TEORIA DE VÔO ALTA VELOCIDADE. 2 Aerodinâmica de Alta Velocidade

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<ul><li> Slide 1 </li> <li> TEORIA DE VO ALTA VELOCIDADE </li> <li> Slide 2 </li> <li> 2 Aerodinmica de Alta Velocidade </li> <li> Slide 3 </li> <li> 3 medida que as aeronaves foram adquirindo a capacidade de atingir velocidades maiores, surgiram reaes aerodinmicas inesperadas como: Tendncia a picar; Vibraes em toda a aeronave; Comandos pesados, invertidos ou at inoperantes. </li> <li> Slide 4 </li> <li> 4 Os problemas da alta velocidade comeavam a surgir quando as aeronaves se aproximavam da velocidade do som, da surge a conhecida barreira do som. compressibilidade do ar Estudos da poca concluram que os problemas da alta velocidade tinham relao com a compressibilidade do ar. </li> <li> Slide 5 </li> <li> 5 Compressibilidade Substncia Compressvel </li> <li> Slide 6 </li> <li> 6 Aerodinmica de Baixa Velocidade: Baixas presses que podem ser desprezadas; Apenas pequenas variaes de volume e densidade; Estudo simplificado Aerodinmica de Alta Velocidade: Altas presses que afetam as propriedades do ar; No existe fronteira ntida entre alta e baixa velocidade; Considerar o incio da alta velocidade a 250kts ou M 0,4. Compressibilidade </li> <li> Slide 7 </li> <li> 7 O som uma srie de IMPULSOS DE PRESSO. Para que o som se propague TEM QUE EXISTIR MATRIA. A velocidade de propagao depende SOMENTE DA TEMPERATURA. Compressibilidade </li> <li> Slide 8 </li> <li> 8 Durante o vo, as partes da aeronave emitem ondas de presso que afetam o ar a sua frente, estas ondas se propagam a velocidade do som. Upwash Fluxo Subsnico Compressibilidade </li> <li> Slide 9 </li> <li> 9 Se a aeronave ultrapassar a velocidade do som, os impulsos de presso viajaro atrs da aeronave e no afetaro o ar frente. Fluxo Supersnico Onda de Proa </li> <li> Slide 10 </li> <li> 10 Compressibilidade 0.70 0.74 0.78 0.82 0.78 0.74 0.70 0.85 0.90 0.95 1.00 0.95 0.90 0. 85 </li> <li> Slide 11 </li> <li> 11 Os efeitos de compressibilidade no esto limitados s velocidades superiores do som. Subsnicos (Somente fluxos subsnicos) Transnicos (Fluxos subsnicos e supersnicos) Supersnicos (Somente fluxos supersnicos) Hipersnicos ( 5 vezes a velocidade so som) Compressibilidade </li> <li> Slide 12 </li> <li> 12 A velocidade na qual o primeiro ponto da aeronave atinge a velocidade do som denominada Mach Crtico. A passagem do fluxo subsnico para supersnico suave, porm a transio do fluxo supersnico para subsnico sempre acompanhada de uma onda de choque. Compressibilidade </li> <li> Slide 13 </li> <li> Slide 14 </li> <li> 14 0.88 fluxo supersnico Turbilhonamento Onda de Choque Normal Compressibilidade </li> <li> Slide 15 </li> <li> 15 0.90 fluxo supersnico 0.90 0.94 0.98 0.94 Compressibilidade </li> <li> Slide 16 </li> <li> 16 As caractersticas da onda de choque normal so: 1.S ocorre quando o escoamento passa do fluxo supersnico para o subsnico; 2.A direo dos filetes de ar no modificada; 3.Ocorre aumento de presso, temperatura e densidade, reduzindo o nmero de mach dos filetes; 4.Ocorre reduo da energia dos filetes de ar. Compressibilidade </li> <li> Slide 17 </li> <li> 17 Consequncias das Ondas de Choque 1.Estol de compressibilidade. O estol de um aeroflio ocorre porque os filetes de ar, na camada limite, perdem energia cintica devido a viscosidade, reduzindo a sustentao e aumentando o arrasto. O mesmo ocorre com a onda de choque que interage com a camada limite, aumentando sua espessura. </li> <li> Slide 18 </li> <li> 18 1.Estol de compressibilidade. Fluxo Transnico Fluxo Subsnico Consequncias das Ondas de Choque </li> <li> Slide 19 </li> <li> 19 Conseqncias das Ondas de Choque 1.Estol de compressibilidade. A velocidade do estol subsnico aumenta com a altitude. A velocidade do estol de mach diminui com a altitude. O ponto onde estas duas velocidades se encontram denomina-se coffin corner ou canto do caixo. </li> <li> Slide 20 </li> <li> 20 Conseqncias das Ondas de Choque 2.Aumento do Arrasto O surgimento da onda de choque faz com que se crie uma nova parcela de arrasto, denominada arrasto de onda ou arrasto de compressibilidade. Quando as ondas de choque produzem o descolamento da camada limite, o arrasto aumentado rapidamente, at atingir o mach de divergncia de arrasto. </li> <li> Slide 21 </li> <li> 21 Conseqncias das Ondas de Choque Nmero de Mach C D Coeficiente de Arrasto Mach de Divergncia Mach Crtico 0.6 0.71.0 ARRASTO DE COMPRESSIBILIDADE Asa com enflechamento nulo </li> <li> Slide 22 </li> <li> 22 Conseqncias das Ondas de Choque 3. Variao da posio do CP. </li> <li> Slide 23 </li> <li> 23 Conseqncias das Ondas de Choque 4.Reduo do Downwash Up Wash Down Wash ASA PROFUNDOR </li> <li> Slide 24 </li> <li> 24 Conseqncias das Ondas de Choque 4.Reduo do Downwash Up Wash Down Wash </li> <li> Slide 25 </li> <li> 25 5.Rolloff Voando prximo ao mach crtico, uma aeronave ao guinar poder entrar em estol de choque na asa externa guinada, ocasionando um rolamento no sentido oposto guinada. Conseqncias das Ondas de Choque </li> <li> Slide 26 </li> <li> 26 6. Tuck Under Tuck Under a tendncia que a aeronave apresenta de picar. Surge da interao dos dois fenmenos vistos anteriormente, a reduo do downwash e o deslocamento do CP para trs, que aumenta o momento no sentido de picar na asa e reduz a capacidade do profundor de cabrar. Conseqncias das Ondas de Choque </li> <li> Slide 27 </li> <li> 27 Conseqncias das Ondas de Choque 7. Vibraes na cauda ou em todo o avio Causados pelo descolamento dos filetes provocados pelas ondas de choque. </li> <li> Slide 28 </li> <li> 28 8. Comandos duros ou Inoperantes Todos os sinais produzidos pelo comando ficam acumulados na onda de choque. O comando atua diretamente nos filetes de ar descolados da superfcie. O deslocamento do CP para trs faz com que a fora necessria para movimentar os comandos aumente. Conseqncias das Ondas de Choque </li> <li> Slide 29 </li> <li> 29 Conseqncias das Ondas de Choque 9. Problemas de Mergulho Todos os problemas vistos anteriormente desaparecem subitamente aps um mergulho pois ao descer na atmosfera a temperatura do ar aumenta, elevando a velocidade do som, portanto reduzindo o nmero de mach da aeronave, suficiente para reduzir abaixo do mach crtico. </li> <li> Slide 30 </li> <li> 30 Vo Transnico Arrasto Predominante: induzido Arrasto Predominante: compressibilidade TransnicoSubsnico </li> <li> Slide 31 </li> <li> 31 Vo Transnico As tcnicas empregadas para reduzir o arrasto de compressibilidade so: 1.Enflechamento 2.Aeroflio de pequena espessura ou curvatura 3.Projeto com base na regra da rea. 4.Geradores de vrtices 5.Estabilizadores com incidncia varivel 6.Mach trimmer </li> <li> Slide 32 </li> <li> 32 Vo Transnico 1.Enflechamento </li> <li> Slide 33 </li> <li> 33 Vo Transnico 1.Enflechamento A asa enflechada tem como objetivo reduzir o mach crtico. A asa enflechada tem a tendncia de estolar de ponta de asa. A asa enflechada produz menor sustentao. Na asa enflechada existe a possibilidade de ocorrer um pitch up. A asa enflechada pode agravar o tuck under. </li> <li> Slide 34 </li> <li> 34 Vo Transnico 2.Aeroflio e pequena curvatura ou espessura Perfil Assimtrico Perfil Supercrtico </li> <li> Slide 35 </li> <li> 35 Vo Transnico 3.Regra da rea Nariz Cauda rea </li> <li> Slide 36 </li> <li> 36 3.Regra da rea Vo Transnico </li> <li> Slide 37 </li> <li> 37 Vo Transnico 4.Geradores de Vrtices (Vortex Generators) Os geradores de vortex so dispositivos feitos de uma asa de pequeno alongamento colocada em um local que se beneficiar com os vrtices. So asas em miniatura que como subproduto da sustentao, so criados vrtices que influenciam os filetes de ar. </li> <li> Slide 38 </li> <li> 38 4.Geradores de Vrtices (Vortex Generators) Os vrtices captam ar fora da camada limite, que possuem mais energia cintica e o misturam com a camada limite que possui menos energia cintica. Os geradores de vrtice so posicionados para redirecionar os filetes de ar de modo a prevenir reaes adversas, desse modo aumentando a sustentao e reduzindo o arrasto. Vo Transnico </li> <li> Slide 39 </li> <li> 39 Vo Transnico 4.Geradores de Vrtices (Vortex Generators) </li> <li> Slide 40 </li> <li> 40 Vo Transnico 4.Geradores de Vrtices (Vortex Generators) </li> <li> Slide 41 </li> <li> 41 Vo Transnico 4.Geradores de Vrtices (Vortex Generators) </li> <li> Slide 42 </li> <li> 42 Vo Transnico 5.Estabilizador Horizontal com Incidncia Varivel </li> <li> Slide 43 </li> <li> 43 Vo Transnico 6.Mach Trimmer Dispositivo sensvel ao nmero de mach, tem como objetivo manter a estabilidade longitudinal da aeronave, evitando o tuck under. </li> <li> Slide 44 </li> <li> 44 Conseqncias do Enflechamento 1.Reduo da sustentao 2.Tendncia de passeio dos filetes de ar 3.Tendncia de estol nas pontas das asas 4.Dutch Roll </li> <li> Slide 45 </li> <li> 45 Conseqncias do Enflechamento 1.Reduo da sustentao A asa somente sensvel ao componente perpendicular ao bordo de ataque. Necessita ngulos de ataques maiores que as asas no enflechadas. Estola com ngulos de ataque maiores e com coeficientes menores. Proporcionam um vo mais confortvel em tubulncias. </li> <li> Slide 46 </li> <li> 46 Conseqncias do Enflechamento 2.Tendncia de passeio dos filetes de ar </li> <li> Slide 47 </li> <li> 47 Conseqncias do Enflechamento 2.Tendncia de passeio dos filetes de ar </li> <li> Slide 48 </li> <li> 48 Conseqncias do Enflechamento 3.Tendncia de estol nas pontas das asas. Ocorre devido a componente paralela ao bordo de ataque. Desloca o Cp para frente. Provoca o Pitch Up </li> <li> Slide 49 </li> <li> 49 Conseqncias do Enflechamento 4.Dutch Roll a tendncia de instabilidade apresentada pelas asas enflechadas, ocorre no incio de uma guinada, como a asa que avana produzir mais sustentao, esta asa subir, no entanto como tambm produzir maior arrasto iniciar uma guinada no sentido oposto, reiniciando o ciclo. </li> </ul>