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

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

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

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

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

Decolagem e Aterragem Catapultagem In Discovery channel

Descida e Subida Código RGB do laranja: R210 G71 B38 in http://www.aeroinside.com/

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

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

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

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

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

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 http://moinhosdeportugal.no.sapo.pt

Descida Descida Gradiente de descida/subida Ângulo de descida/subida Razão de descida/subida Código RGB do laranja: R210 G71 B38 in www.aviation.org.uk in http://www.pddnet.com

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

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

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

Voo em Cruzeiro – Fatores importantes Velocidade de cruzeiro in http://blogues.publico.pt/ Velocidade de cruzeiro Código RGB do laranja: R210 G71 B38 Altitude de cruzeiro in http://c6.quickcachr.fotos.sapo.pt

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)

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%!

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

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

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)

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)

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

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)

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

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]

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 = 326. 𝜂 𝑝𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙 𝑐𝑝 ∗ 𝐶𝑙 𝐶𝑑 ∗ln⁡( 𝑊𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑊𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 ) 𝐶𝑙 𝐶𝑑 Código RGB do laranja: R210 G71 B38 𝑅 𝑗𝑎𝑐𝑡𝑜 = 1.675 𝑐𝑗. 𝜌𝑆 ∗ 𝐶𝑙 𝐶𝑑 ∗ 𝑊𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 − 𝑊𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝐶𝑙 𝐶𝑑

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

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]

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 = 778. 𝜂 𝑝𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙 𝑐𝑝 ∗ 𝐶 𝑙 3 2 𝐶𝑑 ∗ 𝜌𝑆 ∗( 1 𝑊𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 − 1 𝑊𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 ) 𝐶𝑙 𝐶𝑑 Código RGB do laranja: R210 G71 B38 𝐶 𝑙 3 2 𝐶𝑑 𝐸 𝑗𝑎𝑐𝑡𝑜 = 1 𝑐𝑗 ∗ 𝐶𝑙 𝐶𝑑 ∗ln( 𝑊𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑊𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 )

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 http://slideplayer.com Código RGB do laranja: R210 G71 B38 in http://upload.wikimedia.org

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

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 http://pt.wikipedia.org in http://exploration.grc.nasa.gov in http://www.aviationhistory.com

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.

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

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