Teoria de Vôo de Avião para Pilotos 589pg. Autor Ivan Barbosa Hermine

Teoria de Vôo de Avião para Pilotos 589pg. Autor Ivan Barbosa Hermine

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Trabalho de pesquisa e coleta de material didático sobre a disciplina Teoria de Vôo de Avião para Pilotos.

Este trabalho é dedicado aos professores que ministram o ensino da Teoria de Vôo de Avião para Pilotos.

a todos os professores do Curso de Aviação Civil da Universidade Anhembi Morumbi, os quais me possibilitaram adquirir importantes conhecimentos sobre a culturahumana.

Neste trabalho, minha preocupação básica foi apresentar, ao estudante da

Teoria de Vôo para Pilotos de Avião, um roteiro de estudos que contribuísse para uma saudável compreensão desta matéria, que, muitas vezes, dependendo da forma de exposição, pode dificultar a sua assimilação. Além da questão da metodologia, o material didático necessário foi aglutinado de forma a se contrapor à dispersão de conteúdos, como são encontrados no mercado de livros didáticos, ou seja, reunir, num só compêndio, os fundamentos básicos para que o aluno do curso de Aviação Civil e Ciências Aeronáuticas possa, posteriormente, aprofundar seus conhecimentos em literatura especializada com maior facilidade. Alguns conceitos básicos de física são necessários, antecedendo ao objeto de estudo que contempla a teoria de vôo de baixa e alta velocidade. Parte do material pesquisado pode ser encontrada na praça, além da qual, matérias divulgadas em vários cursos realizados na aviação comercial brasileira, na Universidade Anhembi Morumbi, onde realizei meu Bacharelado em Aviação Civil e anotações pessoais no decorrer de minha vida profissional e de estudante. A metodologia que utilizei está apoiada numa abordagem qualitativa, demonstrando, num nível descritivo, a aglutinação de amplo material didático, destinado ao atendimento das necessidades de interessados pelo tema e alunos dos cursos de Aviação Civil e Ciências Aeronáuticas. Creio que alcançamos um objetivo parcial com este roteiro de estudos, porém importante, devendo a complementação deste estudo ficar a cargo dos próprios interessados, alunos e professores, no tocante às ilustrações do tema, constituindo uma nova fase de pesquisa que, certamente, contribuirá para o aperfeiçoamento deste aprendizado.

3.6.9“Fatorde eficiência”da asaoudo avião completo(e)

rolamento, bank, inclinação

lateral )

3.9.2 Movimento de arfagem ( tangagem )

3.17.16 Altura de nivelamento na decolagem ( LOH )

3.20.3 Controle do profundor e centro de gravidade ( cg )

25 LISTADE TABELAS

261 INTRODUÇÃO

1.1 Apresentação do Tema

A Teoria de Vôo de Avião é uma disciplina de grande interesse por parte dos profissionais de aviação, de estudantes de Aviação Civil e Ciências Aeronáuticas, contribuindo para o entendimento do desenho de uma aeronave e dos princípios que possibilitam o vôo, demonstrando a atuação das diversas forças aerodinâmicas que atuam sobre uma aeronave.

1.2 Formulação do Problema

A dificuldade com a qual defrontamos, no campo do conhecimento da Teoria de

Vôo de Avião, é a dispersão ou ausência de material didático adequado, disponível, apenas, no nível do conhecimento técnico e com pouca profundidade para as exigências de um curso superior. Encontra-se, também, material de grande profundidade e complexidade destinado a cursos de engenharia, não atendendo às especificações de nossos cursos e ao programa previsto pela autoridade aeronáutica brasileira.

1.3 Justificativas

Esse trabalho é uma pesquisa para aglutinação de material didático, buscando oferecer um vasto material compatível com o conteúdo exigido para a disciplina de Teoria de Vôo de Avião, propiciando um bom entendimento da matéria, de forma accessível, aos estudantes de aviação e leigos preocupados e interessados em saber como é possível máquinas pesadíssimas de várias toneladas alçarem seus vôos.

Essa divulgação poderá suprir as deficiências de material de ensino no âmbito considerado, contribuindo para uma melhor assimilação de sua essência e despertando o interesse de especialistas na divulgação de novos trabalhos com os objetivos propostos.

1.4 Objetivos

Descrever, de forma clara,uma síntesedamatérianecessáriapara quese cumpram as exigências programáticas de um Curso de Aviação Civil e Ciências Aeronáuticas.

Caracterizar o plano de ensino da disciplina num contexto compatível com um curso deaviaçãocivilde nível superior.

Traçar perspectivas para que especialistas na matéria ampliem suas contribuições no campo da Teoria de Vôo de Avião de nível superior, destinados a estudantes de aviação e interessados.

Despertar o interesse das Universidades na realização de cursos de Pós-

Graduação, relacionados à Aerodinâmica e Teoria de Vôo e adequados aos estudantes de Aviação Civil e Ciências Aeronáuticas.

28 2 METODOLOGIA

A metodologia utilizada neste trabalho apresenta uma abordagem qualitativa, demonstrando, num nível descritivo, a aglutinação de amplo material didático, destinado ao atendimento das necessidades de interessados pelo tema e estudantes dos cursos de Aviação Civil e Ciências Aeronáuticas.

Quanto às fontes de informação, foram utilizados os diversos meios impressos, eletrônicos e pessoais, destacando uma ampla pesquisa sobre a matéria ministrada no Curso de Aviação Civil da Universidade Anhembi Morumbi de São Paulo, incluindo anotações pessoais, como também, vários fundamentos baseados na relação bibliográfica.

29 3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

3.1 Revisão de Física

A mecânica é a parte da física que estuda os movimentos, suas causas e efeitos.

A mecânica se divide:

Cinemática; Estática; Dinâmica.

Cinemática é a parte da mecânica que estuda os movimentos dos corpos sem se referir às causas produtoras desses movimentos, mas somente em função do espaço e tempo.

Estática é a parte da mecânica que estuda as causas produtoras de movimento, essencialmente, as forças que agem sobre pontos materiais e corpos.

Dinâmica é a parte da mecânica que estuda os movimentos dos corpos e pontos materiais, incluindo as causas produtoras. A dinâmicase divide:

Hidrodinâmica; Aerodinâmica.

Hidrodinâmica é a parte da dinâmica que trata do movimento e das forças que atuam em um fluido incompressível.

Aerodinâmica é a parte da dinâmica que estuda o movimento e as forças em um fluido compressível. Estuda o movimento do ar e de outros fluidos gasosos, bem como as forças que agem sobre os sólidos em movimento relativo em tais fluidos.

Teoria de Vôo de avião é o estudo particularizado do avião em seu movimento através do ar e das forças que produzem ou variam esse movimento.

O estudo da Teoria de Vôo leva em consideração as regiões de velocidade:

Vôo subsônico; Vôo transônico; Vôo supersônico; Vôo hipersônico; Hipervelocidade.

Vôosubsônicoé aquele emqueofluxo de arsobreassuperfíciesdo avião nãoatingea velocidade do som. A região subsônica tem início em M ( Mach )

= 0 e se estende, aproximadamente, a M = 0,75, podendo variar com o desenho da aeronave.

Vôo transônico é aquele que corresponde às velocidades próximas da velocidade do som. Varia de M = 0,75 a M = 1,2

Vôosupersônicoé aquelecompreendidoentreM =1,2 eM = 5

Vôo hipersônico é definido, arbitrariamente, pelas velocidades de M = 5 até M = 10.

Hipervelocidade é definida, também arbitrariamente, pelas velocidades acima de M = 10.

3.1.1 Grandezas físicas

Escalares; Vetoriais.

3.1.2 Escalares Definidas através de um número que representa a sua quantidade.

São representadas por um símbolo gráfico denominado vetor. O vetor indica: Intensidade;

Direção; Sentido.

3.1.4 Vetores colineares São aqueles que possuem o mesmo eixo.

Vetores colineares, com a mesma direção e sentido, o vetor resultante será a soma dos dois vetores.

Se os vetores formarem um ângulo â entre si, o vetor resultante é calculado:

Sejam:A--- vetor A

B--- vetor B â --- ângulo entre os vetores R --- resultante

3.1.6 Estudo de física

Distância; Velocidade;

Aceleração; Massa; Força; Peso; Fluido; Trabalho; Energia; Potência; Pressão; Temperatura; Densidade; Momento de uma força; Torque; Leis de Newton; Calorimetria; Estudo dos gases; Dilatação; Múltiplos e submúltiplos.

3.1.7 Distância Éo espaçoquesepara doispontos.

3.1.13 Velocidade Éa distânciapercorrida porum corpo emumdadointervalo detempo.

3.1.14 Velocidade instantânea

É a velocidade de um corpo num certo momento, utilizando algum instrumento de medição de velocidade. A velocidade indicada é chamada de velocidade instantânea.

3.1.15 Velocidade média É a velocidade calculada através da divisão entre a distância percorrida e o tempo.

3.1.16 Unidades de velocidade

Nó; Milha porhora;

Mach;

3.1.19 Número de Mach Número de Mach é a razão entre a velocidade da aeronave em relação ao ar

( velocidade aerodinâmica ) e a velocidade do som nas condições ambientais. A velocidade do som é função da temperatura do ar externo.

Quanto mais alto o vôo, menor é a temperatura do ar externo e, portanto, menor é a velocidade do som.

VA Velocidade aerodinâmica ( m / s )

Vel. Som Velocidade do som nas condições de vôo ( m / s )

A velocidade do som é uma função da temperatura. Variaçãodevelocidade dosompara cada1ºC= 2ft/s1ºC =0,6096 m /s

A velocidade do som pode também ser calculada pela fórmula: T

RQ =raizquadrada T=temperaturado ar emK

Calculando a velocidade do som no FL 100: T

É a razão entre a variação da velocidade e um intervalo de tempo ( m/s2 )

. Avelocidadee a aceleraçãosãograndezas vetoriais.

a = aceleração ( m / s2 ) v– v0 = variação da velocidade ( m/s ) t – t0 = intervalo de tempo da variação de velocidade ( s ) A aceleração pode ser também expressa em termos de aceleração da gravidade ( g )

Numacurva,existe uma aceleração. Sempre que um corpo efetua uma curva, fica sujeito a uma aceleração no sentido do centro da mesma e que tem o nome de aceleração centrípeta.

aCP = aceleração centrípeta ( m / s2 ) v=velocidade tangencial ( escalar ) ( m/s ) R=raio decurva( m )

3.1.2 MRU :Movimento Retilíneo Uniforme

É o movimento de um corpo sem a ação de forças, ou seja, a resultante das forças que atuam no corpo é nula. A aceleração é zero a = 0

Distânciapercorridapor um corpo emMRU:S=S0+v.t

S = distância percorrida pelo corpo ( m ) S0 = posição inicial do corpo ( m ) v = velocidade do corpo ( m/s ) t=intervalo detempo domovimento( s )

Movimento Uniformemente Acelerado Quandoagemforçassobreumcorpoea resultanteédiferentedezero, ocorpo experimenta uma aceleração.

S = distância percorrida pelo corpo ( m ) S0 = posição inicial do corpo ( m ) v0 = velocidade inicial do corpo ( m/s ) t=intervalo detempo domovimento( s ) a = aceleração do corpo ( m / s2 )

Velocidade de um corpo em MUA: v=v0+ a.t v = velocidade do móvel no instante t ( m/s ) v0 = velocidade do móvel no instante t0 ( velocidadeinicial ) ( m/s ) a = aceleração média ou constante do móvel ( m / s2 ) t= intervalode tempo( t – t0 ) ( s )

Fórmula de Torricelli: v2=v2+ 2.a.S v = velocidade final de um móvel ( m/s ) v0 = velocidade inicial ( m/s ) a = aceleração média ou constante do móvel ( m / s2 ) S = distância percorrido pelo móvel ( m )

Quantidade de matéria de um corpo.

O “centro de massa” de um corpo é um ponto imaginário, onde se concentraria toda a massade umcorpo.

O “centro de gravidade” de uma massa é o ponto de aplicação da resultante P ( peso )

Relacionandoo“slug” com o“kg”:

Grandeza física capaz de promover a aceleração de um corpo, quando esta grandeza é imposta a este corpo. A força é uma grandeza vetorial.

Ao se aplicar uma força, ela pode provocar: Deformação

Movimento Tensão

A aplicaçãodeumaforçaaumcorpo, numintervalo de tempo,édefinidacomoimpulso:

podemos deduzir em relação ao impulso: v – v0

Desta fórmula, observa-se a quantidade de movimento: Q = m . v

, obtém-se o Teorema do Impulso que define:

Para o mesmo intervalo de tempo, o impulso da força resultante é igual à variação daquantidade demovimento:

I = impulso ( N .s ) QF = quantidade de movimento final ( kg.m/s ) QI = quantidade de movimento inicial ( kg.m/s )

Com base na fórmula I = QF – QI , considerando um sistema isolado de forças externas, chega-se ao Princípio da Conservação da Quantidade de Movimento:

A quantidade de movimento de um sistema de corpos, isolado de forças externas, é constante.

Força Centrípeta é a força que mantém um móvel em movimento circular. A força e a aceleração têm a mesma direção.

Um corpo em MCU ( movimento circular uniforme )

, ao ser anulada a força centrípeta, sai tangencialmente,entrandoemMRU ( movimento retilíneo uniforme )

FCP = força centrípeta ( N ) m = massa ( kg ) aCP = aceleração centrípeta ( m/ s2) v = velocidade tangencial ( escalar ) ( m / s ) R=raio decurva( m )

Força Não Inercial é a força que atua num corpo preso a um referencial acelerado. Esta força fictícia tem sentido contrário à aceleração do referencial.

Ex: Veículo em aceleração para frente, os objetos tendem a se movimentar para trás.

Referencial Não Inercial é o referencial que, notadamente, está acelerado. Nestes referenciais, os corpos sofrem a ação de um tipo de força fictícia denominada força não-inercial. Esta força não existe como previsto na segunda Lei de Newton. Na verdade, esta força é o efeito da primeira Lei de Newton vista sob a ótica de um corpo que está preso ao referencial acelerado.

A força centrífuga, os Gs das manobras e do fator carga são forças não-inerciais.

45 Uma bola amarrada num barbante, preso ao teto de um vagão em aceleração, nos

permitiria ver um ângulo ( b ) entre o barbante e a vertical.

m = massa do corpo preso a um referencial acelerado ( kg ) a = aceleração do referencial acelerado ( m / s2 ) g = aceleração da gravidade ( m / s2 )

N Newton kgf quilograma-força lb libra dyn dina

kgf

3.1.29 Libra Poundou lb

3.1.30 Peso Éa forçaqueatraioscorpospara ocentroda terra.

O peso de uma massa depende:

Localização do corpo na superfície da terra. Dependedoraiodaterra, ouseja,quantomenor oraio,maior opeso.

O pesono Equador émenorqueopesonospólos,devidoaomenorg. A aceleração da gravidade no Equador é menor devido à maior força centrífuga.

Considera-se que um corpo é constituído por diversos pontos materiais, com suas respectivas massas, e quando colocados no campo de gravidade ficam sujeitos à ação de suas respectivas forças peso, atuando verticalmente. Para cada ponto material, há uma linha de ação, na vertical, da força peso.

A resultante dessas forças, também vertical, é chamada peso do sistema de pontos materiais ou peso do corpo. Ocentrode gravidade oubaricentrode umcorpoé opontodeaplicaçãodaforçapeso.

A linha de ação da força peso, de qualquer corpo, em qualquer posição, passa pelo centro de gravidade.

É uma substância que se escoa. Não tem formadefinida. Assume a forma do recipiente que o contém. Líquidos egases sãofluidos.

O fluido é classificado: Fluido Real; Fluido Perfeito.

Num Fluido Real, em movimento, atuam, basicamente, cinco forças:

Forças gravitacionais; Forças de pressão estática do fluido;

Forças compressivas;

Forças de cisalhamento ( viscosidade )

; Forças de inércia;

Num Fluido Real, em repouso, atuam:

Forças gravitacionais; Forças de pressão estática; Forças compressivas.

O Fluido Perfeito é considerado ser: Homogêneo;

Contínuo; Incompressível;

Invíscido ( não viscoso )

O Fluido Perfeito é uma condição hipotética.

Não leva em consideração: Forças compressivas; Forças de cisalhamento.

Consideraqueofluxo nãosofreseparação dasuperfície docorpo.

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