Fundamentos da engenharia aeronáutica

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Aplicações: Cursos de Engenharia Aeronáutica, Mecânica e Automação e Controle, além de cursos tecnológicos de Mecânica e aeronáutica. Poderá ser utilizado também nos cursos técnicos voltados para o setor aeronáutico e cursos de formação de pilotos de aviões.

Text of Fundamentos da engenharia aeronáutica

  • Este livro contempla os fundamentos do projeto de aeronaves. Possui excelente fundamentao terica com vrios exemplos aplicados ao desenvolvimento de um projeto. O texto apresenta todos os pontos do projeto aeronutico, como fundamentos do voo, aerodinmica, desempenho de avies, estabilidade e controle de aeronaves e metodologia de projeto para uma nova aeronave.

    Com linguagem simples e abordagem extremamente didtica, esta obra traz equaes analisadas do ponto de vista matemtico, alm de muitos exerccios propostos. Pode ser utilizado em vrios nveis de ensino, desde o curso tcnico at a graduao.

    Para reforar o objetivo didtico, Fundamentos da engenharia aeronutica ricamente ilustrado com desenhos, fotos e grficos. Alm do meio acadmico, este livro pode ser muito til para profissionais da indstria aeronutica, pilotos de avies, construtores de aeronaves experimentais, aeromodelistas e entusiastas do setor aeronutico.

    APLICAES

    Cursos de Engenharia Aeronutica, Mecnica e Automao e Controle, alm de cursos tecnolgicos de Mecnica e Aeronutica. Poder ser utilizado tambm nos cursos tcnicos voltados para o setor aeronutico e cursos de formao de pilotos de avies.

    Para suas solues de curso e aprendizado, visite www.cengage.com.br

    Luiz Eduardo Miranda Jos Rodrigues

    Luiz Eduardo Miranda Jos Rodrigues

    ENGENHARIA AERONUTICA

    FUNDAMENTOS DA

    O professor Luiz Eduardo Miranda Jos Rodrigues Mestre em Cincia na rea de dinmica de sistemas

    aeroespaciais e mecatrnica, pelo Instituto Tecnolgico de Aeronutica ITA, concludo em 2001.

    formado em engenharia mecnica com nfase automobilstica, pelo Centro Universitrio

    da FEI, concludo em 1997.Possui brev de piloto privado e comercial de avies,

    alm do curso de voo por instrumentos, todos concludos no Aeroclube de So Paulo.

    Ao longo de sua experincia acadmica atuou como docente entre 1996 e 2003 nas escolas tcnicas

    Termomecnica, ETE Professor Basilides de Godoy e Escola Volkswagen, ministrando cursos nas reas de

    resistncia dos materiais e mecnica dos fluidos.Entre 2002 e 2007 foi professor do curso de

    engenharia de produo mecnica na Universidade Nove de Julho, ministrando aulas nas disciplinas de

    resistncia dos materiais e dinmica dos slidos, alm de coordenar o curso de especializao em gesto da

    manuteno produtiva total.Em 2008 foi professor da disciplina resistncia dos

    materiais e coordenador do curso de engenharia mecnica na Faculdade Anhanguera de Jundia.

    Tambm atuou como supervisor dos cursos de engenharia da Anhanguera Educacional.

    Atualmente professor do quadro permanente do Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia de

    So Paulo Campus Salto, ocupando o cargo de coordenador de pesquisa e inovao no campus, onde

    ministra aulas nas disciplinas mecnica dos fluidos, esttica dos slidos e resistncia dos materiais. Desde

    2009, atua como orientador das Equipes Taper e Taper Baby, que participam da competio

    SAE-AeroDesign. Ministra diversos cursos e palestras sobre projetos de aeronaves.

    9 7 8 8 5 2 2 1 1 2 0 4 3

    ISBN 13: 978-85-221-1204-3ISBN 10: 85-221-1204-5

    Luiz Eduardo Miranda Jos Rodrigues

    VIBRAES MECNICASTraduo da 2 edio norte-americanaBALAKUMAR BALACHANDRAN e EDWARD B.

    INTRODUO ENGENHARIA MECNICA Traduo da 2 edio norte-americanaJONATHAN WICKERT

    FSICA PARA CIENTISTAS E ENGENHEIROS VOL. 1: MECNICA Traduo da 8 edio norte-americanaJOHN W. JEWETT, JR. e RAYMOND A. SERWAY

  • Os pssaros devem experimentar a mesma sensao, quando distendem suas longas asas e seu voo fecha o cu... Ningum,

    antes de mim, fizera igual.

    Alberto Santos Dumont

  • vii

    Que a presente obra represente um estmulo a todos os es-tudantes que admiram a engenharia aeronutica e buscam o entendimento desta cincia, que desperta o interesse e a curiosidade das pessoas, e sirva de referncia bsica para o desenvolvimento e projeto de novas aeronaves.

    Ao estudante

  • ix

    Ao amigo de tantos estudos, coronel engenheiro militar Hlio de Assis Pegado, assessor de Cincia e Tecnologia do Exr-cito Brasileiro, deixo meu mais sincero agradecimento pelo brilhante prefcio que certamente engrandeceu em muito o contedo da obra.

    Meu eterno agradecimento aos professores do Instituto Tecnolgico de Aeronutica, em especial ao prof. dr. Donizeti de Andrade que me presenteou, ao longo de minha formao acadmica, com uma imensurvel quantia de conhecimento na rea aeronutica.

    engenheira Letcia Aparecida Caride Amaral, minha ex--aluna, que foi o ponto de partida para o incio desse trabalho, me incentivando a escrever um livro sobre engenharia aeronutica.

    Aos integrantes e ex-integrantes das equipes Taper e Taper Baby de AeroDesign do Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia de So Paulo, por acreditarem em minha orientao e contriburem para a concluso dessa obra.

    Agradeo em especial ao tecnlogo em gesto da pro-duo industrial Jos Mario Ferraz Jnior, meu ex-aluno e capito da equipe Taper Baby, campe da competio SAE--AeroDesign Brasil de 2011, que disputou a competio SAE-AeroDesign East nos Estados Unidos, em 2012.

    Ao amigo e ex-aluno, Roberto Carlos Novaes, por abri-lhantar o contedo dessa obra com magnficas ilustraes, ex-presso aqui minha admirao e reconhecimento.

    A minha me, Maria Bernadete Miranda, e a minha av, Juracy Lombardi Miranda, que nunca mediram esforos para que fosse possvel minha formao pessoal, acadmica e profis-sional, orientando-me sempre a seguir o caminho do bem e me ensinando a compartilhar o conhecimento.

    Ao meu amor, Dailene Felix, razo da minha vida, que sempre me apoiou e me incentivou a trilhar um caminho de conquista, estando comigo em todos os momentos difceis e felizes dessa trajetria.

    Enfim, agradeo a todos que contriburam direta ou indire-tamente para a concluso deste trabalho.

    Agradecimentos

  • xi

    Prefcio ...................................................................................................................xv

    captulo 1conceitos fundamentais ....................................................................................1

    1.1 Introduo .........................................................................................................................................1

    1.2 contedos abordados ..................................................................................................................3

    1.3 Definies e componentes principais de um avio ..........................................................4

    1.3.1 Fuselagem ...................................................................................................................................... 4

    1.3.2 Asas .................................................................................................................................................. 5

    1.3.3 Empenagem .................................................................................................................................... 9

    1.3.4 Trem de pouso ............................................................................................................................ 13

    1.3.5 Grupo motopropulsor ............................................................................................................... 13

    1.3.5.1 caractersticas das hlices ................................................................................15

    1.4 Sistema de coordenadas usado na indstria aeronutica ..........................................17

    1.5 Superfcies de controle .............................................................................................................17

    captulo 2Fundamentos de aerodinmica ....................................................................23

    2.1 Introduo ......................................................................................................................................23

    Sumrio

  • xii Fundamentos da engenharia aeronutica

    2.2 A fsica da fora de sustentao...........................................................................................24

    2.3 Nmero de Reynolds .................................................................................................................26

    2.4 Teoria do perfil aerodinmico.................................................................................................28

    2.4.1 Seleo e desempenho de um perfil aerodinmico ...................................................... 30

    2.4.2 Foras aerodinmicas e momentos em perfis ................................................................ 34

    2.4.3 centro de presso e centro aerodinmico do perfil ..................................................... 36

    2.5 Asas de envergadura finita .....................................................................................................41

    2.5.1 Alongamento e relao de afilamento .............................................................................. 42

    2.5.2 corda mdia aerodinmica ..................................................................................................... 44

    2.5.3 Foras aerodinmicas e momentos em asas finitas .................................................... 45

    2.5.4 coeficiente de sustentao em asas finitas ................................................................... 47

    2.5.5 O estol em asas finitas e suas caractersticas ............................................................... 52

    2.5.5.1 Influncia da forma geomtrica da asa na propagao do estol .......... 54

    2.5.6 Aerodinmica da utilizao de flapes na aeronave ...................................................... 56

    2.5.7 Distribuio de sustentao ..