Aerodinâmica, peso e balanceamento parte 1 PDF

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UNATEC – MANUTENÇÃO DE AERONAVES AERODINÂMICA, PESO E BALANCEAMENTO (parte 1)

Beechcraft Starship (1983-1995)

Professor: Guilherme Lima

UNATEC – MANUTENÇÃO DE AERONAVES

AERODINÂMICA, PESO E BALANCEAMENTO CONTEÚDO 1. INTRODUÇÃO 2. TEORIA DE VOO 3. CONDIÇÕES DE EQUILÍBRIO 4. COMANDOS DE VOO. 5. AERODINÂMICA DO HELICÓPTERO 6. AERODINÂMICA DE ALTA VELOCIDADE 7. PROCEDIMENTOS E EQUIPAMENTOS DE PESAGEM E BALANCEAMENTO 8. PROCEDIMENTOS DE PESAGEM DA AERONAVE 9. PESO E BALANCEAMENTO DE HELICÓPTEROS.

Aerodinâmica, peso e balanceamento / Professor: Guilherme Lima

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UNATEC – MANUTENÇÃO DE AERONAVES

1- INTRODUÇÃO 1.1- Histórico

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O desejo de voar está presente na humanidade provavelmente desde o dia em que o homem pré-histórico passou a observar o vôo dos pássaros e de outros animais voadores.

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Por volta de 300 AC. os chineses inventaram a pipa, bem como as técnicas de fazê-la "voar" no ar. Uma pipa é um tipo rudimentar dec planador.

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Em torno de 200 AC., o matemático e inventor grego Arquimedes descobriu como os objetos flutuavam em líquidos.

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Em 1290 o monge inglês Roger Bacon escreveu que o ar, como a água, tinha algumas características de sólidos. Bacon estudou as ideias de Arquimedes e chegou à conclusão que, se as pessoas pudessem construir uma máquina que tivesse as características adequadas, o ar iria suportar a máquina assim como a água suporta um navio.

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Provavelmente foi o artista e inventor italiano Leonardo da Vinci a primeira pessoa a se dedicar seriamente a projetar uma máquina capaz de voar carregando um ser humano. Da Vinci nunca construiu tais máquinas mas seus desenhos ficaram preservados e, posteriormente, já no século XIX e XX um planador de seus desenhos foi considerado notável e foi executado com sucesso, sendo considerado o primeiro esboço sério de uma aeronave tripulada. Aerodinâmica, peso e balanceamento / Professor: Guilherme Lima

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1.1- Histórico (cont.)

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O primeiro vôo bem sucedido de um balão de ar quente foi o da Passarola construída por Bartolomeu de Gusmão, um português nascido no Brasil colonial que alçou voo em 8/08/1709 na corte de Dom João V, em Lisboa.

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O segundo vôo humano de que se tem notícia foi realizado em Paris, em 1783 , por Jean François de Rozier e François Laurent d’Arlandes. Eles fizeram um vôo livre por 8 quilômetros em um balão de ar quente inventado pelos irmãos Montgolfier. Outros inventores passaram a substituir o ar quente por hidrogênio que é um gás mais leve do que o ar, mas mais perigoso pois tal gás explode com facilidade.

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Em 1852, o dirigível foi inventado na França por Henri Giffard que voou 24 km, usando um motor a vapor.

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Ao longo do fim do século XIX e nas primeiras décadas do século XX, o dirigível foi uma opção séria e confiável de transporte. O dirigível chegou, inclusive, a ser usado na Primeira Guerra Mundial para efetuar bombardeios.

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1.1- Introdução (cont.)

Ornitóptero de Leonardo da Vinci (1500)

Passarola do Padre Bartolomeu de Gusmão (1709)

Balão dos irmãos Montgolfier (1783)

Dirigível de Giffard (1852)

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1.1- Histórico (cont.)

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Em 1799 o inventor inglês George Cavley desenhou um planador relativamente moderno que tinha uma cauda para controle, e fez seus primeiros vôos planados em 1804, sem passageiro.

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Em 1853 um amigo de Cayley fez um vôo planado de curta duração na Inglaterra. Cayley é considerado atualmente o fundador da aerodinâmica,

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Em 1871 Wenham construiu o primeiro túnel de vento do mundo para provar que asas fixas geravam mais sustentação do que os cientistas haviam previsto.

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Em 1876 Otto Lilienthal fez vários vôos em planadores, sendo considerado a primeira pessoa a fazer um vôo planado controlado.

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Em 17/12/1903, os irmãos Wright efetuaram aquele que seria considerado, por alguns, como o primeiro vôo de um aparelho voador controlado. O Flyer ganhou altitude após o fim dos trilhos, alcançando uma altura máxima de 37 metros e velocidade média de 48 km/h, com tempo de vôo de 12 segundos .

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No dia 23/10/1906 voou o 14 Bis de Santos Dumont, por 70 metros a uma altitude de 3 metros. Aerodinâmica, peso e balanceamento / Professor: Guilherme Lima

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1.1- Histórico (cont.)

IRMÃOS WRIGHT X SANTOS DUMONT

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1.1- Histórico (cont.)

A polêmica Irmãos Wright X SANTOS DUMONT

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O reconhecimento de Santos-Dumont como inventor do avião é polêmico. Muitos afirmam que quem realizou o primeiro vôo com uma aeronave mais pesada que o ar foram os irmãos Wright, 34 meses antes de Santos-Dumont e seu 14 Bis.

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Entretanto, muitos dizem que Dumont criou o primeiro avião aplicável, e é em torno da aplicabilidade que gira a polêmica.

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O Flyer, a aeronave de asas fixas desenvolvida pelos irmãos Wright, voou mais alto, mais rápido, mais longe, por mais tempo e com maior controle que o 14 Bis, mas só conseguia decolar com a ajuda de dispositivos de lançamento (uma catapulta). Já o 14 Bis podia levantar vôo por si só, a partir de uma superfície plana e achatada.

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Foi justamente essa característica de independência na decolagem e no pouso que levou a Federação Aeronáutica Internacional a considerar o 14 Bis como o primeiro avião aplicável. Aerodinâmica, peso e balanceamento / Professor: Guilherme Lima

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1.1- Histórico (cont.)

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Em 25/07/1909, Louis Blériot realizou o primeiro voo internacional da história: partindo de Les Barraques na França, percorreu 35 quilômetros em 37 minutos, chegando a Dover na Inglaterra. O imperador Guilherme II da Alemanha fez uma declaração sobre este acontecimento que se tornou famosa na época: "A Inglaterra não é mais uma ilha".

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Na Primeira Guerra Mundial (1914 - 1918) a tecnologia dos aviões avançou bastante. No começo da guerra, aviões ainda carregavam apenas o piloto, mas logo muitos deles tornaramse capazes de carregar um passageiro extra. Engenheiros criaram motores mais poderosos, e criaram aeronaves cuja aerodinâmica era sensivelmente melhor do que as aeronaves pré-guerra. Para efeito de comparação, no começo da guerra, os aviões não passavam de 110 km/h. No final da guerra, muitos já alcançavam 230 km/h.

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1.1- Histórico (cont.)

Sopwith Camel e Triplano Fokker Dr.I (1918- FWW) Aerodinâmica, peso e balanceamento / Professor: Guilherme Lima

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1.1- Histórico (cont.)

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Em 1929, a tecnologia dos dirigíveis havia avançado a tal ponto que um Zeppelin deu a primeira viagem em torno do mundo, nos meses de outubro e dezembro. A esta altura, os dirigíveis eram usados por numerosas linhas aéreas na Europa. Rotas transatlânticas foram iniciadas ainda no mesmo ano, e rapidamente expandiram-se.

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. Em 1937 a era do dirigível acabou quando o Zeppelin Hindenburg sofreu um terrível acidente em Nova Jersei (EUA), com 97 pessoas a bordo, sendo 36 passageiros e 61 tripulantes, vindos da Alemanha. Durante as manobras de pouso, um incêndio tomou conta da aeronave e o saldo foi de 13 passageiros e 22 tripulantes mortos e um técnico em solo, no total de 36 pessoas.

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Na década de 30, muitas linhas aéreas passaram a operar em lagos e rios calmos, usando hidroplanos. Tais hidroplanos eram usadas principalmente para voos transoceânicos. Um dos maiores hidroplanos da época era o Dornier DO X , que voou pela primeira vez em 1929, mas não se tornou popular. Um dos últimos, e também um dos mais populares hidroplanos, foi o Boeing 314 Clipper, capaz de carregar 74 passageiros. Em 1938, Clippers fizeram seus primeiros voos comerciais sobre o Oceano Atlântico.

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Na década de 40, o desenvolvimento de aviões cada vez mais poderosos, e de aeroportos com pistas longas o suficiente, causou o fim dos hidroplanos nas linhas aéreas. Aerodinâmica, peso e balanceamento / Professor: Guilherme Lima

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1.1- Introdução (cont.) Dornier DO X (1929)

Graf Zeppelin de 1930 (236,6m X 30m)

Boeing 314 Clipper (1938) Aerodinâmica, peso e balanceamento / Professor: Guilherme Lima

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1.1- Histórico (cont.)

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Em 1936 o Douglas DC-3 realizou seu 1º vôo, tinha capacidade para 21 passageiros, e velocidade de cruzeiro de 320 km/h e já possuía piloto automático. Tornou-se rapidamente o avião comercial mais usado na época e é considerado o uma das aeronaves mais importantes já produzidas (acima de 10.000 unidades, até 1950).

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A turbina a jato começou a ser desenvolvida na Inglaterra e na Alemanha na década de 30. O britânico Frank Whittle patenteou um desenho de uma turbina a jato em 1932 e desenvolveu uma turbina que podia ser usada para fins práticos no final da década. Já o alemão Hans von Ohain patenteou sua versão da turbina a jato em 1936 e começou a desenvolver uma máquina semelhante. Nenhum sabia do trabalho desenvolvido pelo outro, e por isto, ambos são creditados com a invenção.

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À medida que os aviões passavam a voar cada vez mais alto, pilotos, tripulantes e passageiros tinham cada vez mais dificuldades em respirar. Especialistas, para resolver este problema, criaram a cabine pressurizada na década de 40.

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Os anos da Segunda Guerra Mundial (1939-1945) foram caracterizados por um drástico crescimento na produção de aviões e pelo rápido desenvolvimento da tecnologia envolvida com aviação. Foram desenvolvidos os primeiros bombardeiros de longa distância, o primeiro avião a jato de uso prático e o primeiro caça a jato. Caças, no começo da segunda guerra mundial, tinham velocidade máxima de até 480 km/h e podiam voar até um teto (máximo) de 9.000 m de altitude. No final da guerra, caças já estavam voando a 640 km/h, com muitos tendo tetos de 12.000 m.

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1.1- Histórico (cont.)

Douglas DC-3 (1936)

Turbina de Frank Whittle (1937)

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1.1- Histórico (cont.)

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Os caças aliados mais famosos eram os Spitfires ingleses e os P-51 Mustangs americanos que combatiam os alemães Messerschmitt Bf 109 e os japoneses Mitsubishi A6M Zero.

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Em 1944, o Messerschmitt Me 262 foi o primeiro caça a jato a operar na Segunda Guerra Mundial, com velocidade máxima de 900 km/h. Posteriormente, entrou em operação o caça a jato inglês, Gloster Meteor, não tendo existido nenhum confronto entre eles.

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Após o fim da Segunda Guerra Mundial, na década de 50, a aviação comercial passou a se desenvolver em um ramo à parte da aviação militar. Empresas produtoras de aviões passaram a criar aviões especialmente destinados a aviação civil, e linhas aéreas pararam de usar aviões militares modificados para o transporte de passageiros. Necessitava-se de motores potentes, mas econômicos para as rotas transoceânicas, mas o jatos da época tinham consumo elevado necessitando de escalas para reabastecer. Assim, surgiram os motores turbo-alimentados (3.500 Hp)

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Tais motores começaram a ser usados nos Douglas DC-7, Lockheed Super Constellation e Boeing 377, que foi o primeiro avião de dois andares da história da aviação. Cada uma destas aeronaves podia carregar cerca de 100 passageiros, entre Nova Iorque e Paris, sem escalas, a uma velocidade de cruzeiro de 500 km/h.

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O americano Charles Yeager tornou-se a primeira pessoa a ultrapassar a velocidade do som, em14/10/1947, voando com o Bell X-1. Aerodinâmica, peso e balanceamento / Professor: Guilherme Lima

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1.1- Histórico (cont.)

Supermarine Spitfire (1938)

P-51 Mustang (1941)

Messerschmitt Bf 109 (1936)

Mitsubishi A6M Zero (1940)

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1.1- Histórico (cont.) Messerschmitt Me 262 (1944)

Gloster Meteor (1944)

Lockheed Super Constellation(1943)

Boeing 377 Stratocruiser (1947)

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1.1- Histórico (cont.)

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Em 1952, coube aos ingleses a produção do primeiro avião a jato comercial da história da aviação, o De Havilland Comet. Os Comet voavam a aproximadamente 850 km/h, sua cabine era pressurizada e relativamente silenciosa. Alguns acidentes atrapalharam seu sucesso comercial, como o problema das janelas, depois modificadas..

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A Boeing lançou o 707 em 1958, o primeiro avião a jato de passageiros de sucesso, sendo produzidos 1.010 unidades.

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Em 1964, foi iniciada a produção do Boeing 737, é o avião comercial mais vendido e bem-sucedido da história da aviação. Um total de cinco mil Boeing 737 foram produzidos, e a aeronave ainda está em produção.

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Lançado em 1968, o Boeing 747 foi o maior avião comercial do mundo até 2005, quando o Airbus A-380 fez seu primeiro voo.

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Em 1962 o X-15 tornou-se o primeiro avião a chegar à termosfera ( 96 Km), pilotado pelo americano Robert White O X-15 foi a primeira aeronave hipersônica e, em 1967 bateu o recorde mundial de velocidade absoluta para aviões com asas, 7.274Km/h (Mach 6,85).

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1.1- Histórico (cont.)

Bell X-1 (1947)

North American X-15

Boeing 707 (1958)

De Havilland Comet (1952) North American X-15 (1959) Aerodinâmica, peso e balanceamento / Professor: Guilherme Lima

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1.1- Histórico (cont.)

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No fim da década de 60 foram criados os primeiros aviões supersônicos para uso civil, sendo o primeiro o soviético Tupolev Tu-144 que fez seu primeiro voo em 31/12/1968.

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O Concorde, franco-britânico, fez seu primeiro voo dois meses depois e entrou em operação em 21/01/1976. O Tu-144 iniciou a operar em 1977, mas por causa de problemas operacionais parou de ser usado no ano seguinte. O Concorde, por causa de altos custos operacionais, parou de ser usado em vôos comerciais em 24/10/2003.

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Em 1994, o Boeing 777 fez seu primeiro voo. Foi o primeiro avião a ser totalmente desenhado e planejado com computadores e é o maior avião bijato do mundo. O Boeing 777 e o quadrijato Airbus A340 são atualmente os aviões de maior alcance operacional do mundo, podendo percorrer mais de 16 mil quilômetros em um único vôo.

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Em 2005 o Airbus A380 fez seu primeiro voo, sendo atualmente o maior avião comercial de passageiros do mundo. O avião militar russo Antonov An-225 , é o maior avião do mundo desde o seu primeiro voo, realizado em 21/12/1988.

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Em março de 2015, o avião Solar Impulse Si-2 iniciou uma volta ao mundo sem utilizar combustível, apenas com energia solar. Do Japão ao Havaí (3/07/15), gastou 4 dias e 22 horas, à velocidade média de 61 Km/h. Fonte: História da aviação (pt.wikipedia.org/wiki/História_da_aviação) Aerodinâmica, peso e balanceamento / Professor: Guilherme Lima

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UNATEC – MANUTENÇÃO DE AERONAVES

1.1- Histórico (cont.)

Tupolev Tu-144 (1968)

Concorde (1967) Aerodinâmica, peso e balanceamento / Professor: Guilherme Lima

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UNATEC – MANUTENÇÃO DE AERONAVES

1.1- Histórico (cont.)

Boeing 747 (1968)

Airbus A380 (2005) Aerodinâmica, peso e balanceamento / Professor: Guilherme Lima

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UNATEC – MANUTENÇÃO DE AERONAVES

Boeing 777 (1994) TURBOFAN => Maior Motor a Reação do Mundo: Motor GE90-115B: 5,4m largura, 3,5m comprimento, 8,2 Ton peso e 550KN de empuxo. Equipa o Boeing 777 (450 pax e MTOW de 350 Ton)

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1.1- Histórico (cont.)

Solar Impulse Si-2 (Si-1:2009; Si-2: 2014)

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1.2- Indústria aeronáutica no Brasil

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Pouco menos do que quatro anos decorreram, desde o primeiro vôo de Santos Dumont com o 14Bis na França até a construção do primeiro avião inteiramente nacional por Dimitri Lavaud, o monoplano São Paulo, que realizou o seu primeiro vôo em janeiro de 1910.

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O capitão Guedes Muniz Muniz projetou o biplano de instrução M-7, que viria a se tornar a primeira aeronave fabricada em série no país. Em 1935, iniciouse a construção de dois protótipos do M-7 no Campo dos Afonsos, Rio de Janeiro.

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Em junho de 1939, foram inauguradas as instalações da Fábrica do Galeão, que passaram ao controle da Aeronáutica, logo após a criação desta arma, em 1941. Em parceria com a fábrica alemã Focke-Wulf, foram produzidos várias aeronaves sob licença, sendo que em 1962 terminou a fabricação seriada do T-22 e com ela encerravam-se as atividades da própria FGAL. Em 1965, ela se transformou em parque de manutenção da Aeronáutica.

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A Companhia Aeronáutica Paulista (CAP) foi criada em 1942, em Santo André/SP, por iniciativa Francisco Matarazzo Pignatari e seu principal avião foi o CAP-4 Paulistinha, sendo produzidas 777 unidades (1943-1948).

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1.2- Indústria aeronáutica no Brasil (cont.)

São Paulo (1910)

Muniz M-7 (1935)

Paulistinha CAP-4 (1943)

Neiva B Monitor (1945) Aerodinâmica, peso e balanceamento / Professor: Guilherme Lima

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1.2- Indústria aeronáutica no Brasil (cont.)

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Em 1946 iniciou-se a produçao dos 81 aviões North American T-6, na Fábrica de Lagoa Santa/MG criada 10 anos antes, no governo Vargas.

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Em 1954 é fundada a Sociedade Constr...