Aula de apresentação - Engenharia Aeronáutica

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MVO-30/AB-103 Estabilidade e Controle de
Aeronaves 2013
(carga horária: 64 horas)
Flávio Silvestre
Departamento de Mecânica do Voo
Divisão de Engenharia Aeronáutica
Instituto Tecnológico de Aeronáutica
2013
Ementa da disciplina
Bibliografia recomendada
Plano do curso
Avaliação
Introdução
MVO-30 - ESTABILIDADE E CONTROLE DE AERONAVES
◮ Requisito: MVO-01 ou MVO-10.
◮ Horas semanais: 2-1-1-6.
◮ Conteúdo: Fundamentos da cinemática e da dinâmica de aeronaves como corpos
rı́gidos e flexı́veis e análise de seus movimentos sob a influência das forças
aerodinâmica, propulsiva e gravitacional. Dedução das equações completas do
R
.
movimento usando o programa de matemática simbólica MATHEMATICA
Simulação do movimento de aeronaves através da solução numérica das
R
R
. Linearização
e MATHEMATICA
equações do movimento usando MATLAB
(simbólica) das equações do movimento em torno de uma trajetória de referência
permanente: estudo dos comportamentos dinâmicos autônomos longitudinal e
látero-direcional. Estabilidade estática. Determinação das derivadas de
estabilidade e de controle. Resposta da aeronave devido à atuação dos controles
e a perturbações atmosféricas. Modificação da resposta da aeronave através de
projetos de sistemas de controle de voo: sistemas de aumento de estabilidade,
sistemas de aumento de controle e sistemas automáticos de voo, bem como
através de modificações no seu projeto aerodinâmico. Critérios de qualidade de
voo e outras figuras de mérito.
Flávio Silvestre
MVO-30/AB-103 2013
Plano do curso
Avaliação
Introdução
◮
Stevens, B. L. and Lewis, F. L., Aircraft Control and Simulation,
2nd. Ed.. John Wiley & Sons, Inc., 2003;
Bibliografia auxiliar:
◮
◮
Paglione, P. e Zanardi, M. C., Apostila de MVO-03: Estabilidade e
Controle de Aeronaves, 1990;
Nelson,R. C., Flight Stability and Automatic Control. The
McGraw-Hill Companies, Inc., 1998;
Outras fontes interessantes:
◮
curso de Dinâmica de Voo do Prof. Stengel (Princeton Univ.): MAE331
Outono/2010
http://www.princeton.edu/~stengel/MAE331Lectures.html
◮
curso de Estabilidade
e Controle de Aeronaves do Prof. How (MIT): Course 16.333 Outono/2004
http://ocw.mit.edu/courses/aeronautics-and-astronautics/16-333-airc
Flávio Silvestre
MVO-30/AB-103 2013
Plano do curso
Avaliação
Introdução
Plano do curso
Estudo da dinâmica e da estabilidade de aeronaves:
◮
◮
◮
◮
◮
◮
◮
◮
sistema de referência e matrizes de transformação (revisão);
dedução das equações do movimento da aeronave como corpo rı́gido
usando a segunda Lei de Newton, em atmosfera parada ou em
regime de ventos;
modelos aerodinâmico, propulsivo, e de atmosfera;
R
programação das equações do movimento em Matlab
(através de
funções e em Simulink), para simulação do vôo;
determinação do equilı́brio;
linearização das equações do movimento em torno de uma condição
de voo;
estudo da estabilidade estática;
estudo da estabilidade dinâmica (longitudinal e látero-direcional) e
determinação das qualidades de voo respectivas.
Flávio Silvestre
MVO-30/AB-103 2013
Plano do curso
Avaliação
Introdução
Plano do curso
Projeto de sistemas de controle de aeronaves:
◮
◮
◮
ajuste das qualidades de voo (sistemas de aumento de estabilidade,
SAS);
auxı́lio de execução de manobras (sistemas de aumento de controle,
CAS);
pilotagem automática.
E outras figuras de mérito.
Flávio Silvestre
MVO-30/AB-103 2013
Plano do curso
Avaliação
Introdução
Plano do curso
Distribuição do curso:
◮
◮
◮
◮
16 x 2h de aulas teóricas semanais
8 x 3h de aulas práticas (programação) a cada duas semanas
2 x 4h de ensaios em voo (1 ensaio por bimestre, a ser agendado
com o IPEV)
TOTAL: 64h
Flávio Silvestre
MVO-30/AB-103 2013
Plano do curso
Avaliação
Introdução
Avaliação
O cálculo da nota de MVO-30 levará em conta, por bimestre:
◮
prova bimestral, contribuindo com 50% da nota,
projetos, contribuindo com 35% da nota,
◮
ensaio em voo, contribuindo com os 15% restantes,
◮
além do exame final.
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Plano do curso
Avaliação
Introdução
Introdução
O que MOTIVA o estudo da Estabilidade e do Controle de Aeronaves?
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Plano do curso
Avaliação
Introdução
Introdução
Acidente com F22 Raptor
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Plano do curso
Avaliação
Introdução
Introdução
PIO envolvendo o Gripen JAS-39
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Plano do curso
Avaliação
Introdução
Introdução
... e mais PIO...
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Plano do curso
Avaliação
Introdução
Introdução
Rajada de vento durante aterrissagem
Airbus A320 aterrissando no aeroporto de
Hamburgo sob fortes rajadas de vento (2008)
figura retirada de wikpedia.de
video retirado de youtube.com
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Avaliação
Introdução
Introdução
Qual o motivo de se aprender Mecânica e Controle de Voo?
◮
◮
modelar matematicamente a dinâmica da
aeronave
transformar o modelo em código
computacional:
◮
◮
◮
◮
◮
◮
simulação / desenvolvimento de simuladores
de voo
determinação do equilı́brio
linearização para cálculo da estabilidade
projeto de sistemas de controle e validação
através de simulação
preparação das campanhas de ensaios em
voo para validação do modelo de simulação e
certificação da aeronave
identificação de parâmetros com dados de
ensaio
Embraer 190
Eurofighter
A380
(retiradas da wikpedia e spiegel.de)
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Plano do curso
Avaliação
Introdução
Introdução
Exemplo: simuladores de voo
◮
◮
◮
treinamento de
pilotos
validação de
modelos
(dinâmica,
controle, PIO,
modelos
matemáticos de
pilotagem)
pesquisa
Simulador do ZFB A330/340
@ TUB (agora na Finlândia)
Sephir @ TUB: visualisação
Sephir @ TUB: cockpit
Thyras @ TUB
projeto estudantil
figuras retiradas de fmra.tu-berlin.de
Flávio Silvestre
MVO-30/AB-103 2013
Plano do curso
Avaliação
Introdução
Introdução
Exemplo: modo fugoidal (longitudinal)
Dornier Do-128 voando modo fugoidal
figura retirada de eufar.net
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Plano do curso
Avaliação
Introdução
Introdução
Exemplo: modo de dutch-roll (látero-direcional)
Socata TB9 em modo de dutch-roll
figura retirada de airplane-pictures.net
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MVO-30/AB-103 2013
Plano do curso
Avaliação
Introdução
Introdução
Exemplo: voo em regime de vento (rajada de vento)
Airbus A320 aterrissando no aeroporto de
Hamburgo sob fortes rajadas de vento (2008)
figura retirada de wikpedia.de
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MVO-30/AB-103 2013
Plano do curso
Avaliação
Introdução
Introdução
Exemplo: controle de voo
Projeto Quadrocopter da Uni. Pennsylvania
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MVO-30/AB-103 2013
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Introdução
Introdução
Exemplo: ensaios em voo para validação de modelos / identificação paramétrica
Flávio Silvestre
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Introdução
Introdução
Exemplo: ensaios em voo para validação de modelos / identificação paramétrica
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