMomentoL = P x rL = P x r

EquilbrioEquilbrioMomentos iguaisMomentos iguais

BalanceamentoBalanceamentoDistribuio corretaDistribuio correta

BalanceamentoBalanceamento Distribuio correta da carga no interior do Distribuio correta da carga no interior do

avio respeitando os limites estabelecidos avio respeitando os limites estabelecidos pelo fabricante (de acordo com a posio pelo fabricante (de acordo com a posio do CG ao longo do eixo longitudinal)do CG ao longo do eixo longitudinal)

BaseiaBaseia--se na CMA (corda mdia se na CMA (corda mdia aerodinmica): corda onde se encontra a aerodinmica): corda onde se encontra a resultante das foras de sustentao de resultante das foras de sustentao de todos os aerofliostodos os aeroflios

CMA

limite dianteiro

limite traseiro

BalanceamentoBalanceamento

Estaes (Estaes (STAsSTAs): distncias horizontais do ): distncias horizontais do avio a partir da Linha avio a partir da Linha DatumDatum, determinadas , determinadas pelo fabricante da aeronavepelo fabricante da aeronave

Linha Linha DatumDatum: linha imaginria de referncia de : linha imaginria de referncia de onde so contadas as estaesonde so contadas as estaes

Manifesto de Peso e Balanceamento

Peso mdio dos passageiros: 75 kg (70 + 5 de bagagem de mo)

Bagagens despachadas: valor anotado no check-in

Total transmitido para despachante tcnico (DT) ou Despachante Operacional de Voo (DOV), que finaliza os clculos utilizando programa de computador

Peso

(Kg)

Posio do CG (%CMA)

Compensador para variaes do Compensador para variaes do balanceamento (aumento da sustentao)balanceamento (aumento da sustentao)

BalanceamentoBalanceamento

O CG varia levemente em vo com o O CG varia levemente em vo com o deslocamento de pessoas a bordo e o deslocamento de pessoas a bordo e o consumo de combustvelconsumo de combustvel

O CG possui os limites dianteiro e traseiroO CG possui os limites dianteiro e traseiro

VooVoo balanceado: estao do CG deve balanceado: estao do CG deve ficar entre os limites na CMA e o momento ficar entre os limites na CMA e o momento do nariz deve ser igual ao da caudado nariz deve ser igual ao da cauda

CG fora dos limites dianteirosCG fora dos limites dianteiros Aumento do consumo de combustvelAumento do consumo de combustvel Dificuldade em manter a cauda baixa no pousoDificuldade em manter a cauda baixa no pouso Sobrecarga na roda do narizSobrecarga na roda do nariz Comandos pesados, dificultando a decolagemComandos pesados, dificultando a decolagem Maior potncia requerida para manter certa Maior potncia requerida para manter certa

velocidadevelocidade

CG fora dos limites traseirosCG fora dos limites traseiros Tendncia de aumentar a velocidade de Tendncia de aumentar a velocidade de

STOL, fazendo com que o avio fique STOL, fazendo com que o avio fique instvel aps a decolageminstvel aps a decolagem

Tendncia em sair do cho antes de Tendncia em sair do cho antes de atingir a VR (velocidade de rotao)atingir a VR (velocidade de rotao)

Pesos operacionaisPesos operacionais Peso bsicoPeso bsico (PB): peso do avio, considerando (PB): peso do avio, considerando

seus itens bsicos (fuselagem, asas, motores, seus itens bsicos (fuselagem, asas, motores, assentos, equipamentos...)assentos, equipamentos...)

Peso bsico operacionalPeso bsico operacional (PBO): PB mais (PBO): PB mais tripulao, bagagem, copatripulao, bagagem, copa

Peso operacionalPeso operacional (PO): PBO mais combustvel (PO): PBO mais combustvel de decolagemde decolagem

Peso atual zero combustvelPeso atual zero combustvel (PAZC): PBO (PAZC): PBO mais carga pagamais carga paga

Pesos operacionaisPesos operacionais Peso de decolagemPeso de decolagem (PAD): PAZC mais (PAD): PAZC mais

combustvel de decolagem ou tambm PO mais combustvel de decolagem ou tambm PO mais carga pagacarga paga

Peso de pousoPeso de pouso (PAP): PAD menos combustvel (PAP): PAD menos combustvel consumido (consumido (triptrip fuelfuel))

Carga pagaCarga paga ((paypay loadload): ): passageiros, bagagem, passageiros, bagagem,

carga, correiocarga, correio

Carga tilCarga til: carga paga : carga paga mais combustvel de mais combustvel de

decolagemdecolagem

PBPBO PO

Carga paga

PAD

PAD trip fuel = PAP

Peso bsico

Peso bsicooperacional

Peso operacional

Peso de decolagem

Peso de pouso

PAZCPeso Zero Combustvel

Pesos estruturais Peso mximo estrutural de decolagem

(PMED) limitado pela estrutura (determinado pelo fabricante)

Peso mximo zero combustvel (PMZC) peso mximo de um avio totalmente carregado, faltando apenas o combustvel

Peso mximo estrutural de pouso(PMEP)

Peso mximo de txi (PMT)

Aerodinmica de alta velocidadeAerodinmica de alta velocidade

Ultrapassar a barreira do som (340 Ultrapassar a barreira do som (340 m/sm/s ISA)ISA) Som: vibrao das molculas de ar conforme Som: vibrao das molculas de ar conforme

uma onda (onda sonora)uma onda (onda sonora) Quando objeto se move no ar, produz ondas Quando objeto se move no ar, produz ondas

sonoras (audveis ou no)sonoras (audveis ou no)

Aerodinmica de baixa velocidadeAerodinmica de baixa velocidade

Partculas de ar se deslocam conforme Partculas de ar se deslocam conforme avio passaavio passa


Ondas de presso no conseguem se Ondas de presso no conseguem se afastar do avioafastar do avio


VooVoo acima da velocidade do somacima da velocidade do som

VooVoo supersnico x subsnicosupersnico x subsnico VooVoo subsnico: velocidades abaixo da subsnico: velocidades abaixo da

velocidade do som (maioria dos velocidade do som (maioria dos voosvoos)) VooVoo supersnico: velocidades acima da supersnico: velocidades acima da

velocidade do som (ultrapassa barreira do som)velocidade do som (ultrapassa barreira do som)

Alta velocidade na asaAlta velocidade na asa Velocidade maior no extradorso (primeira Velocidade maior no extradorso (primeira

regio que ultrapassa barreira do som)regio que ultrapassa barreira do som) Vo Vo transnicotransnico: subsnico no avio e : subsnico no avio e

supersnico no extradorso da asasupersnico no extradorso da asa

Barreira do som

MachmetroMachmetro Mede a velocidade do avio em relao Mede a velocidade do avio em relao

velocidade do som: nmero MACHvelocidade do som: nmero MACHExemplos:Exemplos:-- MachMach 0.83 (B0.83 (B--747)747)-- MachMach 0.80 (F0.80 (F--100)100)-- MachMach 0.78 (0.78 (A320A320))

A velocidade do somA velocidade do somvaria com a temperaturavaria com a temperatura

Aeronave supersnicaAeronave supersnica ConcordeConcorde

Vo Paris Vo Paris -- Rio de Janeiro:Rio de Janeiro: -- normal: 12 horas normal: 12 horas -- Concorde: 6 horasConcorde: 6 horas

Eixo lateral ou transversal

Eixo vertical

Eixo longitudinal

CG

Arrasto

- atrito- presso- interferncia

(associado com produo de sustentao)

(diretamente proporcional trao)(ns)

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