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Estabilidade e Controle 
Conceitos e Análise Básica 
Lucas Rubiano de Souza Cruz 
Maio de 2007
OObbjjeettiivvoo 
 Apresentar conceitos básicos de estabilidade e 
controle de aeronaves; 
 Apresentar a relação destes conceitos com o 
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 Estabilidade 
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Estabilidade: Tendência de sempre retornar a 
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 Tendência de retornar ao equilíbrio após uma 
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com o movimento inicial do avião.
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EEsstt.. EEssttááttiiccaa LLoonnggiittuuddiinnaall 
 Estabilidade Estática pode ser medida pela 
distância entre o centro de gravidade e o ponto 
neutro, a chamada Margem Estática 
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 A estabilidade estática látero-direcional é 
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EEssttaabb.. EEssttáátt.. LLáátteerroo--DDiirreecciioonnaall 
 Estabilidade direcional (Cnb > 0) – aeronave 
aproa o vento sob rajada, contribui para 
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V
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; 
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 Os principais fatores que afetam Clb são: 
Posição da asa (mais alta aumenta estabilidade); 
Diedro (maior aumenta estabilidade); 
Enflechamento (maior aumenta estabilidade); 
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 Período curto: 
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EEssttaabbiilliiddaaddee DDiinnââmmiiccaa 
 Em geral, características adequadas de 
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 Leme suficiente para compensar momento do 
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 De forma semelhante à estabilidade, volume de 
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Estabilidade e controle

  • 1. Estabilidade e Controle Conceitos e Análise Básica Lucas Rubiano de Souza Cruz Maio de 2007
  • 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
  • 4. EEssttaabbiilliiddaaddee Estabilidade: Tendência de sempre retornar a uma situação de equilíbrio. Equilíbrio Estável Equilíbrio Neutro Equilíbrio Instável
  • 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
  • 11. EEsstt.. EEssttááttiiccaa LLoonnggiittuuddiinnaall Asa-fuselagem Avião completo Efeito da Empenagem Horizontal
  • 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
  • 13. EEssttaabb.. EEssttáátt.. LLáátteerroo--DDiirreecciioonnaall  A estabilidade estática látero-direcional é avaliada em função de dois parâmetros adimensionais, Cnb e Clb ; b V Cn Cl
  • 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;
  • 19. EEssttaabb.. DDiinn.. LLáátteerroo--DDiirreecciioonnaall  Modo de rolamento: inércia até atingir taxa de rolamento constante, é rápido e, em geral, estável;
  • 20. EEssttaabb.. DDiinn.. LLáátteerroo--DDiirreecciioonnaall  “Dutch-roll”: oscilação conjunta em guinada e rolamento. Dinâmica rápida, deve ser estável!
  • 21. EEssttaabb.. DDiinn.. LLáátteerroo--DDiirreecciioonnaall  Modo espiral: lentíssimo movimento em rolamento e guinada, em geral está próximo do neutro, ligeira instabilidade é tolerável; Instável 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
  • 24. CCoonnttrroollee nnaa DDeeccoollaaggeemm  Aeronave deve ter controle suficiente para rotação em torno DO TREM DE POUSO na decolagem;
  • 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 =