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1. PROPULSO

1.1. MOTORES

O desempenho de um motor caracterizado pelas suas curvas de potncia e torque. Umacurva de potncia deve ser obtida pelo ensaio do motor em uma bancada apropriada, medindo

torque e rotao do motor, quando uma carga usada para frear o motor. No caso de motoresaeronuticos esta carga pode ser a prpria hlice. Neste caso necessrio usar diferentes hlicespara variar a rotao e a potncia consumida, obtendo assim a potncia gerada dentro da faixa derotao de trabalho. traada uma curva P[W] x n[rpm].

1.2. HLICE

1.2.1. Geometria de Uma Hlice

Cada hlice definida por 2 medidas distintas : Dimetro e Passo, normalmente indicadosem polegadas.

Dimetro a distncia encontrada de uma ponta a outra da hlice.Passo o avano (terico) que a hlice daria em uma nica volta. Por exemplo: uma hlice

10x6 tem um dimetro de 10" e seu passo de 6". Ou de outra forma: ela andaria 6" para frente acada volta. O passo define caractersticas do vo como, velocidade e manobrabilidade.

O ngulo de hlice formado entre o plano da hlice e a corda da seo emconsiderao da p. Para uma seo a uma distncia r do eixo da hlice o passo da p est ligadodiretamente ao ngulo de hlice.

tgrp 2= our

ptgarc

2=

No caso de usar um perfil varivel seo a seo, que o usual, cada seo deve ter seungulo de ataque selecionado de acordo com a curva do perfil usado. Da geometria da figura abaixovem:

=

Sendo: - ngulo de ataque- ngulo de hlice

- ngulo de vento relativo, calculado como:

r

vtg

=

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1.2.2. Teoria Axial de Hlices

Aplicando a equao de Bernoulli antes e depois da hlice e subtraindo uma equao daoutra, temos:

( ) ii vvvpp 2/23 +=

Esta diferena de presso agindo na rea A do disco produz o empuxo T.

( ) ii vvvAT 2/+= Sendo: iv - velocidade induzida

v - velocidade de vo

O desempenho de uma hlice, em especial quando determinado experimentalmente, emgeral colocado na forma de coeficientes, o coeficiente de empuxo e o coeficiente de potncia,definidos como:

42Dn

TCT = 53 Dn

PCP =

O rendimento pode ser obtido de:

P

T

bC

CJ =

Dn

vJ

=

1.2.3. Curvas Caractersticas de Hlices

As caractersticas de uma hlice so fornecidas pelas curvas do coeficiente de potncia e docoeficiente de empuxo, funo da razo de avano. A curva de rendimento tambm muitas vezesfornecida.

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1.3. DADOS DO MOTOR OS .61 FX MEDIDOS EM BANCADA

Em artigo publicado em [Model Airplane News de maio de 32003] temos ensaiosrealizados com motores da classe .60, em bancada dinamomtrica. Dentre estes motores estava oOS .61 FX. A tabela abaixo apresenta os principais resultados obtidos.

Hlice usada Rotao medida Potncia (hp) Passo provvel12.5 x 9 9250 0,97 8,6813 x 7 9900 1,02 6,92

11 x 10 10000 1,03 10,5612 x 8 10300 1,04 8,04

11 x 11 10450 1,06 9,8712 x 7 10950 1,11 7,3712 x 6 11750 1,15 6,4211 x 8 12250 1,19 7,6511 x 7 13000 1,24 6,9111 x 6 13150 1,22 6,65

2. ANLISE DE DESEMPENHO

No caso da competio Aerodesign o objetivo transportar a mxima carga, com umcomprimento de pista limitado. Uma anlise da decolagem, considerando certas hiptesessimplificadoras (mais detalhes sero abordados posteriormente), leva a uma expresso do tipo:

CLASSEm = 1207,72

A constante 7,1207 surge das condies normais da densidade do ar, acelerao dagravidade e comprimento da pista. A constante CLASSE na realidade o produto:

LL ESCCLASSE =

O projeto deve buscar sempre o mximo coeficiente de sustentao da asa, a mxima rea deasa e o mximo de empuxo lquido. Este valor o que se pode chamar de classe do projeto. Assim,

temos projetos classe 10, apenas classificatrios. Projeto classe 30 ou 40 um vencedor hoje. Aperspectiva chegar a um projeto classe 50.2.1. CURVAS DE POTNCIA

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O ponto de partida para a anlise de desempenho determinar as curvas de potncia,considerando o avio em vo horizontal, a velocidade constante:

Potncia disponvel para vo depende da curva do motor e das curvas da hlice. Potncia consumida em vo depende das caractersticas de resistncia aerodinmica do

avio, dada pela curva polar.

2.1.1. Curva de Potncia Disponvel no Avio

Para montar a curva de potncia disponvel no avio, fornecida pelo conjunto motor-hlice,devemos escolher um ponto da curva do motor, ni, P i. Com estes valores calculado o coeficientede potncia, usando o dimetro da hlice. Da curva da hlice lida a razo de avanocorrespondente Ji. Com este valor calculada a velocidade de vo do avio vi.

53 Dn

P

CP = Dnv

J =

Do valor de J obtido tambm o rendimento. Com este valor calculada a potnciadisponvel na hlice. Desta forma temos os pontos com valores de velocidade e potncia disponvel.

iiavi PP =

2.1.2. Clculo da potncia requerida ao nvel do mar

A potncia requerida (potncia consumida) pode ser calculada pela seguinte expresso:

Os valores de CD e CL so obtidos da curva polar do avio, determinada pela anliseaerodinmica.

Podemos, agora, traar ambas as curvas (Pdis x v) e (Pcon x v), obtendo assim a envoltria devo.

2.2. ENVOLTRIA DE VO

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Vs a velocidade de estol, a mnima velocidade a que o avio pode voar, limitada pelo mximocoeficiente de sustentao. vH a mxima velocidade a que o avio pode atingir em vo horizontal.

2.3. ANLISE DE DECOLAGEM

O avio acelerado em contato com o solo at a velocidade em que ocorre pela primeira vezL = G, ou seja, o avio comea a ter movimento vertical. Este o ponto terico que define adistncia de decolagem. Esta velocidade a velocidade de estol

SC

GvL

s =

22

nL TSC

gmx

=

( )[ ]LL ESC

g

xm

=

0

m massa que pode ser acelerada at vs na distncia xx0 distncia mxima de decolagem (61m) - massa especfica do ar nas condies da decolagemg acelerao da gravidade

CL coeficiente de sustentaoS rea de referncia do avioEL empuxo lquido

CLASSEm = 6198,7

Feita anlise numrica obtido:

CLASSEm = 1207,7

2.3.1. Clculo da Distncia da Corrida de Decolagem

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A distncia percorrida at o ponto de rotao pode ser calculada atravs da seguinteexpresso:

g

VS L

2

2

=

Sendo: = 0,3 , VL = 1,15VS eLC

WVs

=

2

A velocidade de estol diferente para pouso, decolagem e cruzeiro.Para se determinar a distncia horizontal percorrida na rotao necessrio determinar o

raio de girao da aeronave atravs da seguinte expresso:

gn

V

RR

=

2

R raio de giraoVR= 1,2Vs Velocidade de rotaon - acrscimo de fator de carga (referncia assume 0,7)

senRSR

=

- ngulo de subida.

A distncia horizontal percorrida na subida pode ser determinada pela seguinte expresso:

tan

hHSS

=

H altura do obstculoh altura ao terminar rotaoSS distncia de subida

R

Sh R

2

2

=

Finalmente, a distncia total de decolagem a soma das distncias calculadas anteriormente.

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2.3.2. Velocidade de Cruzeiro

Dasa

CCS

TV

=

2

2.3.3. Razo de Subida

Melhor velocidade de subida:

+

+

= KC

W

T

W

T

CS

WV D

Dasa

SubidaMelhor 0

2

0

123

Razo de subida para melhor velocidade de subida:

asaMS

asaDMS

MSVSSV

WK

W

SCV

W

T

VV

= 20

3

2

2

2.4. ANLISE DO POUSO

2.4.1. Clculo da Distncia da Corrida de Pouso

g

VLg

2

=

Lg distncia da corrida de pousoV velocidade da aeronave no momento do toque no solo V = 1,3VSVS velocidade de estol com flapes - coef. Mdio de desacelerao na frenagem ( =0,3 tpico)

2.5. ALCANCE

Para prever o alcance necessrio saber quanto tempo leva at que o combustvel sejatotalmente consumido pelo motor mxima potncia.

C

VConsumodeTempoAlcance =