Infra 03 Caracteristicas de Aeronaves Parte 2

Disciplina:
Infraestrutura Industrial e
Aeroportuária
Características de Aeronaves
Relacionadas ao Projeto de
Aeroportos
Prof. Fernando Porto
Parte 2
Configurações de Trem de Pouso
• As aeronaves atualmente operarando foram
projetadas com várias configurações de trem de
pouso.
A maioria dos aviões foi projetada com uma de três
configurações básicas do trem de pouso:
1. single-wheel (configuração de uma roda), definida
como o trem de pouso principal tendo um total de 2
rodas, uma em cada perna;
Mooney M20
2. dual-wheel (configuração de roda dupla), onde o
trem de pouso principal tem um total de 4 rodas, sendo
2 em cada perna.
Islander BN2T
3. dual-tandem (configuração de dupla em tandem),
definida como dois pares de rodas em cada perna.
Boeing 757
A medida que as aeronaves se tornam maiores e mais
pesadas, as configurações de trem de pouso também
evoluiram em complexidade em relação às já
apresentadas aqui. Por exemplo, seguem as
configurações dos Boeing 747, Boeing 777 e a do
Airbus A-380.
A complexidade das configurações de pouso levou a
FAA a adotar convenções de nomenclatura padrão para
configurações de trem de pouso de aeronaves. Alguns
exemplos:
“S”
“D”
“2D”
“2D/2D2”
“3D”
“2D/3D2”
Single wheel
Dual wheel
Dual tandem
Double dual tandem
Triple tandem
Dual tandem plus triple tandem
A configuração do trem de aterragem desempenha um
papel crítico na distribuição do peso de um avião no
solo em que se assenta, e, assim, por sua vez, tem um
impacto significativo sobre a concepção dos
pavimentos pista.
Especificamente, quantas mais rodas em um trem de
pouso, mais pesada uma aeronave pode ser e mesmo
ainda ser suportada por uma rampa, pista de
taxiamento ou uma pista de pouso com pavimento de
determinada resistência.
lyushin IL-76TD
lyushin IL-76TD
Peso da Aeronave
Embora o conceito de peso possa ser considerado
como simples, a medição do peso de uma dada
aeronave é, na verdade, relativamente complexa.
O peso de uma aeronave será de fato avaliado através
de um certo número de medidas, o que dependerá do
sua carga de combustível, carga útil, e tripulação, e
atribuídos valores máximos admissíveis de peso para a
decolagem, pouso, e repouso.
Estas várias medições de peso das aeronaves são
importantes para o projeto do aeroporto, em particular
das instalações como rampas, áreas de taxiamento e
pistas que devem ser projetadas para suportar o avião.
Embora seja raro que qualquer duas aeronaves, mesmo
as do mesmo modelo e configuração, tenham as
mesmas medidas de peso (quase sempre há variações
em equipamentos, configurações de assentos, cozinhas
e outros objetos), a maioria dos fabricantes irá atribuir
pesos típicos para suas aeronaves para fins de
planejamento e projeto.
Operating Empty Weight (OEW, Peso Operacional
Vazio)
Peso básico da aeronave, incluindo a tripulação e todo
o equipamento necessário exigido para o voo mas não
incluindo passageiros, carga e combustível.
A OEW de uma aeronave é considerada para o projeto
de aeronaves que podem vir a ocupar hangares de
manutenção, instalações de armazenamento de
aeronaves, ou quaisquer outras áreas que não se
destinam a suportar o peso de uma aeronave quando
não carregada com combustível ou carga.
Zero fuel weight (ZFW, Peso sem Combustível)
O peso sem combustível, ZFW, é o OEW de uma
aeronave mais o peso da sua carga útil (payload).
A ZFW é o peso da aeronave na qual todo o peso
adicional deve ser combustível, de modo que quando a
aeronave estiver em voo, os momentos de flexão na
junção da asa e fuselagem não se tornem excessivos.
Carga útil ou payload é um termo que se refere à carga
total que gere receita. Isto inclui o peso dos passageiros
e sua bagagem, correio e carga.
Maximum Structural Payload (MSP, Peso Máximo de
Carga Paga)
É a carga máxima que o avião está certificado para
transportar, seja passageiros, carga, ou combinação de
ambos.
Teoricamente, a carga estrutural máxima é a diferença
entre o ZFW e o OEW, porém o valor efetivamente
realizado é geralmente menor, devido a limitações de
espaço. Isto é especialmente verdadeiro para os aviões
de passageiros, em que os bancos e outros itens
consumem uma quantidade considerável de espaço.
Maximum Ramp Weight (MRW, Peso Máximo de
Rampa)
Peso máximo autorizado para as manobras terrestres
incluindo combustível para taxiamento e testes de
motor (engine run-up).
Com o taxiamento entre a plataforma e o fim da pista,
ocorre queima de combustível e consequente perda de
peso.
Maximum Gross Takeoff Weight (MTOW, Peso
Máximo de Decolagem)
O peso máximo de decolagem bruto é o peso máximo
autorizado para o momento de decolagem. Exclui o
combustível para táxi e testes, e inclui o OEW, mais
combustível para a viagem e reserva, e a carga paga
(payload).
A diferença entre o MTOW e o MRW é bastante
nominal, sendo apenas algumas poucas toneladas para
as aeronaves mais pesadas.
Maximum Landing Gross Weight (MLGW, Peso
Máximo Estrutural de Pouso)
O peso bruto máximo na aterragem realmente varia
com certas condições atmosféricas (a densidade do ar,
que é uma função da altitude da pista de pouso, e a
temperatura do ar ambiente).
Maximum Structural Takeoff Weight (MSTOW, Peso
Máximo de Decolagem)
É geralmente concebido como o peso máximo de
decolagem para uma aeronave operando em altitude
do nível do mar a uma temperatura de 59°F (15°C).
É também o peso máximo que o trem de pouso da
aeronave pode suportar. O MSTOW é a medida padrão
de peso usada para o planejamento e projeto de
aeroportos.
Maximum Structural Landing Weight (MLW, Peso
Máximo de Pouso)
Indica a capacidade estrutural da aeronave no pouso, e
está diretamente ligado ao projeto do trem de pouso.
O trem de pouso principal é estruturalmente projetado
para absorver as forças encontradas durante o pouso;
quanto maiores a forças, maior e mais pesado será o
trem de pouso principal.
Normalmente os trens de pouso principais são
estruturalmente concebidos para uma aterragem com
peso menor do que o peso máximo de decolagem
(MSTOW). Isto é assim porque uma aeronave perde
peso em voo, devido à queima de combustível. Esta
perda de peso é considerável, se a viagem é longa,
sendo mais de 40 toneladas para os grandes aviões a
jato.
Assim sendo, para aeronaves de grande porte, não é
econômico projetar o trem de pouso principal para
suportar o MSTOW durante o pouso, uma vez que esta
situação raramente irá ocorrer.
Caso ocorra, como no caso de pane logo após a
decolagem, o piloto deve descartar ou queimar
combustível suficiente antes de retornar para o
aeroporto de modo a não exceder o peso máximo para
pouso.
Entretanto, aeronaves de curto alcance tem seu trem
de pouso principal projetado para suportar um peso
quase igual ao peso máximo de decolagem. Isto
porque, com as distâncias entre pousos são curtas, o
avião pode vir a pousar após consumir pouco
combustível.
Ao pousar, o peso de uma aeronave é a soma do peso
operacional vazio (OEW), a carga útil (MSP), e a reserva
de combustível, assumindo que a aeronave aterrou no
destino e não foi desviada para um aeroporto
alternativo. Este peso não pode exceder o Peso
Máximo de Pouso (MLW) da aeronave.
Por outro lado, o peso de decolagem é a soma do peso
no pouso mais o peso do combustível para a viagem.
Este peso de decolagem não pode exceder o MSTOW,
Peso Máximo de Decolagem, da aeronave.
Medida de Peso (em inglês)
Sigla
(USA)
Medida de Peso (em português)
Operating Empty Weight
OEW
Peso Operacional Vazio
Zero fuel weight
ZFW
Peso sem Combustível
Maximum Structural Payload
MSP
Peso Máximo de Carga Paga
Maximum Ramp Weight
MRW
Peso Máximo de Rampa
Maximum Gross Takeoff Weight
MTOW
Peso Máximo de Decolagem
Maximum Landing Gross Weight
MLGW
Peso Máximo Estrutural de Pouso
Maximum Structural Takeoff Weight
MSTOW Peso Máximo de Decolagem
Maximum Structural Landing Weight
MLW
Peso Máximo de Pouso
Tipos de Motores
• Embora existam muitos modelos e variantes de
motores de aeronaves produzidos por um número de
fabricantes de motores, os tipos de motores de
aeronaves podem ser classificados em três
categorias:
1. Motores à pistão;
2. Turboélices;
3. Motores à jato.
Motores a Pistão - Piston Engine
• O termo motor a pistão se aplica a todos os motores
aeronáuticos a pistão alimentados a gasolina de alta
octanagem, instalados em aeronaves à hélice.
• A maioria das pequenas aeronaves de aviação geral
são movidos por motores a pistão.
Lycoming O-540
8,874 cc / 6 cil.
Motor Turboélice - Turboprop
• O termo refere-se ao motor de aeronave a hélice que
seja uma turbina a gás.
Motor a Jato – Jet Engine
• O termo motor a jato tem referência as aeronaves
que não são dependente de hélices para propulsão,
mas que obtém o impulso diretamente a partir de
uma turbina.
• Os motores a jato são normalmente alimentados
por uma forma de diesel, conhecida como Jet-A.
• Embora historicamente motores a jato sejam usados
para motorizar grandes aeronaves, estes
recentemente têm sido cada vez mais usados
também nos "jatos regionais" e nos "very light jet“.
• Os motores a jato podem ser classificados em duas
categorias gerais, turbojato e turbofan.
• Um motor turbojato consiste de um compressor,
uma câmara de combustão, e uma turbina na parte
traseira do motor.
• As primeiras aeronaves comerciais a jato, tais como o
Boeing 707 e o DC-8, eram motorizadas por motores
turbojato, mas estes motores acabaram sendo
descartados em favor de turbofans, principalmente
porque estes últimos são muito mais econômicos.
compressor
turbina
câmara de
combustão
Turbojato ou turborreator
eixo
escape
Turbofan
Boeing 707-138B
“John Travolta”
McDonnell Douglas DC-8-62H
Um turbofan é essencialmente um motor turbojato ao
qual foi adicionado pás de grande diâmetro,
geralmente localizadas em frente do compressor.
Estas pás ou lâminas são, normalmente referidas como
sendo o fan, ou ventilador. Uma única fila de lâminas é
denominado de estágio único, duas ou mais filas de
lâminas como sendo um fan de vários estágios.
A razão de diluição, ou by-pass ratio, é a razão entre o
fluxo de ar através do fan para o fluxo de ar através do
núcleo turbo-jato.
O fluxo de ar ao entrar no núcleo do turbojato é muito
comprimido e aquecido, e é também queimado com
combustível no interior do mesmo.
O fluxo de ar através do fan ou ventilador, ou fluxo
exterior, é comprimido muito menos e passa pelo
motor sem queimar, através de um anel em torno do
núcleo turbojato.
Motores turbofan são mais silenciosos e econômicos
que os motores turbojato puros, de modo que quase
todos os aviões comerciais de linha são agora
alimentados por turbofans.
Novos avanços tecnológicos tem prometido motores
com razão de diluição extremamente elevada,
adequadas para aeronaves de longo curso, por
consumirem 25 a 35 por cento menos.
O desempenho de um motor à jato é dado em termos de
potência e eficiência.
A potência de um motor à jato é normalmente mensurado em
libras de força motriz, ou "impulso".
Motor
Fabricante
Empuxo [lb]; aeronave
Continuação
Motor
Fabricante
Empuxo [lb]; aeronave
A eficiência de um motor a jato é medida em termos da
relação potência / peso, ou libras de pressão divididas
pelo peso do motor.
Os primeiros motores a jato tinham uma relação
potência/peso por volta de 3: 1. No início do século XXI,
esta relação já se aproximava de 5: 1, significando
maior eficiência operacional da aeronave e permitindo
o surgimento do mercado de jatos muito leves.
Outra medida importante da eficiência de desempenho
do motor é a do consumo específico de combustível,
em termos de libras de combustível por hora por libra
de empuxo. Para uma aeronave, o consumo específico
de combustível é uma função do seu peso, altura e
velocidade.
Aeronave
Motor
Razão de
Bypass
Consumo
Específico de
Combustível **
** Consumo de combustível, em libras, para produzir 1 libra de empuxo.
Uma indicação das diferenças no consumo de
combustível alcançado por alguns tipos de aviões de
passageiros em diferentes modos de viagem é dada na
próxima tabela.
No entanto, estes dados são apenas indicadores de
consumo de combustível e não produtividade.
Aeronaves capazes de queimar as mais altas taxas de
combustível geralmente são capazes de velocidades
maiores e têm maior capacidade de passageiros.
No gráfico a seguir, verifica-se que o consumo de
combustível em galões por milha de assento disponível
diminui com o aumento do comprimento do segmento
de rota.
Aeronave
Motor
Consumo
lb/h
Consumo por
motor em lb/h
Consumo de combustível [gal]
máximo
médio
mínimo
Extensão da viagem / passageiro [milha / assento]
O preço do combustível aeronáutico aumentou
dramaticamente no início do século XXI, sendo hoje a
maior contribuinte para as despesas das companhias
aéreas, influenciando assim no projeto e planejamento
dos aeroportos.
Existe um grande esforço, minimizando o tempo de
operação de aeronaves no solo, através de, por
exemplo, da diminuição dos trajetos de taxiamento.
Este custo é também um grande motivador para a
indústria aeronáutica projetar motores cada vez mais
eficientes.
Ano
Custo por Galão [US$/Gal]
Bibliografia
R.M. Horonjeff, F.X. McKelvey, W.J. Sproule
Planning and Design of Airports. McGraw-Hill
Professional Publishing; 5th ed; 2010.
ISBN-10: 0071446419
ISBN-13: 978-0071446419