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carla-affonso-paiva
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Francisco Castro 78655
João Ornelas 79681
José Confraria 79157
Leonor Inverno 78588
Martim Cálão 79050
Tiago Silva 78266
DESEMPENHO
Índice
• Descolagem e Aterragem
• Descida e Subida
• Voo Cruzeiro
• Potência vs Altitude
• Tectos Absolutos e de Serviço
• Alcance e Resistência
• Aeronaves Supersónicas
Subida
• Ângulo de subida γ
in The Boeing Company 2009 Document D6-1420
-Ângulo de subida-Gradiente de subida-Razão de subida
Subida
• Gradiente de subida
in The Boeing Company 2009 Document D6-1420
-Ângulo de subida-Gradiente de subida-Razão de subida
Δh
Δd
γ𝑔𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒=∆h∆𝑑= tan (𝛾)
Subida
• Razão de subida
in The Boeing Company 2009 Document D6-1420
-Ângulo de subida-Gradiente de subida-Razão de subida
𝑟𝑎𝑡𝑒𝑜𝑓 𝑐𝑙𝑖𝑚𝑏𝑅𝐶=h𝑑𝑑𝑡=𝑉𝑠𝑖𝑛 ( γ )
Subida
• Forças a actuar no avião em subida
𝑇 −𝐷−𝑊𝑔 (𝑑𝑉𝑑𝑡 )−𝑊𝑠𝑖𝑛 ( γ )=0
𝐿+𝑊𝑔 (𝑑𝛾𝑑𝑡 )−𝑊𝑐𝑜𝑠 ( γ )=0
in The Boeing Company 2009 Document D6-1420
T- Propulsão L- LiftD- Resistência W- Peso
∑ 𝐹=0
Subida
• Forças a actuar no avião em subida
in The Boeing Company 2009 Document D6-1420
𝑇 −𝐷−𝑊𝑔 (𝑑𝑉𝑑𝑡 )−𝑊𝑠𝑖𝑛 ( γ )=0
𝑑𝑉𝑑𝑡 =
𝑑𝑉h𝑑
h𝑑𝑑𝑡
𝑟𝑎𝑡𝑒𝑜𝑓 𝑐𝑙𝑖𝑚𝑏𝑅𝐶=h𝑑
𝑑𝑡=𝑉𝑠𝑖𝑛 ( γ )
Fator de aceleraçãoγ=sin−1
𝑇 −𝐷𝑊
1+𝑉𝑔𝑑𝑉h𝑑
1,6
1,5
1,4
Subida• Ângulo de subida com um motor inactivo
• Propulsão diminui• Resistencia aerodinamica aumenta
• Windmilling drag• Controll drag
in http://moinhosdeportugal.no.sapo.pt
γ=sin−1𝑇 −𝐷𝑊
1+𝑉𝑔𝑑𝑉h𝑑
Desenhado por: Harry FTEof85A
Descida
• Descida• Gradiente de descida/subida• Ângulo de descida/subida• Razão de descida/subida
in www.aviation.org.uk in http://www.pddnet.com
Voo em Cruzeiro
• Decorre entre a descolagem e a aterragem
• Maior percurso (65%)
• Maior gasto de combustível
Etapa com a maior eficiência do percurso aéreo
Voo em Cruzeiro
Voo em cruzeiro optimizado
Melhor rácio tempo de viagem/consumo de combustível
Poupança para as companhias aéreas
Voo em Cruzeiro – Fatores importantes
in http://blogues.publico.pt/
in http://c6.quickcachr.fotos.sapo.pt
Velocidade de cruzeiro
Velocidade de cruzeiro
Altitude de cruzeiro
Voo em Cruzeiro – Altitude de CruzeiroAltitude de cruzeiro: A que confere o menor gasto de combustível
W altitude
in Anderson, D. (2006)
Voo em Cruzeiro – Velocidade CruzeiroObjetivos: Menor consumo de combustível e menor tempo de voo.
MRC (Maximum Range Cruise): Velocidade que permite ao avião viajar com o menor drag possível.
LRC (Long Range Cruise): Velocidade superior a MRC que provoca um decréscimo de 1% na distância
percorrida por unidade de combustível.
Velocidade LRC superior a MRC em 3-5%!
Voo em Cruzeiro – Velocidade CruzeiroECON (Economy): velocidade que se baseia no índice de custo CI (Cost Index).
𝐶𝐼= 𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜𝑝𝑜𝑟 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜𝑝𝑜𝑟 unidade de 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡 í 𝑣𝑒𝑙
CI baixo Elevado custo relativo de combustível Velocidades mais baixas (próximas de MRC)
CI alto Elevado custo relativo por hora Velocidades mais altas (próximas de LRC)
O Cost Index considera:
• Custos operacionais em função do tempo
• Custos relativos ao consumo de combustível
• Vento
Voo em Cruzeiro – Velocidade Cruzeiro
LRC – Simples aplicação
in Eberhardt et al. (2001)
ECON – Maior poupança
Potência Requerida
b - envergadura da asa
e - factor de eficiência de Oswald
f - equivalent flat plate area
W - peso
V - velocidade (TAS - True Air Speed)
ρ0 - densidade do ar ao nível do mar
σ - razão da densidade a uma determinada altitude e ao nível do mar
Parasita Induzida
in Roskam, J. e Lan, C. (2003)
Potência Requerida
Altitude ρ σPotência parasita diminui
Potência induzida aumenta
in Roskam, J. e Lan, C. (2003)
Tectos Absolutos e de ServiçoTecto Absoluto • Altitude máxima à qual uma aeronave pode sustentar o nível de voo
• Taxa de subida nula (RC = 0)
in Roskam, J. e Lan, C. (2003)
Tecto de Serviço • Altitude máxima a que se deve operar
• Taxa de subida RC não pode exceder 100ft/min
Alcance e Resistência
• Dados indispensáveis para a construção e projecção da aeronave assim como
para o piloto
• São feitas tendo em conta uma rota específica e uma determinada aeronave
AlcanceConceito: Distância máxima que uma aeronave pode voar em relação ao solo (medida pela distância entre o ponto de partida e o de chegada) com uma determinada massa de combustível disponível.
Alcance específico (“specific range”): distância que uma aeronave pode operar por unidade de massa de combustível:
Sendo:Cp = Consumo específico de combustível [lbs/(shp.h)]η instal = Eficiência instalada com propulsão a héliceV = Velocidade da aeronave [kt]Preq = Potência requerida para um determinado nível de voo [hp]Cj = Consumo específico de combustível [/h]
AlcanceFaz-se:
𝑅hé 𝑙𝑖𝑐𝑒=326.𝜂𝑝𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙
𝑐𝑝 ∗ 𝐶𝑙𝐶𝑑 ∗ ln (
𝑊𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙𝑊𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 )
𝐶𝑙𝐶𝑑
√𝐶𝑙𝐶𝑑
Considerando:
Altitude constante
Voo horizontal em equilíbrio
As expressões para o alcance são:
ResistênciaConceito: Número de horas máximo que uma aeronave pode voar, para uma determinada massa de combustível disponível.
Resistência específica (“specific endurance”): tempo que uma aeronave pode operar por unidade de massa de combustível.
Sendo:Cp = Consumo específico de combustível [lbs/(shp.h)]η instal = Eficiência instalada com propulsão a hélicePreq = Potência requerida para um determinado nível de voo [hp]Cj = Consumo específico de combustível [/h]
Resistência
𝐶𝑙32
𝐶𝑑
𝐶𝑙𝐶𝑑
Faz-se:
Considerando:
Altitude constante
Voo horizontal em equilíbrio
As expressões para a Resistência são:
Aspetos a ter em conta em voo supersónico• Compressibilidade do ar
• Correspondência inversamente proporcional entre a velocidade do escoamento e a temperatura, densidade e pressão
• Não ocorre “Upwash”
• Formação de ondas de choque
in http://slideplayer.com
in http://upload.wikimedia.org
Ondas de ChoqueOndas de choque: perturbações de propagação cujas propriedades (temperatura,
densidade e pressão) variam de forma abrupta e descontínua.
Neste caso em particular é a variação abrupta da pressão que origina a onda de choque.
Exemplos Trovão, Efeito Tcherenkov
Cone de MachPrincipal Causa: sobreposição de ondas sonoras na parte traseira da aeronave.
in http://www.aviationhistory.comin http://exploration.grc.nasa.govin http://pt.wikipedia.org
Tipos de ondas de choque
• Perpendiculares
• Oblíquas
(relativamente à direção do deslocamento)
Causam aumento da densidade do ar e consequentemente mais atrito
As aeronaves supersónicas são projectadas com um nariz e bordo de asa com término em ponta.
Diminuição de “Wave Drag”
“Wave Drag”: Atrito causado por uma
onda de choque (devido aos
efeitos de compressibilidade).