Aeronave Completa 1. Introdução Objetivos: Modelamento simples das interferências das partes da aeronave Determinação do centro aerodinâmico Influencia

Aeronave Completa1. Introdução

Objetivos:

Modelamento simples das interferências das partes da aeronave

Determinação do centro aerodinâmico

Influencia da margem estática na estabilidade da aeronave

Determinação das incidências da asa e empenagem horizontal

Compensação de uma aeronave e influencia da posição do CG

Parâmetros importantes necessários em aerodinâmica

Procedimento para alcançar os objetivos:

Determinação da curva CL x α da aeronave

Determinação da curva Cm x CL da aeronave

Compensação da aeronave no ponto de projeto

Compensação da aeronave fora do ponto de projeto

Aeronave Completa2. Determinação da curva CL x α de uma Aeronave Completa

Forças em uma aeronave

Lw

Lh

hfw LLLL

fwwf LLL hwf LLL

Aeronave Completa

Forças em uma aeronave

hwf LLL

wwfwf LKL hwwf LLkL

2. Determinação da curva CL x α de uma Aeronave Completa

2

25.0025.01

b

db

dK ffwf

b

df

Aeronave Completa

Adimensionalização

hwwf LLkL

qS

L

qS

Lk

qS

L hwwf

2

2

1 Vq

hh

hhhwwf Sq

L

S

S

q

q

qS

LK

qS

L

qS

LCL w

w

hh

hh Sq

LCL

hh

hwwf CLS

SCLKCL

Definição deCoef . de sust.

q

qhh Onde:


sh oh

Clmaxh

Clh

Clh

h

sw ow

Clmaxw

Clw

Clw

w

Aeronave Completa

qS

LCL w

w hh

hh Sq

LCL

hh

hwwf CLS

SCLKCL

owwww CLCL ohhhh CLCL

Asa Empenagem Horizontal


Aeronave Completa

hh

hwwf CLS

SCLKCL owwww CLCL ohhhh CLCL


ohhhh

howwwwf CLS

SCLKCL

w h


Aeronave Completa

ohhhh

howwwwf CLS

SCLKCL

Lw

Lh

w

wiww i


Aeronave Completa

ohhhh

howwwwf CLS

SCLKCL

Lw

Lh

hhh i

d

d hohh

d

di h

ohhh

ohhh

h id

d

1


Aeronave Completa

ohhhh

howwwwf CLS

SCLKCL

Lw

Lh

hhh i

d

d hohh

d

di h

ohhh

ohhh

h id

d

1


Aeronave Completa

ohhhh

howwwwf CLS

SCLKCL

ohhh

h id

d

1

ww i

ohohh

hh

hhowwwwf i

d

dCL

S

SiCLKCL

1


Aeronave Completa

ohohh

hh

hhowwwwf i

d

dCL

S

SiCLKCL

1

d

dCL

S

SCLKiCL

S

SiCLKCL h

hh

hwwfohohhhh

howwwwf 1

d

dCL

S

SCLKCL h

hh

hwwf 1

ohohhhh

howwwwfo iCLS

SiCLKCL

CL

CLoo


Aeronave Completa3. Determinação da curva Cm x α de uma Aeronave Completa

Lw

Xref

Mref

X

Xcaw

Dw

Lh

Dh

Xcah

Lf

Xcaf

refCAhCA

refCAfCA

refCAwCAref

XXLM

XXLM

XXLMM

hh

ff

ww

Asa

Fuselagem

Empenagem horizontal

Momento em relação a um ponto de referencia genérico (Xref)

Aeronave Completa


refCAhCA

refCAwfCACAref

XXLM

XXLMMM

hh

wffw

Conjunto asa- fuselagem


fwwf LLL

refCAhCA

refCAfCA

refCAwCAref

XXLM

XXLM

XXLMM

hh

ff

ww

Asa

Fuselagem


conjunto asa-fuselagem

3. Determinação da curva Cm x α de uma Aeronave Completa

Aeronave Completa


refCAhCA

refCAwfCACAref

XXLM

XXLMMM

hh

wffw



C

X

C

X

qS

L

qSC

M

C

X

C

X

qS

L

qSC

M

qSC

M

qSC

M

refCAhCA

refCAwfCACAref

hh

wffw



Adimensionalização ( qSC )


Aeronave Completa

Coeficiente de momento em relação a um ponto de referencia genérico (Xref)

C

X

C

X

qS

L

qSC

M

C

X

C

X

qS

L

qSC

M

qSC

M

qSC

M

refCAhCA

refCAwfCACAref

hh

wffw



C

X

C

X

qS

Sq

Sq

L

qSC

CSq

CSq

M

C

X

C

XCLkCMCMCM

refCAhh

hh

hhhh

hhh

CA

refCA

wwfCACAref

hh

wf

fw



qSC

MCM w

w

CACA

qSC

MCM f

f

CA

CA

wwfwwf

wf CLkqS

LkCL


Aeronave Completa


C

X

C

X

qS

Sq

Sq

L

qSC

CSq

CSq

M

C

X

C

XCLkCMCMCM

refCAhh

hh

hhhh

hhh

CA

refCA

wwfCACAref

hh

wf

fw



C

X

C

X

qS

Sq

Sq

L

qSC

CSq

CSq

M

C

X

C

XCLkCMCMCM

refCAhh

hh

hhhh

hhh

CA

refCA

wwfCACAref

hh

wf

fw



Adimensionalização da EH ( ) hhh CSq


Aeronave Completa


C

X

C

X

qS

Sq

Sq

L

qSC

CSq

CSq

M

C

X

C

XCLkCMCMCM

refCAhh

hh

hhhh

hhh

CA

refCA

wwfCACAref

hh

wf

fw



C

X

C

XCL

S

SCM

C

C

S

S

C

X

C

XCLkCMCMCM

refCAh

hhCA

hhh

refCA

wwfCACAref

h

h

wf

fw



hh

hh Sq

LCL

hhh

CACA CSq

MCM h

h


Aeronave Completa


C

X

C

XCL

S

SCM

C

C

S

S

C

X

C

XCLkCMCMCM

refCAh

hhCA

hhh

refCA

wwfCACAref

h

h

wf

fw



refCAh

hhCA

hhh

refCAwwfCACAref

XXCLS

SCM

C

C

S

S

XXCLkCMCMCM

hh

wffw



C

XX wf

wf

CA

CA

C

XX h

h

CACA

C

XX refref


Aeronave Completa

Coeficiente de momento como uma função de α

sh oh

Clmaxh

Clh

Clh

h

sw ow

Clmaxw

Clw

Clw

w

qS

LCL w

w hh

hh Sq

LCL



refCAhh

hCAhh

hrefCAwwfCACAref XXCLS

SCM

C

C

S

SXXCLkCMCMCM

hhwffw


Aeronave Completa


owwww iCLCL

ohohh

hhh i

d

dCLCL

1

refCAohohhh

hh

h

refCAowwwwfCAhh

hCACAref

XXid

dCL

S

S

XXiCLkCMC

C

S

SCMCMCM

h

wfhfw

1


refCAhh

hCAhh

hrefCAwwfCACAref XXCLS

SCM

C

C

S

SXXCLkCMCMCM

hhwffw

ww iohh

hh i

d

d

1



Aeronave Completa


refCAohohhh

hh

h

refCAowwwwfCAhh

hCACAref

XXid

dCL

S

S

XXiCLkCMC

C

S

SCMCMCM

h

wfhfw

1

refCAh

hh

hrefCAwwf

refCAohohhhh

hrefCAowwwwf

CAhh

hCACAref

XXd

dCL

S

SXXCLk

XXiCLS

SXXiCLk

CMC

C

S

SCMCMCM

hwf

hwf

hfw

1

Isolando α


Aeronave Completa

Centro Aerodinamico da Aeronave (XCA)

refCAh

hh

hrefCAwwf

refCAohohhhh

hrefCAowwwwf

CAhh

hCACAref

XXd

dCL

S

SXXCLk

XXiCLS

SXXiCLk

CMC

C

S

SCMCMCM

hwf

hwf

hfw

1

01

CACA

hh

hhCACAwwf XX

d

dCL

S

SXXCLk

hwf

Definição: Centro aerodinâmico é o ponto (Xref) onde o momento (CMref) não varia com α


Aeronave Completa

Centro Aerodinamico da Aeronave (XCA)

01

CACA

hh

hhCACAwwf XX

d

dCL

S

SXXCLk

hwf

d

dCL

S

SCLk

Xd

dCL

S

SXCLk

Xh

hh

hwwf

CAh

hh

hCAwwf

CA

hwf

1

1

d

dCL

S

SCLkCL h

hh

hwwf 1

hwf CAhhh

hCAw

wfCA Xd

d

CL

CL

S

SX

CL

CLkX

1

Aeronave completa


Aeronave Completa

Coeficiente de momento no centro aerodinamico da Aeronave (CMCA)

refCAh

hh

hrefCAwwf

refCAohohhhh

hrefCAowwwwf

CAhh

hCACAref

XXd

dCL

S

SXXCLk

XXiCLS

SXXiCLk

CMC

C

S

SCMCMCM

hwf

hwf

hfw

1

Definição: Centro aerodinâmico é o ponto (Xref) onde o momento (CMref) não varia com α

Qdo. Xref = XCA

CMref = CMCA

CACAohohhhh

hCACAowwwwf

CAhh

hCACACA

XXiCLS

SXXiCLk

CMC

C

S

SCMCMCM

hwf

hfw


Durante todas as fases de vôo a aeronave deve estar compensada

Aeronave Completa4. Cálculo das Incidências da Asa (iw) da Empenagem Horizontal (ih)

ForçasL=W

D=T

S

W

VCL 2

21

1

TD CC

MomentoXref = Xcg

0 TA MM Tref CMCM

Ex.: Cruzeiro

iw

ih

Aeronave compensada – Ponto de Projeto

Aeronave Completa

S

W

Vi

d

d

S

SCLiCLCL ohh

hhw hhwwf 200

21

11

Tcgacohohh

h

hhhaccgacwwfacacX

Cmxxid

d

S

SCL

c

c

S

SCmxxiCLKCmCmCm

hhh

hwwWfWref

)()1(

))(( 0

No. de Equações: 2No. de Incógnitas: 4 ohhw ii , , , Problema Indeterminado

Ponto de Projeto Caracterizado pelosParametros:

cgx

V

W

2

Peso

Altitude

Velocidade

Posição do CG

Âng. de Ataque

4. Cálculo das Incidências da Asa (iw) da Empenagem Horizontal (ih)

Aeronave Completa

wwh

oh id

d0

w0

wi

V 0wL

d

d hohh

Ângulo de downwash

0h


Aeronave compensada – Ponto de Projeto

Aeronave Completa

S

W

Vi

d

d

S

SCLiCLCL ohh

hhw hhwwf 200

21

11

Tcgacohohh

h

hhhaccgacwwfacacX

Cmxxid

d

S

SCL

c

c

S

SCmxxiCLKCmCmCm

hhh

hwwWfWref

)()1(

))(( 0

No. de Equações: 3No. de Incógnitas: 3 ohhw ii , , Problema determinado

wwh

oh id

d0


Deflexão das superfícies de controle- Profundor (e)- Canardvator (c)

Aeronave Completa5. Compensação da aeronave – Fora do ponto de projeto

Incidência das superfícies sustentadoras- Empenagem horizontal (ih)- Canard (ic)

Formas de realizar a compensação da aeronave:

Coeficiente de sustentação - CL

cc

cc

ee

hh

ctrl d

dCLi

di

dCL

d

dCLi

di

dCLCL


Consequencia da compensação da aeronave:

Coeficiente de Momento - Cm

cc

cc

ee

hh

ctrl d

dCmi

di

dCm

d

dCmi

di

dCmCm


Consequencia da compensação da aeronave:

wwh

oh id

d0

Conhecido: Incidências da Asa (iw)

Aeronave Completa

S

W

Vi

d

d

S

SCLiCLCL ohh

hhw hhwwf 200

21

11

Tcgacohohh

h

hhhaccgacwwfacacX

Cmxxid

d

S

SCL

c

c

S

SCmxxiCLKCmCmCm

hhh

hwwWfWref

)()1(

))(( 0

No. de Equações: 3No. de Incógnitas: 3 ohhi , , Problema determinado

5. Compensação da aeronave – Fora do ponto de projeto

Incógnitas: Ângulo de ataque (α) Incidencia da Emp. Horiz. (ih)

wwh

oh id

d0

Conhecidos: Incidências da Asa (iw)

Incidencia da E. H. (ih)

Aeronave Completa

S

W

V

CLi

d

d

S

SCLiCLCL e

eohh

hhw hhwwf 200

21

11

Tee

cgacohohh

h

hhhaccgacwwfacacX

CmCm

xxid

d

S

SCL

c

c

S

SCmxxiCLKCmCmCm

hhh

hwwWfWref

)()1(

))(( 0

No. de Equações: 3No. de Incógnitas: 3 ohe , , Problema determinado

5. Compensação da aeronave – Fora do ponto de projeto

Incógnitas: Ângulo de ataque (α) Âng. deflexão profundor (δe)

Variação da posição do CG

CGCACACG XXCLCMCM

ca

ClCl

Cm

Cl

CGCACG XX

dCL

dCM


ClCl

CmGC

caDeflexão de profundor

CGCACACG XXCLCMCM

CGCACG XX

dCL

dCMClCl

CmCG


δe =0

δe < 0

δe > 0

CGCACACG XXCLCMCM

ca CGCA

CG XXdCL

dCM

ClCl

Cm

Cl


Deflexão de profundor

Determinação das curvas CL x e CL x Cd de uma aeronave compensada

ClCl

Cm

Cl

Cd


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Aeronave Completa 1. Introdução Objetivos: Modelamento simples das interferências das partes da aeronave Determinação do centro aerodinâmico Influencia