O documento discute conceitos básicos de estabilidade e controle de aeronaves, importantes para o projeto de aeromodelos. Apresenta os principais tópicos de estabilidade estática e dinâmica longitudinal e lateral-direcional, e fatores que afetam cada tipo de estabilidade. Também aborda conceitos de controle, necessário para manobrar a aeronave, e a importância do volume de controle.
2. OObbjjeettiivvoo
Apresentar conceitos básicos de estabilidade e
controle de aeronaves;
Apresentar a relação destes conceitos com o
projeto e a construção de aeromodelos para o
Aerodesign.
3. TTóóppiiccooss
Estabilidade
Estabilidade Estática
Longitudinal
Volume de Cauda da EH
Balanceamento
Estabilidade Estática
Látero-Direcional
Volume de Cauda da EV
Diedro e Posição da Asa
Estabilidade Dinâmica
Controle
Controle na Decolagem
Controle em Manobra
Controle em Falha de
Motor (OPEN)
Volume de Controle
5. EEsstt.. EEssttááttiiccaa LLoonnggiittuuddiinnaall
Tendência de retornar ao equilíbrio após uma
perturbação;
Indica também a consonância da variação de
velocidade e de ângulo de ataque em regime
com o movimento inicial do avião.
6. EEsstt.. EEssttááttiiccaa LLoonnggiittuuddiinnaall
EH/profundor a
picar
EH/profundor
a cabrar
Equilíbrio
sem
estabilidade
c.g. mais
traseiro
Cm > 0 para
CL = 0
dCm/dCL < 0
Ponto
Neutro
de = 0 e iht = 0
7. EEsstt.. EEssttááttiiccaa LLoonnggiittuuddiinnaall
Estabilidade Estática pode ser medida pela
distância entre o centro de gravidade e o ponto
neutro, a chamada Margem Estática
c
Centro
Aerodinâmico
(asa)
c.g. Ponto Neutro
(avião)
c/4 xc Hnc
Margem
estática
8. EEsstt.. EEssttááttiiccaa LLoonnggiittuuddiinnaall
Margem estática:
LEMBRAR QUE SERVO-MECANISMO
DEVE SER DIMENSIONADO PARA
Manche fixo (profundor fixo);
Manche livre (“hinge moment” nulo);
SUPORTAR OS HINGES!!!
Para aeromodelos, margem estática manche
fixo é mais adequada (servo-mecanismo
mantém profundor fixo);
9. EEsstt.. EEssttááttiiccaa LLoonnggiittuuddiinnaall
Margem Estática (manche fixo)
ù
H C a
T
- = ¶ k x
( ) úû
êë é
= - n 1
- -
n 1
¶
a
M
C
ht
L
1
Margem
estática Distância
do ponto
neutro ao
c.a. da asa
Distância
do c.g. ao
c.a. da asa
Volume de
cauda
10. VVoolluummee ddee CCaauuddaa EEHH
S l
HT HT
S c
W
ht n =
Centro
Aerodinâmico
(asa)
Ponto
Neutro
(avião)
Centro
Aerodinâmico
(EH)
lht
12. BBaallaanncceeaammeennttoo
Ponto neutro não depende de c.g., porém
margem estática depende;
Mudanças de Balanceamento alteram a
estabilidade!
CARGA
ou
EQUIPAMENTOS
c.g.
DEFINIR” A
C.G.
BASTA “DO NÃO POSIÇÃO
14. EEssttaabb.. EEssttáátt.. LLáátteerroo--DDiirreecciioonnaall
Estabilidade direcional (Cnb > 0) – aeronave
aproa o vento sob rajada, contribui para
estabilidade dinâmica e garante consonância
entre movimento inicial e regime;
Estabilidade lateral (Clb < 0) – comportamento
convencional para controle em derrapagem;
Cnb > 0 Clb < 0
b
V
15. VVoolluummee ddee CCaauuddaa EEVV
Principal contribuição para Cnb é a força
normal na empenagem vertical;
Daí a importância do volume de cauda da
empenagem vertical;
S l
w
vt vt
S b
vt n =
b
V
Cnb
lvt
16. G
DDiieeddrroo ee PPoossiiççããoo ddaa AAssaa
Os principais fatores que afetam Clb são:
Posição da asa (mais alta aumenta estabilidade);
Diedro (maior aumenta estabilidade);
Enflechamento (maior aumenta estabilidade);
Empenagem (maior aumenta estabilidade);
b
V
Clb < 0
L
17. EEsstt.. DDiinnââmmiiccaa LLoonnggiittuuddiinnaall
Período curto:
Oscilação primariamente em velocidade de
arfagem e ângulo de ataque;
Velocidade e trajetória praticamente
constantes;
Movimento rápido, deve ser estável!
18. EEsstt.. DDiinnââmmiiccaa LLoonnggiittuuddiinnaall
Fugóide:
Oscilação primariamente em velocidade e
trajetória (energia cinética e energia
potencial);
Ângulo de ataque praticamente constante;
Movimento lento, mas amplo, em geral
pouco amortecido, mas desejável estável;
22. EEssttaabbiilliiddaaddee DDiinnââmmiiccaa
Em geral, características adequadas de
estabilidade estática (longitudinal e látero-direcional)
produzem características aceitáveis
de estabilidade dinâmica para configurações
convencionais!!!
23. CCoonnttrroollee
Controle: Capacidade de manobrar a aeronave para uma
condição desejada ou mantê-la nesta condição.
ESTÁVEL!
PREJUDICAR ESTABILIDADE
O
SER BASTA DE EXCESSO CONTROLE!!!
NÃO PODE
25. CCoonnttrroollee eemm MMaannoobbrraa
Aeronave deve ser capaz de manobra com
velocidade de arfagem constante (o que
implica em fator de carga e ângulo de ataque
constante);
a
V
Delta
profundor
DeltaV na EH q
devido a q
26. CCoonnttrroollee eemm FFaallhhaa ddee MMoottoorr
Leme suficiente para compensar momento do
motor ainda em funcionamento (em solo) e
derrapagem (no ar);
Aileron suficiente para controlar rolamento;
Ângulo de rolamento pode ser usado para
diminuir derrapagem;
f
V
b
OPEN
27. VVoolluummee ddee ccoonnttrroollee
De forma semelhante à estabilidade, volume de
controle pode ser usado como referência de
capacidade de controle;
S l
lrud
S l
elev elev
S c
W
lail
lelev
elev n =
S l
rud rud
S b
W
rud n =
ail ail
S b
W
ail n =