Projeto Semestral - UFSC Aerodesign - Universidade Federal de ...

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
DISCIPLINA – EMC 5352
INTRODUÇÃO AO PROJETO AERONÁUTICO
Entrega do trabalho: Impresso e cópia eletrônica em pdf.
Plantas: a mão livre (questão 5), solidworks em .pdf outras.
ENTREGA FINAL: 06/12/2010
PROJETO SEMESTRAL
PARTE 1 – Projeto Conceitual
1. Selecionar o desafio proposto (aeronave), definir equipe e um responsável (capitão).
2. Diretiva de projeto. Estabelecer três premissas a serem seguidas no decorrer do desenvolvimento do projeto.
Exemplo: Segurança, custo, inovação (materiais, configuração, ..), versatilidade, desempenho (menor arrasto,
velocidade, razão de subida, ..), manutenção, logística, etc. Breve justificativa de cada premissa adotada.
3. Análise histórica. Levantamento de especificações técnicas de aeronaves da mesma categoria. Elaborar em
forma de tabela as especificações pesquisadas. Por exemplo: Nome, envergadura, peso, configuração, tipo de
trem de pouso, distância de decolagem, autonomia, capacidade de carga, motorização, área de asa, links de
referência, etc. (mínimo 6 aeronaves). Adicionar, quando disponível, desenho em três vistas ou outras
imagens.
4. Estimar a massa das partes constituintes da aeronave. Distribuir as massas de maneira a aproximar o CG do
ponto de 25% da c mac .
UFSC
Em uma tabela, elaborar uma estimativa inicial para:
massa da aeronave vazia - m a
massa da carga útil - m py
massa do combustível - m fuel
5. Elaborar uma proposta de configuração conceitual considerando soluções para:
Superfícies de sustentação,
Formas de controle,
Propulsão,
Sistema de pouso,
Estrutura (forma e materiais)
Apresentar esboços (desenhos), feitos a mão livre e dados em uma tabela.
Na mesma tabela, apresentar critérios qualitativos de comparação. Por exemplo: Trem de pouso triciclo
frontal é mais estável na corrida, asa alta evita obstáculos em solo, etc. Quais as vantagens ou desvantagens.
Lembrar-se das premissas adotadas no item dois.
6. Em acordo com os dados levantados na pesquisa inicial de aeronaves (item três), calcular os fatores de
projeto iniciais. Apresentar em tabela e em gráfico de barras. Estimar o dimensionamento inicial da aeronave.
Utilizar o formulário base como auxílio.
>>>>>>> CHECK 01: 13/09/2010

PARTE 02 – AERODINÂMICA
7. Definir números de Reynolds locais para a geometria da asa proposta (dividir a asa em seções quando não
retangular).
8. De acordo com o capítulo 4 do livro texto, estabelecer no mínimo cinco critérios para a seleção do perfil.
Definir pesos para cada critério. Considerar aspectos relacionados como:
Aerodinâmica;
Desempenho nas várias fases da missão;
Fabricação;
Resistência estrutural, entre outros.
9. Estabelecer cinco perfis candidatos compatíveis com os critérios estabelecidos na questão anterior. Organizar
estes perfis em forma de uma tabela com suas principais características (raio, espessura, camber, área,
momento de inércia, Cl, Cd, Cm). Utilizar o programa “XFLR5” como ferramenta de apoio. Selecionar o perfil
da aeronave.
10. Plantas do modelo selecionado.
Aeronave em três vistas, em escala, papel A3 ou A2. Apresentar as principais partes e cotas. Envergadura,
comprimentos, alturas, ailerons, estabilizadores, trem de pouso, etc. Apresentar desenho adicional com
estudo ergonométrico do piloto (posicionamento e acomodação). As plantas podem ser feitas a mão ou em
qualquer software CAD.
11. Calcular o coeficiente de sustentação da asa. Definir a curva CL x alpha. Utilizar os equacionamentos definidos
por da Rosa (pg. 127) e Nicolai Leland (ver site).
12. Plotar a curva de distribuição do CL sobre a asa utilizando o software XFLR5.
13. Calcular o coeficiente de Oswald e o coeficiente de arrasto induzido em função de CL.
14. Calcular o rendimento da empenagem considerando esteira da asa (downwash) (pg.128).
>>>>>>> CHECK 02: 04/10/2010
PARTE 03 – DESEMPENHO
15. Buscar valores de CD dos elementos da aeronave e interferências.
16. Plotar a curva C L x C D da aeronave.
17. Plotar a curva C L x C D do avião com correção devido ao efeito solo. Mostrar a curva da questão 16 no mesmo
gráfico.
18. Completar a tabela abaixo considerando três fases sugeridas da missão da aeronave.
Arrasto de perfil (C d0 )
C d0 para alfa da asa em posição de
corrida na pista.
C d0 =
Arrasto induzido (C Di )
Equação
Dados
C Di
Corrida Decolagem Cruzeiro
C L
2
A R
e
C L para alfa da asa em posição de
corrida na pista.
UFSC
C d0 = dado do perfil para
alfa máximo [ o ]
C
Di
C
2
Lmáx
A e
C Lmáx = valor máximo do
coeficiente.
R
C d0 = dado do perfil para alfa =
2,0 [ o ]
C Di
C L
2
A R
e
C L = valor para alfa = 2,0 [ o ]

C Di =
Arrasto parasita (C DP )
Calculado na questão 15.
C DP =
Arrasto de rolagem (Q)
C DP
(corr) C D A
S w
Q Fz d 2
R
Q = 0 Q = 0
Fz = massa da aeronave x gravidade
R = raio da roda [m]
= 0,7 (coef. de atrito p/asfalto rugoso)
d = diâmetro do eixo [m]
Q = - -
Arrasto Total [N]
D C
q S ( )
D [N] =
D (d )
C D
q (d )
S w
D (cz)
C D
q (cz)
S w
( s)
D(
s)
( s)
w
Q
C D
C d 0
C Di
C d
q (s)
0,5..v (s)
2
q (d )
0,5..v (d )
2
q (cz)
0,5..v (cz)
2
= 1,20 [kg/m 3 ] (Florianópolis)
2 m g
v s
v d = 1,20 . v s v cz = 1,40 . v s
C L
S w
m = Estimativa de massa da aeronave (m TO ) [kg]
g = gravidade
Sw = Área da asa [m 2 ]
19. Plotar a curva de potência consumida em função da velocidade.
20. Selecionar o motor da aeronave e plotar a curva de potência disponível junto ao gráfico da questão 19.
PARTE 04 - ESTABILIDADE
21. Dimensionar os estabilizadores aplicando o conceito de volume de cauda da aeronave.
22. Cálculo do ponto neutro (hn) e margem estática (MS) da aeronave.
23. Plotar a curva de C M x alfa.
UFSC
>>>>>>> CHECK 03: 08/11/2010

PARTE 05 – CARGAS E ESTRUTURAS
24. Calcular o carregamento da asa através do diagrama V-n z dado. Considerar peso próprio da aeronave
distribuído (m TO x g) e distribuição do momento fletor (BM dado pelo XFLR5). Considerar velocidade de
manobra (VA).
Diagrama para aeronaves genéricas FAR23:
Envelope para Planador:
UFSC
Cálculo de VA:
VA = VS * raiz(n)
n = fator de carga máximo de cada projeto
25. Dimensionar uma longariana para a asa (viga). Utilizar o carregamento calculado na questão 24.
ENTREGA FINAL: 06/12/2010