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MVO-11 Dinamica de Veıculos Aeroespaciais(carga horaria: 64 horas)

Flavio Silvestre

Departamento de Mecanica do VooDivisao de Engenharia AeronauticaInstituto Tecnologico de Aeronautica

2014

Ementa da disciplinaIntroducao

Bibliografia recomendadaPlano do curso

Avaliacao

Ementa da disciplina

MVO-11 Dinamica de Veıculos Aeroespaciais

◮ Requisito: nao ha.

◮ Horas semanais: 2-1,5*-0,5**-6.

◮ Conteudo: Fundamentos da mecanica Newtoniana. Equacoesponto-massa e introducao ao desempenho de veıculos aeroespaciais.Estudo dos referenciais adotados em aplicacoes aeronauticas eespaciais. Dinamica de corpo rıgido. Introducao ao estudo daestabilidade e simulacao de veıculos aeroespaciais.

* aulas na sala 1418, assistidas com MATLAB, 4h a cada 2 semanas, 6eventos** dois eventos a 4h: ensaios em voo no IPEV, a serem marcados de acordocom a disponibilidade das aeronaves (Bandeirante, Brasılia ou 145), depreferencia entre a 6a e a 7a semanas

Flavio Silvestre MVO-11 Dinamica de Veıculos Aeroespaciais 2014



Avaliacao

Introducao

Razoes para estudar Modelagem e Simulacao?

◮ requisitos de desempenho: novos conceitos saomodelados e simulados para a determinacaodo desempenho preliminar - go on!

◮ teste de conceito: novos conceitos saoestudados via simulacao antes de umprototipo ser construıdo

◮ suporte em testes: antes que um teste sejarealizado, muitas simulacoes ja foramexecutadas para garantir que se esta medindoo que se quer medir

◮ reducao de custo com testes: um modelo desimulacao validado com ensaios pode serusado na investigacao de outros pontos doenvelope de voo

Eurofighter

A380

Embraer 190

(retiradas da wikpedia e spiegel.de)




Avaliacao

Introducao

Razoes para estudar Modelagem e Simulacao?

◮ investigacao de ambientes inacessıveis: atravesde simulacao pode-se investigar a priori aentrada de um veıculo na atmosfera marcianaou o pouso de um veıculo em Venus, porexemplo

◮ treinamento de pilotos: simuladores de voo

◮ avaliacao de procedimentos arriscados: falhasdo sistema e condicoes extremas de voopodem ser avaliadas de forma segura emsimuladores

◮ projeto de controladores de voo

(retiradas da wikpedia)




Avaliacao

Introducao

Exemplo: simuladores de voo

◮ treinamento depilotos

◮ validacao demodelos(dinamica,controle, PIO,modelosmatematicos depilotagem)

◮ pesquisa

Sephir @ TUB: cockpit

Sephir @ TUB: visualisação

Simulador do ZFB A330/340

@ TUB (agora na Finlândia)

Thyras @ TUB

projeto estudantil

figuras retiradas de fmra.tu-berlin.de




Avaliacao

Introducao

Exemplo: modo fugoidal (longitudinal)

Dornier Do-128 voando modo fugoidal

figura retirada de eufar.net

video retirado de youtube.com




Avaliacao

Introducao

Exemplo: modo de dutch-roll (latero-direcional)

Socata TB9 em modo de dutch-roll

figura retirada de airplane-pictures.net





Avaliacao

Introducao

Exemplo: voo em regime de vento (rajada de vento)

Airbus A320 aterrissando no aeroporto de

Hamburgo sob fortes rajadas de vento (2008)

figura retirada de wikpedia.de





Avaliacao

Introducao

Exemplo: controle de voo

Projeto Quadrocopter da Uni. Pennsylvania





Avaliacao

Introducao

Exemplo: desempenho

◮ maximo alcance: cırculo de maximoraio que que contem as distancias quese pode percorrer

◮ maxima autonomia: tempo de voo

◮ problema da curva coordenada -altitude constante: mınimo raio,maxima velocidade angular

◮ decolagem / aterrissagem: mınimapista de pouso

◮ London City, pista: 1500m (BBI:4000m)

◮ problema da subida / descida: maximarazao de subida / descida

◮ London City, steep approach: 5,5◦

(padrao: ≈ 3,0◦)

c dassault

c wikpedia

aeroporto London City




Avaliacao

Introducao

Exemplo: desempenho (fonte: www.embraer.com.br)




Avaliacao

Introducao

Exemplo: ensaio em voo do ano passado (MVO-10, turma 14)




Avaliacao

Bibliografia recomendada

◮ Zipfel, P., Modeling and Simulation of Aerospace Vehicle

Dynamics. AIAA Educational Series, 2007;◮ Yechout, T. R., Introduction to Aircraft Flight Mechanics. AIAA

Educational Series, 2003;

Bibliografia auxiliar:

◮ Stevens, B. L. and Lewis, F. L., Aircraft Control and Simulation,

2nd. Ed.. John Wiley & Sons, Inc., 2003;◮ Nelson,R. C., Flight Stability and Automatic Control. The

McGraw-Hill Companies, Inc., 1998;◮ Paglione, P. e Zanardi, M. C., Apostila de MVO-03: Estabilidade e

Controle de Aeronaves, 1990;

Outras fontes interessantes:◮ curso de Dinamica de Voo do Prof. Stengel (Princeton Univ.): MAE331

Outono/2010 http://www.princeton.edu/~stengel/MAE331Lectures.html

◮ curso de Dinamica da Profa. Widnall (MIT): Course 16.07 Outono/2009http://ocw.mit.edu/courses/aeronautics-and-astronautics/16-07-dynamics-fall-


http://www.princeton.edu/~stengel/MAE331Lectures.html

http://ocw.mit.edu/courses/aeronautics-and-astronautics/16-07-dynamics-fall-2009/



Avaliacao

Plano do curso

◮ modelo atmosferico

◮ conceito de velocidades (verdadeira, calibrada, indicada)

◮ equacoes ponto-massa e introducao ao desempenho

◮ sistema de referencia e matrizes de transformacao

◮ deducao das equacoes do movimento com a aproximacao de corpo rıgido usandoa segunda Lei de Newton

◮ modelos aerodinamico e propulsivo

◮ programacao das equacoes do movimento em Matlab R© (atraves de funcoes e emSimulink), para simulacao do voo

◮ equilıbrio e linearizacao das equacoes do movimento em torno de uma condicaode voo

◮ estudo da estabilidade estatica

◮ estudo da estabilidade dinamica (longitudinal e latero-direcional) e determinacaodas qualidades de voo respectivas

◮ estudo do comportamento dinamico de espaconaves: comportamento autonomolongitudinal e lateral

◮ determinacao de atitude baseada em GPS

◮ transferencia de orbitas e transferencia de Hohmann




Avaliacao

Plano do curso

Distribuicao do curso:

◮ 16 x 2h de aulas teoricas semanais

◮ 6 x 4h de aulas praticas (programacao) a cada duas semanas

◮ 2 x 4h de ensaios em voo (1 ensaio por bimestre, a ser agendadocom o IPEV)

◮ TOTAL: 64h




Avaliacao

Avaliacao

O calculo da nota de MVO-11 levara em conta, por bimestre:

◮ prova bimestral, contribuindo com 50% da nota,

◮ trabalhos de programacao, contribuindo com 35% da nota,

◮ ensaio em voo, contribuindo com os 15% restantes,

alem do exame final.


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