Flemming Revisão - Pós Graduação

Revisão
UniversidadeAnhembiMorumbi
PósGraduaçãoemSegurançadeVoo
Aerodinâmica Operacional Helicópteros
• Objetivos Gerais
• Compreenderamecânicadevoodo
helicópteroquantoaodesempenho,
estabilidadeecontrole.
• Conhecerascaracterísticasdovoonoscasos
defalhas.
2
Aerodinâmica Operacional Helicópteros
• Objetivos específicos
• Identificarasprincipaislimitaçõesdovoodo
helicópterocomopossíveisameaçasàsegurança
operacional.
• Disseminarconhecimentosobreascaracterísticasde
voodohelicóptero.
• Compreenderascaracterísticasdosvoosemautorotaçãoeaslimitaçõesnoscasosdefalhasem
helicópteros.
3
Umpouco dehistória
• Ahistóriadaaviaçãocomeçoumuitoantes
dosprimeirosaventureirosjuntaremmetal,
madeiraetecidotentandoimitarospássaros
Aristóteles(SéculoIVa.C.)
Concebeuaideiadequeoartinhapeso.
4
Umpouco dehistória
RogerBacon,GalileoePascal
Provaram que oar éumgás,compressível,e
que sua pressão decai comaaltitude.
5
Umpouco dehistória
• Leida Gravidade deNewton(1643-1727)
Força deatração entre
dois corpos édiretamente
proporcional às suas massas
einversamente
proporcional ao
quadrado dasdistâncias
6
Umpouco dehistória
• Primeira LeideNewton
Princípio da inércia
Atendência detodas ascoisas na natureza éo
equilíbrio.Repouso ou Movimento Retilíneo
Uniforme.
7
Umpouco dehistória
• Segunda LeideNewton
Oefeito da força sobre umcorpo éfazê-lo
acelerar,ou seja,produzir variação de
velocidade edesequilibrá-lo.
8
Umpouco dehistória
• TerceiraLeideNewton
Paratoda força deação existe uma dereação na
mesma intensidade,mesma direção
esentido contrário.
9
Umpouco dehistória
mesmadireçãoesentido
mesmadireção,sentidooposto
¨ Direção– pontoscardeais
¨ Sentido– paracima,parabaixo,frente,ré
10
Umpouco dehistória
• Pirocóptero chinês noSéculo IVa.C.
Penas deave afixadas auma haste.
11
Umpouco dehistória
• Hélix deLeonardoDa Vinci– Séc XV
12
Umpouco dehistória
• Passarola deBartolomeu deGusmão – 1709
13
Umpouco dehistória
14
Umpouco dehistória
• 1783irmãos Montgolfierfizeram aprimeira
ascenção dohomem na atmosfera,usando
umbalão.
15
Umpouco dehistória
• Dispositivo deLaunoy 1784
Penas deperu presas auma hasteque giravam
para lados opostos
16
Umpouco dehistória
• Carruagem aérea deGeorgeCayley 1843
Rotores que giravam em sentidos opostos
impulsionados por ummotoravapor.
Extremamente pesado.
Ficou só na ideia
17
Umpouco dehistória
• Cossus deFrance,em 1845projetou uma
máquina que voaria comtrês rotores
18
Umpouco dehistória
• Ohelicóptero deGustave Ponton D’Amecourt
Apresentado na Esposição
Aeronáutica deLondres
em 1868,não conseguiu voar.
19
Umpouco dehistória
• Enrico Forlanini,em 1877,
fezsua máquina movida a
vaporcomrotores
Contra-rotativos.
Voou acerca
de40pés dealtura
por 20segundos
20
Helicoptero =Hélix +Pteron
Hélice +Asa
21
Umpouco dehistória
Pioneiros =coragem ximaginação
baixa noção deperigo
22
Umpouco dehistória
• AhistóriacontaqueThomasEdisonaoser
indagadosobreasfrustrantes1.000
tentativasatéconseguirfinalmenteinventar
alâmpada,dissenãofeznadamaisque
aprendermilmaneirasdiferentesdecomo
nãofazê-la.
23
Umpouco dehistória
• 1916tenente austríaco StefanvonPetroczy
chegou avoar a150pés por uma hora.
Subtituir balões.Preso acabos.
24
Umpouco dehistória
• 1921,russo GeorgeBothezat construiu uma
máquina capaz delevar 4pessoas.Começou a
variação depasso entrerotores.
25
Umpouco dehistória
• 1924,espanhol MarquisPescarabateu
recorde dedistância:736metros(roda livre)
26
Umpouco dehistória
• Em 1926,JuandelaCierva inventou o
girocóptero (batimento eavanço-atraso)
27
Umpouco dehistória
• Somente em 22DEZ1935comogiroplano deLouis
Breget eRenéDorand,foi considerado oprimeiro
voodehelicóptero,como conhecemos.
28
Umpouco dehistória
• IgorSikorsky
Russoradicado nos EUA
Fugiu docomunismo
Rotordecauda
1940realizou oprimeiro voolivre
Contrato comUSArmy
29
Helicópteros noBrasil
• Convertiplano
30
Convertiplano
• De1951a1955,tentativa dedesenvolver o
vooverticalnoBrasil.
• Contratado oeng.holandês HeinrichFocke.
• Foi usada afuselagem easas doSpitfire
• Chegou-seaserconstruído umbanco de
ensaios nosolo.
• Oprojeto morreu em 1955por falta deverba
31
Helicópteros noBrasil
• Projeto Beija-Flor
• Prof.Focke eoutros doprojeto anterior.
• Tentativas frustradas devoar culminaram com
acidente graveem 1965.
32
Tipos deaeronaves Asas Rotativas
•
•
•
•
Helicóptero
Girocóptero
Tiltrotor
Convertiplano
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Tipos dehelicópteros - Rotores
•
•
•
•
•
Coaxial
Lado-a-lado
Tanden
Sincronizados
Monorotor
34
RotorCoaxial
• Kamov 32
35
RotorCoaxial
• Dois rotores principais sobrepostos e
contrarotativos
Vantagens:
Elimina orotordecauda
Elimina otorqueremanascente da fuselagem
Desvantagens:
Aumenta pesoecomplexidade
Problemas devibração pela interação dosfluxos
dosrotores
36
Rotores lado-a-lado MilMI-12
37
Rotores lado-a-lado
• Vantagens:
Elimina orotordecauda
Reduz potência requerida para ovooafrente porque
rotores operam em massa dear “limpa”.
• Desvantagens:
Altovalordearrasto parasita
Aumento depesoecomplexidade
38
Rotores em Tandem
• CH-47Chinook
Dois rotores contra-rotativos ou não,
posicionados umna partedianteira,outrona
traseira dafuselagem.
Tamanho dosrotores podem diferir para
melhorar odesempenho da aeronave àfrente.
39
Rotores em Tandem
• Vantagens:
Aumento da capacidade decarga
Aumento dopasseio doCG
Diminuiçãodoarrastoparasita,secomparadoaoladoa-lado.
Desvantagens:
Complexidade dosistema decomando devoo
Aumento da potência requerida para ovooafrente,o
que pode serminimizado instalando orotortraseiro
mais alto.
40
Rotores sincronizados
• Possuem dois rotores contra-rotativos
entrelaçados.
Vantagens:
Aeronave mais compacta
Simplificação da transmissão
Desvantagens:
Altoarrasto induzido
41
Monorotor
• Éaversão mais utilizada
Vantagens:
Relativa simplicidade em usar umrotorprincipal
eumrotordecauda
Pode sercombinado comumou mais motores
acoplados auma transmissão
Desvantagens:
Relacionadas ao rotordecauda
42
PressãoAtmosférica(Patm)
• Fatorbásicodemudançaclimática;
• Auxilianasustentaçãodaaeronave;
• Atuaemimportantesinstrumentosdas
aeronaves(altímetro,velocímetro,climb,
manifold).
43
Densidadedoar(Ʀ)
}Adensidadedoartemefeitossignificantes
sobreaperformancedasaeronaves.
}Efeitosdadiminuição dadensidadedoar:
1) Reduzpotênciadomotorpoisesteadmite
menosar;
2) Reduzatraçãopoisomotorémenos
eficientecomoarrarefeito;
3) Reduzasustentaçãopoisoarrarefeito
exercemenospressãonosaerofólios.
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Efeitosdaumidadenadensidade
•
•
•
•
•
Ovapordeáguaémaislevequeoar.
Oarúmidoémaislevequeoarseco.
Oarquenteémaislevequeoarfrio.
Maiordensidade:arfrioeseco
Menordensidade:arquenteeúmido
↟d: Ar frio e seco
↡d: Ar quente e úmido
45
Escoamento
} OfísicosuíçoDanielBernoulliobservouquenumcano
degrandediâmetroaáguaemrepousonoseuinterior
tinhaumaelevadapressãoestática.
} Amedidaqueaáguaescoava,essapressãodiminuía.
} Aoreduzirodiâmetrodocanopelametade,as
moléculasdofluidoaumentaramasuavelocidade
fazendoapressãoestáticacaireadinâmicaaumentar.
} Bernoulliconcluiuque,amedidaqueestreitavaocano,
avelocidadedeescoamentoaumentavabemcomoa
pressãodinâmica,porémapressãoestáticadiminuía.
46
PrincípiodeBernoulli
} BernoulliprovousuateoriaatravésdoTubode
Venturi.
} OTubodeVenturiéumtubonoqualsão
inseridosmanômetrosqueindicamaspressões
estáticaedinâmicanointeriordotubo.
} Antesdoestreitamentodotuboasindicaçõesde
pressãoestáticaedinâmicasãoiguais.
} Noestreitamento,apressãodinâmicaaumentae
apressãoestáticadiminui.
} Devoltaaoalargamentodotubo,aspressões
voltamaseigualar.
47
TubodeVenturi
48
Aerodinâmica
• PartedaFísicaqueestudaoefeitodoarsobre
oscorpos.
• Otermovemdogregoaer (ar)+dine (força)
49
Aerofólio
• BaseadonoPrincípiodeBernoulli,idealizou-se
umasuperfíciedenominadaaerofólio.
• Aerofólioéumasuperfícieque,umavez
imersaemumfluidoemescoamento,écapaz
defornecersustentação.
• Oaerofólioproporcionapequenaresistência
aoavançoeaindareaçõesúteis.
50
Sustentação
• Sustentaçãoéaresultantedetodasasforçasaerodinâmicas,
perpendicularaodeslocamentodaaeronave.
• Éaforçacontráriaaopeso.
• Éproduzidaporpressãodiferencial(70a100%)epelareação
doarempurradopeloaerofólio(açãoereação:0a30%).
• Pressãodiferencial:Oarquepassapelasuperfíciedorsalde
umaerofóliopercorre,nomesmotempo,umespaçomaior
queoarquepassapelasuperfícieventral.Oarcommaior
velocidadeacarretaumadiminuiçãodepressãoestáticana
superfíciedorsal(PrincípiodeDanielBernoulli,ilustradopelo
TubodeVenturi)
51
Pressãodiferencial
52
PressãodiferencialeSustentação
53
Açãoereação
• Apressãodinâmicadointradorso doaerofólio
incidindocomoventorelativoprovocauma
reaçãoàaçãodamesma,fazendosurgir
sustentaçãonoaerofólio.
• Asustentaçãoserátantomenorquantoforo
ânguloformadocomoventorelativo,
podendoatésernulaounegativa.
54
Sustentação=Bernoulli+Newton
55
Perfisdosaerofólios
• Operfildoaerofóliodeterminaasua
qualidadeaerodinâmica.
• Osaerofóliospodemserclassificadosem:
1– Simétricos:OCentrodePressão(CP)é
invariável,qualquerquesejaoseuângulode
ataque.Éoidealparaovoodoshelicópteros.
2– Assimétricos:OCPvariabastante,fazendo
comqueesseperfilsejapoucoaplicadoao
voodoshelicópteros.
56
• OCentrodePressão(CP)éopontoondeagea
resultantedasforçasaerodinâmicaseo
momentodearfageménulo.
57
Perfisdosaerofólios
58
Perfisdosaerofólios
59
Perfildeumapá
60
Stall (Estol)
61
Ângulodeataque
• Ângulodeataqueéoânguloformadoentrea
cordadapáeoventorelativo.
62
EnvergaduraeEspessura
• Envergadura:Distânciaentrearaizeaponta
dapá.
• Espessura (doperfil):Distânciamáximaentre
ointradorso eoextradorso.
63
Torçãodapá
} Avelocidadeaerodinâmicaédiferenteemcada
pontoaolongodapá.
} Naraizavelocidadeaerodinâmicaéquasezero.
} Napontadapáestáamaiorvelocidade
aerodinâmica.
} Comoasustentaçãoédiretamenteproporcional
aoquadradodavelocidade,quantomaiora
velocidadeaerodinâmica,maiorasustentação
emdeterminadopontodapá.
64
Torçãodapá
• Paraatenuaresseefeitoeobteruma
sustentaçãouniformeebemdistribuídaem
todaasuaenvergadura,apáapresentauma
torção.
• Devidoàtorçãodapá,oânguloaumentaa
medidaqueseaproximadaraizdapá.
65
Forçasqueatuamemvoo
66
Origemdasforçasaerodinâmicas
• Peso:Éaaçãodaaceleraçãodagravidadesobreumcorpo.
• Sustentação:Forçacontráriaaopeso,produzidaporpressão
diferencial(70a100%)epelareaçãodoarqueéempurrado
peloaerofólio(açãoereação:Zeroa30%).
• Arrasto:Forçaquetendeafreiar umcorpoquesedesloca.
• Tração:Forçaquevenceoarrastoeimpulsionaocorpono
sentidodesejado.
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Arrasto
} Oarrasto éumaforçacontráriaaosentidododeslocamento.
} Oarrastopodeserdecompostoem:ArrastodePerfil,Arrasto
Induzido eArrastoParasita.
} OArrastodePerfilresultadafricçãodofluido(ar)sobrea
superfíciedoaerofólio.
} OArrastoInduzidosãoosvórticesquesurgemnaspontasdas
pás,provocadospelapressãodiferencial.
} ArrastoParasitaéprovocadoportodasaspartesdaaeronave
quenãogeramsustentação.Medidoatravésdeumaplaca
planaequivalente.
} Asmesmasvariáveisqueatuamnaforçadesustentação,
atuamtambémnaforçadearrasto:Densidade,áreado
aerofólioevelocidade.
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TraçãoouEmpuxo
• Tração éaforçaquevenceaforçadearrastoepromoveo
deslocamento.
• Noshelicópteros,atraçãohorizontal éproduzidapela
composiçãodopesocomaforçadesustentação,quandoo
planodorotoréinclinadoemqualquerdireção.Sendoa
sustentaçãoumaforçaperpendicularaoplanodorotor,
quandoháumainclinaçãodesseplanoaforçadesustentação
tambémseinclina,fazendosurgiracomponentehorizontal
(tração)quefazohelicópterosedeslocarnomesmosentido
dainclinaçãodoplanodorotor.
69
Planododiscodorotorprincipal
• Orotorprincipalemfuncionamentoformaum
disco(círculo)cujoraioequivaleaotamanho
deumapá.
70
3MovimentosdasPás
• Mudançadepasso:
• Éogirodapáem
tornodeseueixo
longitudinal,
aumentandoou
diminuindooângulo
deataque(mantido
constanteoVento
Relativo)
71
3MovimentosdasPás
• Batimento:
– Éomovimentoverticaldaspásdorotor,medidoem
suaspontas
72
3MovimentosdasPás
• AvançoeRecuo:
– Éomovimentodaspásdorotoremtornodoeixo
vertical
73
“Éimportanteesclarecerquemovimentoé
diferentedearticulação,poisqualquertipode
rotorreageatodosmovimentos;contudo,
nemtodososrotorespossuemarticulações
paracadamovimento”
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• TiposdeRotores:
– RotorRígido:ondeaspássãofixasnocubo,semarticulaçãode
batimentoouavançoerecuo.
• Somentemudançadepassoépossível.BatimentoeAvançoeRecuo
sãoconseguidos comaflexãodaspásouelementosdefixação.
• Exemplosdeutilização:BO-105eBK-117
75
– RotorSemi-Rígido(Teetering ouUnderslung)
• Rotorescujocubopossuiumaarticulaçãocentralde
batimento.
– Orotorfuncionacomoumagangorra;
– Obatimentoélivre,assimcomoamudançadepasso;
– LinhaBell(206,205,47)eRobinson(R22eR44)
76
RotorArticulado
Possuiasarticulaçõesdemudançadepasso,batimentoeavançoe
recuoindependentes,paracadapá.Aspástêmliberdadepara
executarostrêsmovimentos;
Asvibraçõespassadasaocuboeàestruturadaaeronavesão
minimizadas;
Necessitamdeamortecedoresdeavançoerecuo(dampers);
Utilizadosem:Schweizer,Sikorsky,KamovKa-2,Mil.
77
• MomentoeTorque:
– Momento:éoprodutodaforçaaplicadapelobraçodaalavanca;
– Torque:éosimilaraforçanomovimentorotativo,estáaplicadoa
umparafuso,ouaomovimentodeumrotor.
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• Torquedorotor
principal:
– Éotorqueaplicado
pelorotorprincipalao
helicóptero,fazendo
comqueaestrutura
tenhaatendênciade
girarnosentido
contrárioaorotor
– Sóéaplicadoquando
háaenergiadomotor
aplicadaaorotor
79
– CompensaçãodoTorquedoRotorPrincipal
• Rotorsimpleserotordecauda– maiscomum
• Consumode8%a10%daenergiadomotorno
pairado
80
– CompensaçãodoTorquedoRotorPrincipal
• RotoresCoaxiais
81
– CompensaçãodoTorquedoRotorPrincipal
• RotoresIntermeshing
82
– CompensaçãodoTorquedoRotorPrincipal
• RotoresTandem
83
– CompensaçãodoTorquedoRotorPrincipal
• SistemaNOTAR
84
COMANDOSDEVÔODOHELICÓPTERO
• ComandosdosHelicópteros
–
–
–
–
Coletivo
Cíclico
Pedais
ManetedePotência
86
• ComandosdosHelicópteros
– Ciclíco:primáriodevelocidadeesecundário dealtitude;
- Atua nas pás dorotorprincipal através de
hastesdecomando, discofixo ou
estacionário ediscorotativo,alterando seu
passo durante sua trajetoria circular
- Em cada posição aspás assumem
diversos ângulos deataque,que se
repetem acada ciclo (volta).
87
– UtilizaçãodaSwashplate:discosmontadossolidários(no
mesmoeixo),sendoqueumérotativo(oqueacompanhao
movimentodaspás)eooutroéestacionário(oquerecebe
oscomandos).Odiscorotativocopiaaposiçãodo
estacionário,etransfereestaposiçãoàspás.
88
– DesenhoesquemáticodeumaSwashplate
89
• ComandosdosHelicópteros
– Coletivo:primário dealtitudeeP.A. (PressãodeAdmissão) esecundário
deRPM;
• Comandaopassodaspásdorotorprincipal coletivamente;
90
• ComandosdosHelicópteros
- Tem ângulo de ataque positivo com os pedais
em neutro.
- Em voo pairado, pode consumir até 10% da
– Pedais:Comando primário direcionale potência do motor.
secundário deRPM
• Comandaopassodaspásdorotor - Alteram o ângulo de passo das pás do rotor
decauda,fornecendo omomento de cauda produzindo tração maior ou menor
em oposição ao torque. Qualquer variação de
antitorque
potência resulta em necessidade de correção
de pedais.
91
• ComandosdosHelicópteros
– ManetedePotência:primário deRPMesecundáriadePA;
92
SITUAÇÕESDEVÔOQUEENVOLVEMAPA
ATENÇÃO:CONDIÇÃOMAISADVERSA
ALTAALTITUDE,BAIXADENSIDADE,PESADOESEMVENTO
93
• VôoPairado
– Éovôoexclusivodohelicóptero,noqualaaeronaveestá
imóvelemrelaçãoaumpontonosolo;
– Adireçãodeinclinaçãodorotorprincipal,nopairado,
dependedadireçãodovento.
94
– EfeitodeSolo:
• IGE- InGroundEffectouFlutuação
– Sustentaçãoadicionalqueohelicópteroobtém
quandoestánopairado,aproximadamentea½
diâmetrododiscodorotordealtura.
95
• OGE- OutGroundEffect
– Ocorrequandoohelicópteroestánopairadoforado
EfeitoSolo,ouseja,nenhumasustentaçãoadicional
éobtidapelaproximidadecomosolo.Geralmenteo
pairadoOGEconsomede8%a10%amaisde
potência.
96
– Tetooperacional(pairado):
• Umhelicópteroteráaumentadoseutetooperacionalno
pairadoquandooperarsobcondiçõesIGE,ouseja,seu
tetomáximodepairadoIGEémaiorqueotetode
pairadomáximoOGE
6700ftIGE
6000ftOGE
97
– DeslocamentoHorizontal
• Iníciododeslocamento:Háperdadesustentaçãodevido
aodesequilíbriodocolchãodear;
• Senãohouveracréscimodepotênciaatravésdo
coletivo,aresultanteR(queéaSustentaçãooriginal)
serádivididaemL1(sustentação)eTração(T),maso
peso(W)continuaráomesmo
L1
R
T
W
V
98
– Sustentaçãodedeslocamento:
• Éasustentaçãoadicionalqueohelicópteroobtém,aose
deslocarparaafrente,devidoaoaumentodeeficiência
dorotor.Osvórticeseturbulênciasvãosendodeixados
paratrás,elinhasdefluxomaisuniformesencontramo
rotor.
99
– Sustentaçãodedeslocamento
• Aeficiênciadorotorvaisendoaumentadaacada
incrementodevelocidade,sendomaisefetivaapartirde
15kt,aproximadamente,queéquandopraticamente
todaaturbulênciageradapelaperdadoefeitosoloe
vórticesédeixadaparatrás.
100
- Apartirde15mph
- Entre40e60mph:<PotênciaRequerida
- Acimade60mph: >Arrasto=MaiorPotênciaRequerida
101
• EfeitosGiroscópicos
– RigidezGiroscópica
• Éatendênciadeumamassaemrotaçãonãovariarseu
eixoderotação.
• Éproporcionalavelocidadederotaçãodocorpo
entornodoseueixo.
• Giroscópios:utilizadosemequipamentosde
estabilização.
102
• EfeitosGiroscópicos
– PrecessãoGiroscópica
• Qualquerforçaaplicada
emumamassaem
rotação,paralelaaoeixo
derotação,seráefetiva
90° apartirdopontode
aplicaçãonosentidoda
rotação.
- Oscomandosdadospelopilotosão
transferidosaorotor90⁰antesdopontoem
quedeveráocorrerareação.Opilotodeve
atuarnos comandosnormalmente,
desconsiderandoaprecessão.
103
• EfeitosGiroscópicos
104
ESTABILIDADE
- EQUILIBRIO:Numcorpoemequilíbrio,asforçasatuantes
estãoequilibradasporesforçosdemesmaintensidadee
sentidosopostos,sendoqueasomadasforçasdevemser
nulas.
- ESTABILIDADE:Éarespostadeumcorpoquandoperturbado
porumaforça.
- ESTÁTICA:Respostaanalisadapontualmente,sem
considerartempoegrandezadaforçarecuperadora.
- DINÂMICA:Resposta analisadaemrelaçãoaumperíodo
detempodecorridoapósaperturbação.
105
• EquilíbrioeEstabilidade:
– Equilíbrioestático:
Estável
Instável
Indiferente
Equilibrio Estável: seocorpoforretiradodasuaposiçãooriginal, tenderáaretornarasua
posiçãoinicial.
Equilíbrio Instável: seo corpofor retiradodasuaposiçãooriginal, tenderáaseafastarcada
vezmaisdaposiçãoinicial.
Equilíbrio Indiferente: quando umcorpoépertubado dasuaposiçãodeequilibrio, NÃOtenha
atendênciaalgumaavoltarouseafastardaposiçãoinicial,resumindo assumeanova
posiçãopositivamente.
106
107
Limitesdevelocidadedohelicóptero:
• EstoldeCompressibilidadeoudapáqueavança:
• Ocorrequandoapáqueavançaatingevelocidadesacimada
velocidadedosom,gerandoondasdecompressão(ondasde
choque)queacarretamperdabruscadesustentaçãoegrande
aumentodearrasto.
• Construçãoespecíficadaspontasdaspás.
108
• EstoldeCompressibilidadeoudapáqueavança:
- SINAIS:PERDATEMPORÁRIADECOMANDOS
VIBRAÇÃONAAERONAVEENOCICLICO.
- AÇÕES:REDUZIRPASSOCOLETIVOEVELOCIDADE,MANTENDO
ARPMDOROTOR
109
• EstoldepáouEstoldapáquerecua
• Éumfatorlimitantedavelocidadedaaeronave;
• OcorreporexcessodaÂngulodeAtaquenapáquerecua;
• Sintomas:
– VibraçãoeRuídoanormal
– Tendênciadenarizparacima(cabrar);
– Tendênciaderolamentoparaoladodapáestolada;
• Condiçõesfavoráveisparaoestoldepá:
– Helicópteromuitopesado;
– Excessodevelocidade;
– BaixaRPMdorotorprincipal;
– Grandealtitudedensidade;
– Curvasbruscas;
– Arturbulento.
– Estoldapáquerecua:açõesaseremtomadas:
• Diminuiravelocidadedaaeronave;Diminuiropassocoletivo
• AumentaraRPMdorotorprincipal;
110
• EstoldePotência:
– OcorrequandoohelicópteroestáemumOGEoumanobrabrusca,ese
atingeomáximoângulodepassodaspás,combaixarotaçãodorotor
principal,enãohápotênciaparacontinuarovôo.
111
– EstoldeTurbilhonamento:
– Ocorrequandoohelicópteroestáempregandogranderazãodedescida
naverticaleentranopróprioturbilhonamento causadopelorotor
principal,
– Podeocorrermesmocompotênciasuficienteparacontinuargerando
sustentação.
– Parasairdoestol depotênciaouestoldeturbilhonamento:
– Aumentararotaçãodorotorprincipal(baixandoocoletivo);
– Aumentaravelocidadeàfrente,saindodaesteiradeturbilhonamento.
112
– ANÉISDEVORTICIDADE
– Nasdescidasverticaiscompotência(aprox.degrandeangulo)oar
empurradoparabaixoéomesmoquesobenaregiãodoperímetrodo
rotor.Essearturbilhonado(vórtice)provocavibraçãonoconjunto
semelhanteàquelapresentenoestoldepotência.Aaeronavenãose
encontraemestolmasestepodeocorrercasohajaumaumentodoângulo
depasso.
113
- COMOEVITAR:Descidascompotênciadevemocorrercom
deslocamentoàfrente,queserátãomaiorquantomaiorforarazão
dedescida.NasdescidasverticaisprimeiroreduziraR/Dea
recuperaçãofinal,semprequepossível,deveocorrercomalguma
velocidade.
114
Auto-rotação:
115
• Auto-rotação
– Capacidadedeumaaeronavemanterorotorprincipal
girando,semaaçãodomotorsobreomesmo;
– Omovimentodorotorsedápelofluxodearpassandode
baixoparacima;
– ARodaLivredesacoplaatransmissãodomotor;
– Hátrocadeenergiapotencialgravitacionalporenergia
cinética;
– Éamanobraqueproporcionaaohelicópteropossibilidade
depousoseguroquandodafalhadomotor;
116
117
DiagramaAlturaXVelocidadeouCurvadoHomemMorto
• Fazpartedomanualdetodohelicóptero;
• Deveserrespeitado,evitandoasáreasderisco.
118
VibraçõeseCondiçõesCríticas
• Vibrações
– Sãoinerentesàsaeronavesdeasarotativadesdeoiníciodeseu
desenvolvimento,econformeacapacidadedecargae
velocidadeforamaumentando,asvibraçõessetornaram
problemasmaiores.
– Asmaioresfontesdevibraçõessãoosrotoresprincipal(baixae
médiafreqüência)edecauda(altafreqüência);
– Emhelicópteros,afreqüênciadasvibraçõesestárelacionadaao
númeroderotaçõesdorotorprincipal,epodementãoser
classificadas:
• Baixafreqüência- 100a400ciclosporminuto;
• Médiafreqüência- 1000a2000ciclosporminuto;
• Altafreqüência- acimade2000ciclosporminuto;
120
• Vibraçõesnormaisounão-corrigíveis:
– Sãoasinerentesàaeronave,equenãopodemser
corrigidasoueliminadas;
• Podemseragravadascomodesgastedoscomponentes;
• Vibraçõescorrigíveisouanormais:
– Sãoasquepodemedevemsercorrigidas,atravésde
manutenções;
– Podemporemriscoasegurançadaaeronave,ou
causardesconforto;
• Causadaspordesbalanceamentosoufaltadeajustede
tracking naspás.
121
• VibraçõesdeBaixaFreqüência:
– CausadaspeloRotorPrincipal;
– Chamadasdevibração1:1(umaporrevolução);
– Podemser:
• Laterais:causadaspordesbalanceamentoestático
(centrodemassaafastadodoeixoderotação)
• Verticais:causadaspordesbalanceamentodinâmico(pá
foradetracking);
– Solução:BalanceamentodoRotorPrincipalutilizando
equipamentopróprio
122
• VibraçõesdeMédiaFreqüência(intermediaria):
– Causadaspelomotor,coxinsdatransmissãoouuma
combinaçãodevibraçõesisoladasdoconjuntodinâmico;
– Chamadasdevibração2:1;
– Sãomaisdifíceisdesedetectaracausa;
– Podesercausadapeloefeitodefluxotransverso,noinício
dodeslocamentohorizontaldohelicóptero,queneste
casoéconsideradanormal.
123
VibraçõesdeAltaFreqüência:
– Causadaspelomotor,ourotordecauda
(elementosdoconjuntodinâmicoquefuncionam
comrotaçãomaisalta);
– Sãosentidasnafuselagemnocasodomotor;
– Causamumformigamentonospés,seacausa
fororotordecauda.
• Condiçõescríticas:
– Ressonânciacomosolo:
• Sãovibraçõesqueocorremquandoestamosno
solo,batendoaaeronave(pancadas)comosoloe
destruindoamesmaempoucossegundos;
• Podemocorrerduranteotáxi(roda),acionamento
oupouso.
• Éconseqüênciadodesbalanceamentogeométrico
dorotorprincipal,quefazocentrodemassagirar
cadavezmaisafastadodoeixoderotação.
125
• Ressonânciacomosolo:
– Equilíbrioedesequilíbriogeométricodaspásdeum
rotoreseusefeitos:
126
• Ressonânciacomosolo:
– Condiçõesparaquehajaressonânciacomosolo:
• Alteraçãobruscadarelaçãoangulardaspásdevidoa:
– Pousoduro;
– Amortecedoresdotremdepousoforadeespecificação;
– Amortecedoresdorotorprincipalforadeespecificação;
– Formaçãodegelonaspás,
– Correção:
• Sehouverpotênciaerotaçãodisponível,decolar
imediatamente,tirandoocontatodohelicópterocomosolo;
• Senãohouverpotênciaourotaçãoparaadecolagem,abaixar
ocoletivo,cortaromotoreaplicarofreiorotor.
127
TEORIADEVÔOHELICÓPTEROS
• Ressonânciacomosolo:
– Conseqüências:
128
• Condiçõescríticas:
– Mast Bumping:
• Éacolisãodocubodorotorcomomastro,podendo
romperoúltimoecausandoacidentesgraves;
• Ocorrequandoháexcessodecomandonocíclico,e
estandoorotorcomZeroG,ouGnegativo;
• Helicópteroscomrotoressemi-rígidossãomais
suscetíveisaoMast Bumping.
129
• Condiçõescríticas:
– TendênciaTranslacional(tail rotordrift):
• Orotordecauda,porservertical,provocaumatendênciade
rolamentoemdireçãoatração.Paracorreçãoomastroé
inclinadonaparaoladooposto.
130
• Condiçõescríticas:
– Rolagemdinâmica(Dynamic Rollover):
• Éatendênciadetombamentoourolagemlateral,
quandoopousoéexecutadoemumterrenoinclinado
ousomentecomumesqui;
131
– Rolagem dinâmica (Dynamic Rollover):
• Como evitar, no caso de pouso em terreno
inclinado:
132
PlanodeVoo
5anos
10anos
30anos
134
PlanodeVoo
Exercício:
Traceseu PlanodeVoo
Pessoal
Profissional
Lazer
135
PlanodeVoo
Quanto mais altoonível
devoo,
maior oalcance visual.
136
Universidade Anhembi Morumbi
Obrigado!
Ruy Flemming
Professor
Pós-Graduação de Segurança de Vôo
Universidade Anhembi Morumbi
[email protected]
11-99644-3888