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Peso e Centragem

Projecto de Aeronaves - 10403 - 2012

Pedro V. Gamboa Departamento de Ciências Aeroespaciais

Departamento de Ciências Aeroespaciais

Faculdade de Engenharia

Projecto de Aeronaves – 10403 - 2012

Universidade da Beira Interior

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Peso e centragem (1)

• A determinação do peso da aeronave e o posicionamento correcto do centro de gravidade são de extrema importância para a viabilidade do projecto

• As actividades de peso e centragem devem acompanhar de perto o desenrolar do projecto por forma a que as soluções adoptadas mantenham o peso dentro dos limites desejados

• Por outro lado a posição e passeio do CG deve ser tal que a aeronave seja estável e controlável no seu envelope de voo





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Peso e centragem (2)

• No projecto conceptual são usados métodos

estatísticos para determinar os pesos dos vários

componentes da aeronave;

• À medida que a estrutura e os sistemas são

definidos os pesos podem ser calculados ou

medidos com maior precisão.





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Grupos de peso

Grupo das Estruturas Grupo dos Sistemas Grupo da Carga Útil

- Asa - Controlos de voo - Tripulação

- Cauda - APU - Combustível

E.H./canard - Instrumentos usável

E.V. - Hidráulicos retido

ventral - Pneumáticos - Óleo

- Corpo (fuselagem) - Eléctricos - Passageiros

- Trem de aterragem - Aviónicos - Carga/bagagem

principal - Armamento - Canhões

auxiliar - Interiores - Munições

paragem - Ar condicionado - Cabides

catapulta - Anti-gelo - Armas alijáveis

- Secção da nacela/motor - Fotografia - “Flares/chaff”

- Sistema de admissão de ar - Manuseamento de carga

Grupo da Propulsão

- Motor instalado

- Redutor e transmissão Peso Vazio Total Peso de Descolagem

- Sistema de escape

- Sistema de arrefecimento - Peso em voo

- Controlos do motor - Peso de aterragem

- Sistema de arranque

- Sist. de comb./tanques





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Estimativa do peso (1)

• Método Aproximado:

Para outras categorias de aeronaves esta informação tem que ser derivada da

tabela comparativa.





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• Método estatístico:

– São usadas equações que têm em conta a

geometria e dimensão dos componentes

estruturais, os materiais, o factor de carga e o

peso máximo da aeronave;

– Normalmente cada gabinete de projecto usa os

seus próprios métodos, de acordo com a sua

experiência. Também é comum usar várias

referências para obter o peso dos vários

componentes e usar a média no projecto.






7

• Pesagem: – Com base numa aeronave existente com estrutura

semelhante pode derivar-se uma representação da massa

que depende dos parâmetros que definem o componte

em questão;

– No projecto detalhado a estrutura e os sistemas são

definidos até ao mais pequeno pormenor pelo que os

volumes dos componentes e os materiais usados são

conhecidos. As massas dos componentes podem ser

obtidas dos desenhos de produção;

– No final, já com os componentes fabricados e o

equipamento adquirido pode proceder-se à pesagem e

obter o peso definitivo.






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• O objectivo do modelo de peso é

relacionar a peso dos componentes

principais com os parâmetros de projecto;

• Nesta fase faz sentido usar uma

representação simples do peso dos

componentes da aeronave.

Modelo de peso (1)





9

• Os principais dados necessários para este

modelo são:

– Wcarga, peso da carga útil [N];

– Wenergia, peso de combustível/baterias [N];

– ca, corda da asa [m];

– ba, envergadura da asa [m];

– Wvazioref, peso vazio de referência [N];

– caref, corda da asa de referência [m];

– baref, envergadura da asa de referência [m].

Modelo de peso (2)





10

• Expoentes de variação do peso:

– kb, expoente para a correcção deviso à

envergadura da asa;

– kc, expoente para a correcção devido à corda

da asa.

Modelo de peso (3)





11

• A representação do peso em função da

envergadura e da corda da asa é:

• Os expoentes são determinados

experimentalmente ou com base em aeronaves

semelhantes.

Modelo de peso (4)

cb k

aref

a

k

aref

avaziorefsistemasenergiaac

c

c

b

bWWWWW

arg





12

• Outra representação do peso em função da

envergadura e da corda da asa pode ser:

• Este modelo assume que os coeficientes de

volume de cauda se mantêm constantes após a

mudança das dimensões da asa.

Modelo de peso (5)

vhavaziorefsistemasenergiaac WWWWWWWW arg

sistemasenergiaac WWWW arg

111

vref

vvref

href

hhref

aref

aarefvazioref

W

WW

W

WW

W

WWW





13

• Os incrementos do peso são dados por:

– Incremento do peso da asa:

– Incremento do peso da empenagem horizontal:

– Incremento do peso da empenagem vertical:

Modelo de peso (6)

1

49.0158.0358.1

refrefaref

a

aref

avaziorefaa

Wn

nW

c

c

b

bWKW

1

414.0794.1896.0

refrefaref

a

aref

avaziorefhh

Wn

nW

c

c

b

bWKW

1

376.0873.0747.1

refrefaref

a

aref

avaziorefvv

Wn

nW

c

c

b

bWKW





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• onde:

• Convém reparar que os incrementos dependem do

peso final e, por isso, este método é iterativo;

• Os valores de Ka, Kh e Kv são obtidos de aeronaves

com características idênticas, com base em

ensaios ou com alguma análise;

• Os expoentes podem ser adaptados para o

projecto em questão (Raymer).

Modelo de peso (7)

vazioref

aref

aW

WK

vazioref

href

hW

WK

vazioref

vref

vW

WK





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• Métodos mais precisos podem ser usados para

estimar o peso da asa:

– Modelo com mais parâmetros que influenciam o peso;

– Modelo estrutural que com base na configuração

estrutural, nos materiais, nas tensões aplicadas e nas

tensões admissíveis determina o peso da asa.

Modelo de peso (8)





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Modelo de peso (9)





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Exemplo de implementação

dados

Wvazio

W

dados

Wvazio

W

Wa, Wh, Wv

W=Westimado?

não

sim

W

Westimado

Modelo 1 Modelo 2





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• O objectivo da tabela do CG é distribuir os

componentes do avião por forma a que o

CG fique numa posição desejável

Tabela do CG





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Determinação da Posição do CG

• Escolhem-se eixos de referência x e z:

item designação peso braço x momento x braço z momento z

1 parte 1 W1 x1 W1x1 z1 W1z1



Wi Wixi Wizi

i

ii

CG

i

ii

CGW

zWz

W

xWx e





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Passeio do CG





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Estabilidade e controlo

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