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Figura 0 – Três aviões conceptuais estudados no projecto NACRE (New Aircraft Configurations Research): asa voadora com grande capacidade de passageiros.

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1 Figura 0 – Três aviões conceptuais estudados no projecto NACRE (New Aircraft Configurations Research): asa voadora com grande capacidade de passageiros (direita), económico e simples, com cauda em V (esquerda) e de baixo impacto ambiental (topo) ENGENHARIA AEROESPACIAL por Luís Manuel Braga da Costa Campos do CCTAE (Centro de Ciências e Tecnologias Aerodinâmicas e Espaciais) do LAETA ( Laboratório Associado de Energia, Transportes e Aeronáutica) /IST (Instituto Superior Técnico) Existe em Portugal formação, investigação e desenvolvimento em todas estas áreas e na maioria dos tópicos mencionados a seguir 1 – Aerodinâmica 2 – Propulsão 3 – Ruído e Vibrações 4 – Emissões 5 – Estruturas e Materiais 6 – Controlo Integrado 7 – Aviónica e Sistemas 8 – Gestão do tráfego Aéreo 9 – Tipos de Veículos 10 – Ciclo de Vida E portanto Portugal está apto a participar nos programas internacionais de aeronáutica e espaço. 1

2 Actividades de Aeronáutica no LAETA GrupoÁreaProjectos Internacionais CCTAEDinâmica de Voo 5* Aeroacústica 17* INEGIManutenção 2* Materiais 2* Compósitos 2 * Sistemas 1 * IDMECAerodinâmica 4* Emissões 3 Aeroelasticidade/Estruturas 3 Combustão 10 * Alguns exemplos são referidos a seguir 2

3 INEGI - Projecto DATON: Innovative fatigue and Damage Tolerance Methods for the Application of New structural Concepts - ADMIRE: Advanced Design concepts and Maintenance by Integrated Risk Evaluation for aerostructural maintenance of againg aircarft. - SMAAC: Structural Maintence of Ageing Aircraft Figura 1 – Projecto DATON: exemplo de painel reforçado,soldado por LBW, testado no IDMEC-FEUP Figura 2 – Projecto DATON: painel instrumentado, durante ensaio de fadiga no IDMEC-FEUP 3

4 NºNAME OF PROJECT Coordinator Contribution of Framework Programme (FP) Institution 1 ACOUFATDassaultAcoustic fatigue FP2IST 2ENABLEDassaultBoundary layer noise transmission to aircraft cabinFP5IST 3ROSASAirbus (France)Noise shielding by wing and fuselageFP5IST 4X2-NOISESnecmaAeroacoustics networkFP5IST 5SEFADaimler Chrysler Aeroespace Airport noise transmission to ground and into roomsFP6IST 6NACREAirbus (France)Stability and acoustics of novel aircraft configurationsFP6IST Possible Contributions: - Noise shielding by aircraft structure - Undercarriadge noise - Noise of control surfaces - Boundary-layer noise - Installation effects on noise - Airport noise - Flight stability and control - Buried engines - Acoustic fatigue Journal of Fluids and Structures (1999) 13, 3-35 L.M.B.CAMPOS ET AL. AEROACOUSTIC LOADS AND DEFLECTIONS Figure 3 Comparison of panel response at at gauge J1: (centre) measured in wind tunnel; (bottom) Calculated by Elfini code, using correlation of loads measured in wind tunnel; (top) calculated by Elfini code, Usind analytical formula for correlation of loads. PLATFORM 1 – SMART – FIXED WING AIRCRAFT 4

5 Nº NAME OF PROJECT CoordinatorContribution ofFramework Programme (FP) Instituti on 12HELINOISEEurocopterHelicopter broadband rotor noiseFP2IST 13HELISHAPEEurocopterHelicopter blade-vortex interaction noiseFP3IST 14X-NOISESnecmaAeroacoustics networkFP4IST 15FRIENDCOPTEREurocopterGround and atmospheric effects on helicopter noise FP6IST PLATFORM 2 – GREEN REGIONAL AIRCRAFT Possible Contributions: -Helicopter noise in flight -Model rotor noise tests -BVI (blade-vortex interaction) noise -Tail-rotor noise -Broadband noise -Active noise suppression L.M.B.C.Campos: ON SOME RECENT ADVANCES IN AEROACOUSTICS International Journal od acoustics and Vibration, Vol. 11, Nº. 1, 2006 Figure 4: Theory compared with wind tunnel measurement for the fundamental And the first two harmonics of blade passing frequency (BPF) at angles-of-attack: =7.5º and (b) = 15º at low speed. 5

6 PLATFORM 3 - GREEN ROTORCRAFT NºNAME OF PROJECTCoordinatorContribution ofFramework Programme (FP)Institutio n 12HELINOISEEurocopterHelicopter broadband rotor noiseFP2IST 13HELISHAPEEurocopterHelicopter blade-vortex interaction noiseFP3IST 14X-NOISESnecmaAeroacoustics networkFP4IST 15FRIENDCOPTEREurocopterGround and atmospheric effects on helicopter noise FP6IST Possible Contributions: -Helicopter noise in flight -Model rotor noise tests -BVI (blade-vortex interaction) noise -Tail-rotor noise -Broadband noise -Active noise suppression J. Acoustique 5 (1992) L.M.B.C.Campos and C.M.Macedo BROADBAND NOISE OF HELICOPTER ROTORS Figura 5: Measured complete noise spectrum of a Bell UH – 1B Huey Helicopter (r.h.s) compared with the broadband Spectrum (l.h.s) Predicted theoretically, from the empirical intensity and frequency of the Spikes, with fitting of three parameters: attenuation, correlation and Background noise. 6

7 PLATFORM 4 – ENGINES Nº NAME OF PROJECT CoordinatorContribution ofFramework Programme (FP) Institutio n 16X-NOISESnecmaAeroacoustics networkFP6IST 17JEANTrinity College Noise of turbulent jets and shear layersFP5IST 18SILENCERSnecmaEngime acoustic liners with non-uniform impedance FP5IST Aeroacoustics volume 6: number – pages 1-34 L.M.B.C.Campos and P.G.T.ªSerrão Figure 6: The directivity at three source frequenvies f=200Hz (bottom), 1 kHz (middle), 5 5 kHz (top) is compared wit measurements for a cold jet MT 043-t5 of Mach number M a =0.75 made at Qinetiq. Possible mechanisms: - Noise generation in flows - Attenuation by non-uniform acoustic liners - Jet noise, including shear layer effects - Duct modes, in inlets and exhausts - Shear flow noise in ducts - Noise of swirling flows, e.g. downstream of turbines - Fan tones and broadband noise 7

8 NºNAME OF PROJECT CoordinatorContribution ofFramework Programme (FP)Institution 19AMAKSIndeconAutomated flight test data analysisFP3IST 20S-WAKEAirbus (Germany)Aircraft wake separationFP4IST 21VELAAirbus (France)Control of flying wingsFP5PEDECE 22NEFAAirbus (France)V-tail aeroplane control de-couplingFP6PEDECE PLATFORM 5 – SYSTEMS Possible Contributions: - Aircraft wake separation (take-off and landing) - Aircraft in – flight separation (collision probabilities) - Stability & control of aircraft - Trajectory optimization - Collision avoidance manoeuvers - Air Traffic System capacity - Flight testing & data analysis The Aeronautical Journal June 2004 Campos and Marques On wake vortex response for allcombinations of five classes of aircraft Figure 7: Comparison of the vorticity decay function with Memphis flight test data. 8

9 HELIX Dispositivos inovadores de hiper-sustentação Objectivos: Desenvolver novos dispositivos de hiper-sustentação para a futura geração de aviões comerciais. Simulação com CFD e verificação em túnel de vento de conceitos multi superficie envolvendo: Curvatura variavel do perfil alar; Novos flaps com fendas ;Novos sistemas de sopro, etc. Resultados com Impacto Social: Um número de vinte e um conceitos diferentes de hiper- sustentação foram testados com CFD, cinco dos quais foram selecionados e um deles testado em túnel e provou que poderá ser escolhido para a próxima geração de aviões comerciais. Aviões com maior sustentação ao aterrar e levantar, com menos ruido, e mais eficientes e que transportam mais passageiros. Parceiros Seleccionados: AIRBUS( UK), ALA, IAI, QinetiQ (UK), NLR (NL), FFA (S), INTA (I) 9

10 AWIATOR Aircraft Wing with Advanced Technology Operation Objectivos: Desenvolver validar e testar em voo novas tecnologias para as asas dos futuros aviões comerciais: Controlo de vortices; Optimização de freios aerodinâmicos; baixa emissão de ruido aerodinâmico; Winglets; controlo de carga; sensor de turbulência;Elementos adaptivos e de controlo;Desenvolvimento de modelos, validação de CFD em túneis de vento. Campanhas de ensaio de voo com Airbus A340 MSN 001 Resultados com Impacto Social: Contribuir para a visão 2020 com melhores aviõesAiubus, menos poluentes, mais silenciosos e mais eficientes. Melhorar o conhecimento sobre vórtices de esteira para permitir a optimização da distância entre aviões. Parceiros Seleccionados: AIRBUS(G); ALENIA(I); NLR(NL); ONERA(F); DLR(G); EADS(G) 10

11 FARWAKE Investigação da Esteira Vortical de Aviões Objectivos: Investigação de instabilidades e decaimento de vórtices; Interação de vórtices com jactos dos motores e Investigação da esteira de vórtices proximo do solo, Investigação das esteiras de vórtices em aeroportos e em condições reais. Resultados com Impacto Social: Influência das instabilidades, jactos dos motores, etc de modo a aumentar o decaimento dos vórtices para redução dos perigos da interação da esteira vortical com outros aviões Previsão em tempo do comportamento de vórtices próximo da pista para ser usado pelo controlo de tráfego aéreo. Parceiros Seleccionados: CNRS(F), AIRBUS(G), CERFACS(F), TUM(G), ONERA(F), DLR(G), UCL(B) 11

12 SUPERTRAC SUPERsonic TRAnsition Control Objectivos: Redução da resistência aerodinâmica em futuras aeronaves de transporte comercial supersónicas. Desenvolver e testar conceitos inovadores para a redução da resistência aerodinâmica em condições de voo supersónico. Optimização das superfícies sustentadoras em aeronaves de transporte comercial para voo supersónico. Resultados com Impacto Social: Aeronaves de transporte comercial mais rápidas e eficientes. Redução do impacte ambiental ao nível do ruído associado a condições de voo supersónico. Redução do impacte ambiental ao nível das emissões de poluentes relativamente a aeronaves convencionais. Parceiros Seleccionados: ONERA(F), Airbus(UK), Dassault(F), DLR(D), CIRA(I), FOI(S), IBK(D), KTH(S) Mach = 1.5 Mach = 2.0 Simulações computacionais 12

13 PFA Progressive failure analysis of composites Prémio NASA H.J.E. Reid Award for Outstanding Scientific Paper Objectivos: Redução dos custos de certificação de estruturas aeronáuticas recorrendo a modelos computacionais. Aumento da utilização de materiais compósitos em estruturas aeronáuticas. Dimensionamento mais rigoroso de estruturas fabricadas em materiais compósitos. Resultados com Impacto Social: Investigação das causas do acidente de um Airbus A300 em Nova Iorque. Redução do consumo e das emissões de CO 2 devido à utilização de materiais mais leves (compósitos) em estruturas principais de aviões comerciais. Implementação dos modelos computacionais desenvolvidos em códigos comerciais. Parceiros Seleccionados: NASA(USA);Air Force Research Laboratory(USA) Test Analysis Crack Equipa de investigação nomeada para o prémio NASA R. T. Whitcomb Aerospace Technology Transfer Award Airbus failure investigation Virtual testing of composites 13

14 BOJO Increase of bolted joint performance Objectivos: Melhoria do comportamento mecânico das zonas críticas de lançadores e satélites utilizando compósitos híbridos (carbono-epoxy e titânio). Modelação computacional do processo de fractura de compósitos híbridos. Resultados com Impacto Social: Aumento da competitividade da industria aeroespacial europeia através da integração de novas tecnologias em produtos comerciais (Ariane V e satélites). Parceiros Seleccionados: ESA; DLR(G);EADS-CASA Espacio(SP) 14

15 CASAM Civil Aircraft Security Against Manpads Objectivos: Projecto e construção de um sistema de detecção e despistagem de mísseis guiados pelo calor. Construção de um sistema compacto, fiável, barato e com baixos custos de manutenção que possa ser montado em aeronaves civis. Resultados com Impacto Social: Aumento da segurança no transporte aéreo. Parceiros Seleccionados: Sagem DS; EADS-DE; A.BRITO; IER; ONERA; Adria Airways; Lufthansa Technology; KEO; LDI; DLR. 15

16 EUCLID Global Diagnostic-Damage Detection in Aeronautic Composite Structures with Holographic Methods Objectivos: Aplicação das técnicas de interferometria holográfica à inspecção não destrutiva de estruturas aeronáuticas compósitas. Construção de um sistema compacto, portátil e fiável para realizar inspecção não destrutiva em estaleiro. Resultados com Impacto Social: Aumento da segurança das estruturas aeronáuticas. Parceiros Seleccionados: AEROSPATIALE; OGMA; SONACA; NLR; Dassault Aviation; Per Udsen; STEINBICHLER; IABG. 16


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