Francisco Castro 78655

João Ornelas 79681

José Confraria 79157

Leonor Inverno 78588

Martim Cálão 79050

Tiago Silva 78266

DESEMPENHO

Índice

• Descolagem e Aterragem

• Descida e Subida

• Voo Cruzeiro

• Potência vs Altitude

• Tectos Absolutos e de Serviço

• Alcance e Resistência

• Aeronaves Supersónicas

Descolagem

Dividida em:

•Ground-roll•Air distance•Climb-out

In ROSKAM e LAN, 2003

AterragemDividida em:

•Approach flight•Air distance•Ground-roll

In ROSKAM e LAN, 2003

Aterragem

Trust Reversers Spoilers

Fotografo: Adrian Pingstone In http://www.aviationknowledge.com

Decolagem e AterragemCatapultagem

In Discovery channel

Descida e Subida

in http://www.aeroinside.com/

Subida

• Ângulo de subida γ

in The Boeing Company 2009 Document D6-1420

-Ângulo de subida-Gradiente de subida-Razão de subida

Subida

• Gradiente de subida

in The Boeing Company 2009 Document D6-1420

-Ângulo de subida-Gradiente de subida-Razão de subida

Δh

Δd

γ𝑔𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒=∆h∆𝑑= tan (𝛾)

Subida

• Razão de subida

in The Boeing Company 2009 Document D6-1420

-Ângulo de subida-Gradiente de subida-Razão de subida

𝑟𝑎𝑡𝑒𝑜𝑓 𝑐𝑙𝑖𝑚𝑏𝑅𝐶=h𝑑𝑑𝑡=𝑉𝑠𝑖𝑛 ( γ   )

Subida

• Forças a actuar no avião em subida

𝑇 −𝐷−𝑊𝑔 (𝑑𝑉𝑑𝑡 )−𝑊𝑠𝑖𝑛 ( γ   )=0

𝐿+𝑊𝑔 (𝑑𝛾𝑑𝑡 )−𝑊𝑐𝑜𝑠 ( γ   )=0

in The Boeing Company 2009 Document D6-1420

T- Propulsão L- LiftD- Resistência W- Peso

∑ 𝐹=0

Subida

• Forças a actuar no avião em subida

in The Boeing Company 2009 Document D6-1420

𝑇 −𝐷−𝑊𝑔 (𝑑𝑉𝑑𝑡 )−𝑊𝑠𝑖𝑛 ( γ   )=0

𝑑𝑉𝑑𝑡 =

𝑑𝑉h𝑑

h𝑑𝑑𝑡

𝑟𝑎𝑡𝑒𝑜𝑓 𝑐𝑙𝑖𝑚𝑏𝑅𝐶=h𝑑

𝑑𝑡=𝑉𝑠𝑖𝑛 ( γ   )

Fator de aceleraçãoγ=sin−1

𝑇 −𝐷𝑊

1+𝑉𝑔𝑑𝑉h𝑑

1,6

1,5

1,4

Subida• Ângulo de subida com um motor inactivo

• Propulsão diminui• Resistencia aerodinamica aumenta

• Windmilling drag• Controll drag

in http://moinhosdeportugal.no.sapo.pt

γ=sin−1𝑇 −𝐷𝑊

1+𝑉𝑔𝑑𝑉h𝑑

Desenhado por: Harry FTEof85A

Descida

• Descida• Gradiente de descida/subida• Ângulo de descida/subida• Razão de descida/subida

in www.aviation.org.uk in http://www.pddnet.com

Descida

• Air Transat Flight 236

Fotógrafo: Chris Hammond

Voo em Cruzeiro

• Decorre entre a descolagem e a aterragem

• Maior percurso (65%)

• Maior gasto de combustível

Etapa com a maior eficiência do percurso aéreo

Voo em Cruzeiro

Voo em cruzeiro optimizado

Melhor rácio tempo de viagem/consumo de combustível

Poupança para as companhias aéreas

Voo em Cruzeiro – Fatores importantes

in http://blogues.publico.pt/

in http://c6.quickcachr.fotos.sapo.pt

Velocidade de cruzeiro

Velocidade de cruzeiro

Altitude de cruzeiro

Voo em Cruzeiro – Altitude de CruzeiroAltitude de cruzeiro: A que confere o menor gasto de combustível

W altitude

in Anderson, D. (2006)

Voo em Cruzeiro – Velocidade CruzeiroObjetivos: 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.

Velocidade LRC superior a MRC em 3-5%!

Voo em Cruzeiro – Velocidade CruzeiroECON (Economy): velocidade que se baseia no índice de custo CI (Cost Index).

𝐶𝐼= 𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜𝑝𝑜𝑟 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜𝑝𝑜𝑟 unidade de 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡 í 𝑣𝑒𝑙

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

Voo em Cruzeiro – Velocidade Cruzeiro

LRC – Simples aplicação

in Eberhardt et al. (2001)

ECON – Maior poupança

Potência Requerida

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

Parasita Induzida

in Roskam, J. e Lan, C. (2003)

Potência Requerida

Altitude ρ σPotência parasita diminui

Potência induzida aumenta

in Roskam, J. e Lan, C. (2003)

Potência Disponível

onde

Altitude p δ Potência disponível diminui

in Rogers, D. (1995)

Tectos Absolutos e de ServiçoTecto Absoluto • Altitude máxima à qual uma aeronave pode sustentar o nível de voo

• Taxa de subida nula (RC = 0)

in Roskam, J. e Lan, C. (2003)

Tecto de Serviço • Altitude máxima a que se deve operar

• Taxa de subida RC não pode exceder 100ft/min

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

AlcanceConceito: 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:

Sendo:Cp = Consumo específico de combustível [lbs/(shp.h)]η instal = Eficiência instalada com propulsão a héliceV = Velocidade da aeronave [kt]Preq = Potência requerida para um determinado nível de voo [hp]Cj = Consumo específico de combustível [/h]

AlcanceFaz-se:

𝑅hé 𝑙𝑖𝑐𝑒=326.𝜂𝑝𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙

𝑐𝑝 ∗ 𝐶𝑙𝐶𝑑 ∗ ln (

𝑊𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙𝑊𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 )

𝐶𝑙𝐶𝑑

√𝐶𝑙𝐶𝑑

Considerando:

Altitude constante

Voo horizontal em equilíbrio

As expressões para o alcance são:

Alcance

in http://journey.txtav.com

ResistênciaConceito: 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.

Sendo:Cp = Consumo específico de combustível [lbs/(shp.h)]η instal = Eficiência instalada com propulsão a hélicePreq = Potência requerida para um determinado nível de voo [hp]Cj = Consumo específico de combustível [/h]

Resistência

𝐶𝑙32

𝐶𝑑

𝐶𝑙𝐶𝑑

Faz-se:

Considerando:

Altitude constante

Voo horizontal em equilíbrio

As expressões para a Resistência são:

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

in http://upload.wikimedia.org

Ondas de ChoqueOndas 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

Cone de MachPrincipal Causa: sobreposição de ondas sonoras na parte traseira da aeronave.

in http://www.aviationhistory.comin http://exploration.grc.nasa.govin http://pt.wikipedia.org

Tipos de ondas de choque

• Perpendiculares

• Oblíquas

(relativamente à direção do deslocamento)

Causam aumento da densidade do ar e consequentemente mais atrito

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).

Conclusão

in http://www.solarimpulse.comin http://jence.com/