9 Ita Mvo30p4

MVO-30/AB-103 Estabilidade e Controle deAeronaves 2013

(carga horaria: 64 horas)

Flavio Silvestre

Departamento de Mecanica do VooDivisao de Engenharia AeronauticaInstituto Tecnologico de Aeronautica

2013

IntroducaoMomento de arfagem em torno do CG

Verificacao da estabilidade durante ensaios em vooMomento na linha de articulacao

PARTE IV

Estabilidade Estatica do Movimento Longitudinal

Flavio Silvestre MVO-30/AB-103



Introducao

Ja estudamos a estabilidade dinamica domovimento longitudinal e os criterios parasua avaliacao (qualidades de voo).

O que fazer durante o projeto, quandoas caractersticas da aeronave nao estaodisponveis?

Estudo da estabilidade estatica

V

momento

restaurador

equilbrio

(no perturbado)

estado perturbado




Introducao

Estabilidade Estatica nao e garantia de estabilidade (momentos restauradores excessivos

movimento de retorno pode ultrapassar o estado original, exibindocarater oscilatorio com amplitudes cada vez maiores)

aeronave pode ser ESTATICAMENTE ESTAVEL poremDINAMICAMENTE INSTAVEL

em geral: bom indicador de estabilidade




Introducao

Estabilidade Estatica existencia de

momentosrestauradores

TENDENCIA derecuperar seu estadooriginal

condicao deestabilidade estatica:

dCMd

< 0




Introducao

A avaliacao da estabilidade estatica e feitade acordo com o tipo de comando:

Aeronaves de comando irreversvel:acao das forcas aerodinamicas sobreo profundor nao move o manche.

Estabilidade estatica a manche FIXO

Aeronaves de comando reversvel:acao das forcas aerodinamicas sobreo profundor move o manche.

Estabilidade estatica a manche LIVRE

Exemplo de controle reversvel:

Figura retirada do USAF Test Pilot School Manual




Introducao

A seguir, sera determinado o mo-mento de arfagem em torno do CGda aeronave, com as seguintes con-tribuicoes:

contribuicao da asa

contribuicao da empenagem

contribuicao da fuselagem

Para simplificacao, serao desconside-rados:

contribuicao do momentopropulsivo

contribuicao do trem de pouso(quando baixado)

etc...

contribuio da

fuselagem

CM

contribuio

da asa

contribuio

da empenagem

contribuio

do motor




Ponto neutro da aeronave

Momento de arfagem em torno do CG

estao de referncia

linha de referncia

da fuselagem

velocidade

CG

CA da asa

CA da empenagem

downwash da asa

sobre a empenagem

distncias verticais

CGCAwCAt





Momento de arfagem em torno do CG

linha de referncia

da fuselagem

velocidade

CG

CA da asa

CA da

empenagem

Dt

Lt

linha de referncia

da fuselagem

Dw

Lw

MCA,wMCA,t





Somando-se todas as contribuicoes para omomento de arfagem em torno do CG:

MCG = MCA,w + Lw (xCG xCA,w )

+MCA,t + Lt (xCG xCA,t)

Em termos de coeficientes adimensionais:

CM CG = CM CG,w + CM CG,t + CM CG,f

= CM 0 + CM+ CMee

estao de referncia

linha de referncia

da fuselagem

velocidade

CG

CA da asa

CA da empenagem

downwash da asa

sobre a empenagem

distncias verticais

CGCAwCAt





CA do avio

CG do avio

V

L

MCA






No ponto neutro (CA da aeronave), o momento in-depende do angulo de ataque da aeronave, isto e:

CM = 0

Condicao de estabilidade estatica:

xCG < xPN

ou seja:

o CG deve se localizar a frente do CA da aeronave

estao de referncia

linha de referncia

da fuselagem

velocidade

CG

CA da asa

CA da empenagem

downwash da asa

sobre a empenagem

distncias verticais

CGCAwCAt






MARGEM ESTATICA:

ME =xPN

c

xCG

c

aeronaves de transporte convencionais: ME entre 5 e 10% para CGmais traseiro

aeronaves de alto desempenho mais antigas: ME de ate 5 %

novas aeronaves de alto desempenho: ME chega a -15%, operandocom SAS




Verificacao da estabilidade durante ensaios em voo

dificuldade de determinacao dacurva CM versus duranteensaio em voo

curva auxiliar da deflexao doprofundor e versus velocidadeV para diferentes condicoesequilibradas de voo pode serdeterminada

esta curva tambem traz consigoa informacao da estabilidade;veremos a seguir como

lembre-se que, para aeronavesconvencionais, CMe < 0

deflexo positiva

do profundorCG do avio

momento

negativo

(picador)

empenagem convencional

figura (alterada) retidada de

Etkin, B. Dynamics of Flight, 2.Ed.





Para 4 condicoes de equilbrio diferentes: correspondendo a, respectiva-mente, a 4 posicoes diferentes do profundor:

(a) aeronave estaticamente estvel (b) aeronave estaticamente instvel

posio do profundor

(smbolo usado: e)

condies

de equilbrio





Analisando-se as condicoes de equilbrio:





Pergunta: para cabrar uma aeronave estaticamente instavel, e necessarioempurrar o manche???




DefinicaoCompensadores (trim tabs)Ponto neutro a manche livre

Definicao



Hp(neste caso negativo)





Definicao

precisa ser anulado para voo equilibrado esforco humano (aeronaves de comando reversvel): aliviado pelos

compensadores (trim tabs) esforco nao-humano (aeronaves de comando irreversvel: sistema

hidraulico / sistema eletrico)

importante para dimensionamento do sistema de comando (cabos,polias, etc.)

importante para o desenvolvimento do sistema de sensacao artificialdo piloto



Hp(neste caso negativo)





Compensadores (trim tabs)

figura (modificada) retirada de

Nelson, R. C. Flight Stability and Automatic Control, 2.Ed.

e

figura retirada de


e (+)

t (-)

imagens retiradas de

uswarplanes.net

trim wheel





Ponto neutro a manche livre

V

CG

V

CG





Ponto neutro a manche livre

o efeito pode ser o contrario (ganho de ME) caso haja horns naponta dos atuadores, que tornem b1 positivo

a presenca de horns necessita de cuidados para evitar o fenomeno desuper-compensacao

figura retirada de



IntroduoMomento de arfagem em torno do CGPonto neutro da aeronave

Verificao da estabilidade durante ensaios em vooMomento na linha de articulaoDefinioCompensadores (trim tabs)Ponto neutro a manche livre

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