Lista Exercicios Aerodinamica-EMA005 PDF

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Exercícios necessarios para resolver a primeira prova...

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Lista de Aerodinâmica – EMA005 - Prof. Rogério Coimbra – Abr/2016 1. Se uma aeronave está voando a uma altitude onde a pressão e a temperatura são 4,72 x 104 Pa e 255,7 K, quais são as altitudes pressão, temperatura e densidade? 2. Os dados obtidos de um ensaio em vôo demonstraram que em vôo reto nivelado e velocidade cte, a aeronave estava a uma altitude que correspondia simultaneamente a HPRESS = 30.000 ft e HDENS = 28.500 ft. Qual a Temperatura do ar no nível de vôo da aeronave? 3. Considere um duto convergente cuja área da seção de entrada é 5m². O ar flui através desse duto cuja velocidade de entrada é 10m/s e a velocidade de saída é 36m/s. Qual a área da seção de saída do duto? 4. No exercício anterior, a pressão e a temperatura do ar na entrada do duto são 1,2 x 105Pa e 330K. Calcule a pressão na saída. 5. Um fluxo de água escoa através de um duto divergente. A área da seção de entrada e a velocidade de escoamento são 1m² e 1,5m/s. Se a seção de saída é quatro vezes maior que a seção de entrada, calcule a velocidade de saída da água e o fluxo em massa do escoamento. 6. Sabendo que a densidade da água é 1000Kg/m², determine a diferença de pressão entre a entrada e a saída no duto divergente do exercício anterior. 7. Considere uma aeronave voando a 60m/s a 3000m de altitude na atmosfera padrão. Num ponto da asa a velocidade de escoamento é 75m/s. Calcule a pressão estática e dinâmica neste ponto. 8. Considere um escoamento de ar através de um duto convergente-divergente (tubo de Venturi). As seções transversais da entrada, da garganta e da saída são: 3m², 1,5m2 e 2m². As pressões nas seções de entrada e saída são 1,02x105Pa e 1,00x105Pa. Calcule a velocidade de escoamento e a pressão estática na garganta e a vazão em massa do escoamento, considerando escoamento incompressível e condições da atmosfera padrão ao nível do mar. 9. Em um túnel de vento subsônico há um manômetro de mercúrio onde uma extremidade está conectada a câmara de ensaio e a outra está aberta a atmosfera do laboratório. A razão de contração do túnel é 1/15. A pressão e a temperatura ambientes no laboratório são 1.1atm e 300K. Quando o túnel está em funcionamento, a diferença entre as colunas de mercúrio é 10cm. Sendo a densidade do mercúrio 13,6x10³Kg/m³, calcule a velocidade de escoamento na seção de ensaios. 10. A pressão e a temperatura de um escoamento a montante de uma aeronave (não-perturbado) correspondem as condição ao nível do mar na atmosfera padrão. A temperatura num ponto da asa é 250K. Qual a pressão nesse ponto? 11. Uma aeronave voa em uma altitude indicada de 5000ft. Um termômetro externo indica que a temperatura no nível de vôo da aeronave é 7,40C. O tubo de Pitot mede uma pressão de 87x10³N/m². Qual é a velocidade verdadeira e qual é a velocidade equivalente da aeronave? 12. Uma aeronave ERJ-190 está voando a 10.000m de altitude-pressão. O tubo de Pitot-estático de suas “Smart Probes” mede uma pressão de 3,7 x 104 N/m². A temperatura ambiente no nível de vôo da aeronave é 215K. Calcule o número de Mach de vôo da aeronave, a velocidade calibrada e a velocidade verdadeira (Patm = 2,65 x 104 Pa a 10.000m de altitude-pressão). 13. Considere um túnel de vento supersônico. A temperatura e a pressão do ar no reservatório é T0 = 504K e P0 = 8atm. As temperaturas estáticas na garganta e na saída do divergente são TG = 420K e TS = 273K. O fluxo em massa através do túnel é 0,35 Kg/s. Considerando o CP (ar) = 1008 J/Kg.K, calcule: a) a velocidade do ar na garganta, VG;

b) c) d) e) f)

o número de Mach na garganta, MG; a velocidade na saída do divergente, VS; o número de mach na saída do divergente, MS; a área da garganta, AG; a área na saída, AS.

14. Após a sua formatura, vç foi convidado para projetar um túnel de vento supersônico para o laboratório de aerodinâmica de uma Universidade. O requisito de projeto solicitava que o túnel atingisse número de Mach 2,50 nas condições da atmosfera padrão na câmara de ensaio. Qual deve ser a razão entre as áreas da garganta e da entrada da câmara de ensaio e qual devem ser a pressão e a temperatura do ar no reservatório para que o requisito de projeto seja atendido? 15. Considere um modelo de um avião montado em um túnel de vento cuja relação de contração é 12/1. O CL máximo do modelo é 1,3, a área em planta da asa é 0,56 m² e a densidade na seção de ensaios é 1,225 Kg/m³. A sustentação é medida por uma balança aerodinâmica que é capaz de suportar cargas máximas de 4450 N, ou seja, se a sustentação do modelo exceder 4450 na balança será danificada. A intenção é ensaiar o modelo por toda a variação de ângulo de ataque, incluindo o CL máximo. Determine qual é a máxima diferença de pressão entre a entrada e a saída da contração do túnel de vento, e a máxima velocidade permissível na câmara de ensaio, para que a balança não seja danificada. 16. O avião bimotor pesa 38220N, sua área alar é 27,3m², o alongamento da asa é 7,5, o fator de eficiência de Oswald (e) é 0,9 e o CD0 = 0,03. Calcule a tração necessária e a potência desenvolvida por cada motor para voar a velocidade de 350Km/h ao nível do mar. Determine a eficiência aerodinâmica nessa condição. Se o CL MAX da asa com flap para pouso é 2,55, qual a velocidade de estol? Se a VAPP é 30% acima de VS, qual é a velocidade de aproximação? 17. O avião A-10 é um jato de ataque ao solo bimotor e tem as seguintes características: área alar = 47m²; alongamento = 6,5; fator de eficiência de Oswald = 0,87; peso = 103.000N; CD0 = 0,032; tração estática de cada motor = 40.300N. Determine a eficiência aerodinâmica voando a 360Km/h e ao nível do mar e a tração dos motores nesta condição. Qual a VMAX que a anv é capaz de alcançar no nível do mar, em vôo reto e no peso acima? 18. Considere um asa com área 0,18 m² sendo ensaiado em um túnel de vento a 10° de ângulo de ataque. A leitura de uma balança interna forneceu os valores de força normal e axial em relação a linha de corda, 66 N e 1,66 N, respectivamente. As condições do escoamento no túnel de vento eram: V= 25 m/s e a densidade ao nível do mar. Determine os coeficientes de sustentação, o arrasto da asa e a eficiência aerodinâmica. Se o arrasto de perfil e o induzido tem a mesmo valor, qual o valor de CD0? Se o fator de eficiência de Oswald é 0,75, qual o valor do alongamento da asa e da sua envergadura? 19. Uma pipa está sendo mantida em vôo ao nível do mar, presa a uma corda que forma um ângulo de 45º com a horizontal. O vento sopra constante a uma velocidade de 12m/s e o ângulo entre a pipa e a corda é 90º. A área da pipa é 1m² e seu comprimento é 1,42m. A força de tração na corda é 30N. Considerando que a camada limite sobre a pipa é laminar e que a viscosidade do ar é 1,79 x 10-5 Kg/m.s, determine: a) o número de Reynolds do escoamento de ar sobre a pipa; b) o coeficiente de arrasto de atrito sobre a pipa; c) a altura da camada limite que se desenvolve no bordo de fuga da pipa; d) a força de arrasto total e o coeficiente de arrasto total sobre a pipa; e) a força de sustentação e o coeficiente de sustentação da pipa. f) se a corda se rompe com 50N de tração, qual a velocidade do vento máxima permissível nestas condições? 20. Um perfil supersônico voando a Mach 1,8 e AOA de 4º produz quais coeficientes de sustentação e de arrasto de onda? BONS ESTUDOS!...