Desempenho Francisco Castro João Ornelas 79681

Apresentação em tema: "Desempenho Francisco Castro João Ornelas 79681"— Transcrição da apresentação:

1 Desempenho Francisco Castro 78655 João Ornelas 79681
José Confraria 79157 Leonor Inverno 78588 Martim Cálão 79050 Tiago Silva 78266

2 Índice Descolagem e Aterragem Descida e Subida Voo Cruzeiro
Potência vs Altitude Tectos Absolutos e de Serviço Alcance e Resistência Aeronaves Supersónicas Código RGB do laranja: R210 G71 B38

3 Descolagem Dividida em: Ground-roll Air distance Climb-out
In ROSKAM e LAN, 2003

4 Aterragem Dividida em: Approach flight Air distance Ground-roll
In ROSKAM e LAN, 2003

5 Aterragem Trust Reversers Spoilers In http://www.aviationknowledge.com
Fotografo: Adrian Pingstone In

6 Decolagem e Aterragem Catapultagem In Discovery channel

7 Descida e Subida Código RGB do laranja: R210 G71 B38
in

8 Subida Ângulo de subida γ -Ângulo de subida -Gradiente de subida
-Razão de subida Código RGB do laranja: R210 G71 B38 in The Boeing Company 2009 Document D6-1420

9 Subida Gradiente de subida 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒= ∆ℎ ∆𝑑 =tan⁡(𝛾) -Ângulo de subida
-Razão de subida Código RGB do laranja: R210 G71 B38 in The Boeing Company 2009 Document D6-1420 Δh 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒= ∆ℎ ∆𝑑 =tan⁡(𝛾) γ Δd

10 Subida Razão de subida 𝑟𝑎𝑡𝑒 𝑜𝑓 𝑐𝑙𝑖𝑚𝑏 𝑅𝐶= 𝑑ℎ 𝑑𝑡 =𝑉𝑠𝑖𝑛 γ
-Ângulo de subida -Gradiente de subida -Razão de subida Código RGB do laranja: R210 G71 B38 in The Boeing Company 2009 Document D6-1420 𝑟𝑎𝑡𝑒 𝑜𝑓 𝑐𝑙𝑖𝑚𝑏 𝑅𝐶= 𝑑ℎ 𝑑𝑡 =𝑉𝑠𝑖𝑛 γ

11 Subida Forças a actuar no avião em subida 𝐹 =0
T- Propulsão L- Lift D- Resistência W- Peso 𝐹 =0 𝑇−𝐷− 𝑊 𝑔 𝑑𝑉 𝑑𝑡 −𝑊𝑠𝑖𝑛 γ =0 Código RGB do laranja: R210 G71 B38 𝐿+ 𝑊 𝑔 𝑑𝛾 𝑑𝑡 −𝑊𝑐𝑜𝑠 γ =0 in The Boeing Company 2009 Document D6-1420

12 Subida Forças a actuar no avião em subida γ= sin −1 𝑇−𝐷 𝑊 1+ 𝑉 𝑔 𝑑𝑉 𝑑ℎ
1,6 1,5 𝑇−𝐷− 𝑊 𝑔 𝑑𝑉 𝑑𝑡 −𝑊𝑠𝑖𝑛 γ =0 1,4 γ= sin −1 𝑇−𝐷 𝑊 1+ 𝑉 𝑔 𝑑𝑉 𝑑ℎ 𝑑𝑉 𝑑𝑡 = 𝑑𝑉 𝑑ℎ 𝑑ℎ 𝑑𝑡 Fator de aceleração Código RGB do laranja: R210 G71 B38 𝑟𝑎𝑡𝑒 𝑜𝑓 𝑐𝑙𝑖𝑚𝑏𝑅𝐶= 𝑑ℎ 𝑑𝑡 =𝑉𝑠𝑖𝑛 γ in The Boeing Company 2009 Document D6-1420

13 Subida Ângulo de subida com um motor inactivo Propulsão diminui
Resistencia aerodinamica aumenta Windmilling drag Controll drag γ= sin −1 𝑇−𝐷 𝑊 1+ 𝑉 𝑔 𝑑𝑉 𝑑ℎ Código RGB do laranja: R210 G71 B38 Desenhado por: Harry FTEof85A in

14 Descida Descida Gradiente de descida/subida Ângulo de descida/subida
Razão de descida/subida Código RGB do laranja: R210 G71 B38 in in

15 Descida Air Transat Flight 236 Fotógrafo: Chris Hammond
Código RGB do laranja: R210 G71 B38 Fotógrafo: Chris Hammond

16 Etapa com a maior eficiência do percurso aéreo
Voo em Cruzeiro Decorre entre a descolagem e a aterragem Maior percurso (65%) Maior gasto de combustível Código RGB do laranja: R210 G71 B38 Etapa com a maior eficiência do percurso aéreo

17 Voo em Cruzeiro Melhor rácio tempo de viagem/consumo de combustível
Poupança para as companhias aéreas Voo em cruzeiro optimizado Código RGB do laranja: R210 G71 B38

18 Voo em Cruzeiro – Fatores importantes
Velocidade de cruzeiro in Velocidade de cruzeiro Código RGB do laranja: R210 G71 B38 Altitude de cruzeiro in

19 Voo em Cruzeiro – Altitude de Cruzeiro
Altitude de cruzeiro: A que confere o menor gasto de combustível W altitude Código RGB do laranja: R210 G71 B38 in Anderson, D. (2006)

20 Voo em Cruzeiro – Velocidade Cruzeiro
Objetivos: Menor consumo de combustível e menor tempo de voo. MRC (Maximum Range Cruise): Velocidade que permite ao avião viajar com o menor drag possível. LRC (Long Range Cruise): Velocidade superior a MRC que provoca um decréscimo de 1% na distância percorrida por unidade de combustível. Código RGB do laranja: R210 G71 B38 Velocidade LRC superior a MRC em 3-5%!

21 Voo em Cruzeiro – Velocidade Cruzeiro
ECON (Economy): velocidade que se baseia no índice de custo CI (Cost Index). 𝐶𝐼= 𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑟 unidade de 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡í𝑣𝑒𝑙 CI baixo Elevado custo relativo de combustível Velocidades mais baixas (próximas de MRC) CI alto Elevado custo relativo por hora Velocidades mais altas (próximas de LRC) O Cost Index considera: Custos operacionais em função do tempo Custos relativos ao consumo de combustível Vento Código RGB do laranja: R210 G71 B38

22 Voo em Cruzeiro – Velocidade Cruzeiro
Código RGB do laranja: R210 G71 B38 in Eberhardt et al. (2001) LRC – Simples aplicação ECON – Maior poupança

23 Potência Requerida Parasita Induzida b - envergadura da asa
e - factor de eficiência de Oswald f - equivalent flat plate area W - peso V - velocidade (TAS - True Air Speed) ρ0 - densidade do ar ao nível do mar σ - razão da densidade a uma determinada altitude e ao nível do mar Código RGB do laranja: R210 G71 B38 in Roskam, J. e Lan, C. (2003)

24 Potência Requerida ρ σ Potência parasita diminui Altitude
Potência induzida aumenta Código RGB do laranja: R210 G71 B38 in Roskam, J. e Lan, C. (2003)

25 Potência Disponível p δ Altitude Potência disponível diminui onde
Código RGB do laranja: R210 G71 B38 in Rogers, D. (1995)

26 Tectos Absolutos e de Serviço
Tecto Absoluto Altitude máxima à qual uma aeronave pode sustentar o nível de voo Taxa de subida nula (RC = 0) Tecto de Serviço Altitude máxima a que se deve operar Taxa de subida RC não pode exceder 100ft/min Código RGB do laranja: R210 G71 B38 in Roskam, J. e Lan, C. (2003)

27 Alcance e Resistência Dados indispensáveis para a construção e projecção da aeronave assim como para o piloto São feitas tendo em conta uma rota específica e uma determinada aeronave Código RGB do laranja: R210 G71 B38

28 Alcance 𝑆.𝑅 ℎé𝑙𝑖𝑐𝑒 = 𝑑𝑠 𝑑𝑊 = − 𝑉. 𝜂 𝑝𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙 𝑃 𝑟𝑒𝑞 .𝑐𝑝 [𝑛𝑚/𝑙𝑏𝑠]
Conceito: Distância máxima que uma aeronave pode voar em relação ao solo (medida pela distância entre o ponto de partida e o de chegada) com uma determinada massa de combustível disponível. Alcance específico (“specific range”): distância que uma aeronave pode operar por unidade de massa de combustível: 𝑆.𝑅 ℎé𝑙𝑖𝑐𝑒 = 𝑑𝑠 𝑑𝑊 = − 𝑉. 𝜂 𝑝𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙 𝑃 𝑟𝑒𝑞 .𝑐𝑝 [𝑛𝑚/𝑙𝑏𝑠] 𝑆.𝑅 𝑗𝑎𝑐𝑡𝑜 = 𝑑𝑠 𝑑𝑊 = − 𝑉 𝑇 𝑟𝑒𝑞 .𝑐𝑗 [𝑛𝑚/𝑙𝑏𝑠] Código RGB do laranja: R210 G71 B38 Sendo: Cp = Consumo específico de combustível [lbs/(shp.h)] η instal = Eficiência instalada com propulsão a hélice V = Velocidade da aeronave [kt] Preq = Potência requerida para um determinado nível de voo [hp] Cj = Consumo específico de combustível [/h]

29 Alcance Considerando:
Altitude constante Voo horizontal em equilíbrio Faz-se: 𝑅= 𝑊𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑊𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑆.𝑅 𝑑𝑊 𝑉= 2𝑊 𝜌∗𝑆∗𝐶𝑙 Considerando: As expressões para o alcance são: 𝑅 ℎé𝑙𝑖𝑐𝑒 = 𝜂 𝑝𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙 𝑐𝑝 ∗ 𝐶𝑙 𝐶𝑑 ∗ln⁡( 𝑊𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑊𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 ) 𝐶𝑙 𝐶𝑑 Código RGB do laranja: R210 G71 B38 𝑅 𝑗𝑎𝑐𝑡𝑜 = 𝑐𝑗. 𝜌𝑆 ∗ 𝐶𝑙 𝐶𝑑 ∗ 𝑊𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 − 𝑊𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝐶𝑙 𝐶𝑑

30 Alcance in http://journey.txtav.com
Código RGB do laranja: R210 G71 B38 in

31 Resistência 𝑆.𝐸 ℎé𝑙𝑖𝑐𝑒 = 𝑑𝑡 𝑑𝑊 = − 𝜂 𝑝𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙 𝑃 𝑟𝑒𝑞 .𝑐𝑝 [ℎ/𝑙𝑏𝑠]
Conceito: Número de horas máximo que uma aeronave pode voar, para uma determinada massa de combustível disponível. Resistência específica (“specific endurance”): tempo que uma aeronave pode operar por unidade de massa de combustível. 𝑆.𝐸 ℎé𝑙𝑖𝑐𝑒 = 𝑑𝑡 𝑑𝑊 = − 𝜂 𝑝𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙 𝑃 𝑟𝑒𝑞 .𝑐𝑝 [ℎ/𝑙𝑏𝑠] 𝑆.𝐸 𝑗𝑎𝑐𝑡𝑜 = 𝑑𝑡 𝑑𝑊 = − 1 𝑇 𝑟𝑒𝑞 .𝑐𝑗 [ℎ/𝑙𝑏𝑠] Código RGB do laranja: R210 G71 B38 Sendo: Cp = Consumo específico de combustível [lbs/(shp.h)] η instal = Eficiência instalada com propulsão a hélice Preq = Potência requerida para um determinado nível de voo [hp] Cj = Consumo específico de combustível [/h]

32 Resistência Considerando: Altitude constante
Voo horizontal em equilíbrio Faz-se: 𝐸= 𝑊𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑊𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑆.𝐸 𝑑𝑊 𝑉= 2𝑊 𝜌∗𝑆∗𝐶𝑙 Considerando: As expressões para a Resistência são: 𝐸 ℎé𝑙𝑖𝑐𝑒 = 𝜂 𝑝𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙 𝑐𝑝 ∗ 𝐶 𝑙 𝐶𝑑 ∗ 𝜌𝑆 ∗( 1 𝑊𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 − 1 𝑊𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 ) 𝐶𝑙 𝐶𝑑 Código RGB do laranja: R210 G71 B38 𝐶 𝑙 𝐶𝑑 𝐸 𝑗𝑎𝑐𝑡𝑜 = 1 𝑐𝑗 ∗ 𝐶𝑙 𝐶𝑑 ∗ln( 𝑊𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑊𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 )

33 Aspetos a ter em conta em voo supersónico
Compressibilidade do ar Correspondência inversamente proporcional entre a velocidade do escoamento e a temperatura, densidade e pressão Não ocorre “Upwash” Formação de ondas de choque in Código RGB do laranja: R210 G71 B38 in

34 Ondas de Choque Ondas de choque: perturbações de propagação cujas propriedades (temperatura, densidade e pressão) variam de forma abrupta e descontínua. Neste caso em particular é a variação abrupta da pressão que origina a onda de choque. Exemplos Trovão, Efeito Tcherenkov Código RGB do laranja: R210 G71 B38

35 in http://pt.wikipedia.org
Cone de Mach Principal Causa: sobreposição de ondas sonoras na parte traseira da aeronave. Código RGB do laranja: R210 G71 B38 in in in

36 Causam aumento da densidade do ar e consequentemente mais atrito
Tipos de ondas de choque Perpendiculares Oblíquas (relativamente à direção do deslocamento) Causam aumento da densidade do ar e consequentemente mais atrito Código RGB do laranja: R210 G71 B38 As aeronaves supersónicas são projectadas com um nariz e bordo de asa com término em ponta.

37 Diminuição de “Wave Drag”
“Wave Drag”: Atrito causado por uma onda de choque (devido aos efeitos de compressibilidade). Código RGB do laranja: R210 G71 B38

38 in http://www.solarimpulse.com
Conclusão Código RGB do laranja: R210 G71 B38 in in