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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 =