Curso de Engenharia Aeroespacial

Aula 1 • Matemática para Aplicações Aeroespaciais

Abrange cálculo vetorial, equações diferenciais e álgebra linear essenciais para a modelação de sistemas aeroespaciais. Faz a ponte entre a matemática abstrata e os problemas de engenharia física.

Aula 2 • Termodinâmica e Transferência de Calor

Apresenta as leis termodinâmicas, ciclos e modos de transferência de calor críticos para a propulsão e gestão térmica. Relaciona os conceitos de energia com a análise térmica de motores e veículos.

Aula 3 • Mecânica Clássica e Dinâmica

Aplica as leis de Newton, métodos energéticos e dinâmica de corpos rígidos a estruturas e veículos aeroespaciais. Fornece a base mecânica para a análise posterior de voo e propulsão.

Aula 4 • Introdução à Ciência dos Materiais

Analisa os materiais metálicos, compósitos e cerâmicos utilizados nas estruturas aeroespaciais. Estabelece critérios de seleção de materiais com base na resistência, peso e propriedades térmicas.

Aula 1 • Teoria de Perfis Aerodinâmicos e Asas Subsónicos

Analisa a geração de sustentação, a distribuição de pressão e o arrasto induzido para asas em escoamento subsónico. Relaciona a teoria de perfis finos com parâmetros práticos de projeto de asas.

Aula 2 • Escoamento Compressível e Ondas de Choque

Alarga a análise do escoamento a regimes transónicos e supersónicos, incluindo choques normais e oblíquos. Prepara os alunos para os desafios de projeto de veículos supersónicos e entradas de ar.

Aula 3 • Estimativa de Desempenho Aerodinâmico

Aplica modelos de polar de arrasto e coeficientes aerodinâmicos para estimar o desempenho do veículo. Integra dados aerodinâmicos na definição preliminar de dimensões da aeronave e estudos de compensação.

Aula 4 • Propriedades dos Fluidos e Regimes de Escoamento

Define a viscosidade, a compressibilidade e o número de Reynolds para classificar o comportamento do escoamento. Estabelece a base física para toda a análise aerodinâmica subsequente.

Aula 1 • Estabilidade Estática e Dinâmica

Avalia as derivadas de estabilidade longitudinal e lateral-directional e o seu significado físico. Relaciona as margens de estabilidade com as qualidades de handling e a dimensão das superfícies de controlo.

Aula 2 • Equações de Movimento para Aeronaves

Deriva as equações de seis graus de liberdade que governam a translação e rotação da aeronave. Estabelece a estrutura matemática para todos os cálculos de desempenho e estabilidade.

Aula 3 • Envelope de Voo e Limites Operacionais

Define os limites estruturais, aerodinâmicos e propulsivos do envelope de voo operacional. Relaciona os requisitos de certificação com as restrições de projeto.

Aula 4 • Descolagem, Aterragem e Manobras

Analisa a rolagem no solo, a rotação e a separação de obstáculos para as fases de descolagem e aterragem. Alarga-se ao voo de viragem, fator de carga e diagramas V-n.

Aula 1 • Sistemas de Combustão e Combustível

Abrange a química da combustão, a estabilidade da chama e o projeto do queimador para turbinas a gás. Aborda as emissões, os tipos de combustível e os propelentes alternativos.

Aula 2 • Projeto de Bocal e Integração da Propulsão

Aplica a teoria do bocal isentrópico para projetar bocais convergentes-divergentes para impulso ótimo. Integra a propulsão com a célula para a compatibilidade dos sistemas de admissão e escape.

Aula 3 • Princípios de Propulsão de Foguetões

Deriva a equação do impulso do foguetão, o impulso específico e a equação de Tsiolkovsky para o delta-V de missão. Compara sistemas de propelente líquido, sólido e híbrido.

Aula 4 • Fundamentos de Motores de Respiração de Ar

Apresenta os princípios de funcionamento de turbojatos, turbofans, turboélices e estatorreatores utilizando a análise do ciclo de Brayton. Estabelece o impulso específico e o consumo de combustível como métricas de desempenho chave.

Aula 1 • Fadiga, Fratura e Tolerância ao Dano

Aplica curvas S-N, mecânica da fratura e modelos de crescimento de fendas para prever a vida estrutural. Relaciona a filosofia de tolerância ao dano com os intervalos de inspeção e a certificação.

Aula 2 • Tensão, Extensão e Elasticidade

Apresenta os tensores de tensão e extensão, a lei de Hooke e a deformação elástica para materiais isotrópicos. Fornece a base analítica para todas as tarefas de dimensionamento estrutural.

Aula 3 • Flexão, Corte e Torção

Analisa vigas e veios sob momentos fletores, forças de corte e cargas de torção. Aplica estes resultados a longarinas de asa, estruturas de fuselagem e veios de transmissão.

Aula 4 • Encurvadura e Instabilidade Estrutural

Avalia a encurvadura de colunas, a encurvadura de painéis e os modos de falha por esmagamento críticos para estruturas aeroespaciais de parede fina. Apresenta os conceitos de fator de reserva e margem de segurança.

Aula 1 • Navegação Inercial e por Satélite

Analisa as unidades de medição inercial, o GPS e os algoritmos de fusão de sensores para estimativa de posição e orientação. Avalia a precisão, a deriva e a integridade para diferentes perfis de missão.

Aula 2 • Arquitetura de Aviónicos e Barramentos de Dados

Analisa as arquiteturas de aviónicos modulares federadas e integradas e os seus padrões de comunicação de dados. Aborda as considerações de processamento em tempo real, latência e cibersegurança.

Aula 3 • Projeto de Piloto Automático e Leis de Guiagem

Projeta leis de controlo de atitude em malha interna e de guiagem em malha externa para voo autónomo e semiautónomo. Aplica controlo ótimo e otimização de trajetória a cenários de missão.

Aula 4 • Fundamentos de Sistemas de Controlo

Apresenta funções de transferência, diagramas de blocos e teoria de controlo por feedback para sistemas dinâmicos. Estabelece os critérios de estabilidade utilizados no projeto de pilotos automáticos e sistemas de controlo de voo.

Aula 1 • Sistemas de Comunicações e Telemetria

Aplica a análise do balanço de ligação para projetar sistemas de comunicação de nave espacial para downlink de dados e uplink de comandos. Abrange tipos de antenas, modulação e requisitos de estação terrestre.

Aula 2 • Mecânica Orbital e Projeto de Trajetória

Deriva as leis de Kepler, os elementos orbitais e as equações de manobra para órbitas terrestres e interplanetárias. Fornece a base para o projeto de missões e a análise de janelas de lançamento.

Aula 3 • Determinação e Controlo de Atitude de Nave Espacial

Analisa sensores de atitude, atuadores e algoritmos de controlo para nave espacial estabilizada em três eixos. Relaciona os requisitos de precisão da atitude com a seleção de sensores e o projeto da lei de controlo.

Aula 4 • Ambiente Espacial e Projeto de Missão

Caracteriza os ambientes de radiação, microgravidade e detritos e os seus efeitos no projeto de nave espacial. Integra as restrições ambientais no desenvolvimento do conceito de missão.

Aula 1 • Peso, Balanceamento e Centro de Gravidade

Estima os pesos dos componentes usando métodos estatísticos e analíticos e monitoriza o deslocamento do centro de gravidade. Garante as margens de estabilidade e controlo em todas as condições de carga.

Aula 2 • Projeto Preliminar e Estudos de Compensação

Refina o projeto conceptual através de estudos de compensação aerodinâmica, estrutural e de propulsão. Utiliza a análise de sensibilidade para identificar os principais impulsionadores do projeto.

Aula 3 • Integração de Sistemas e Gestão de Interfaces

Gere as interfaces mecânicas, elétricas e de dados entre subsistemas usando documentos de controlo de interface. Aplica ferramentas de engenharia de sistemas baseada em modelos para monitorizar o fluxo de requisitos.

Aula 4 • Projeto Conceptual e Métodos de Dimensionamento

Aplica a análise de restrições, as frações de peso da missão e os carpet plots para dimensionar um novo conceito de veículo. Traduz os requisitos da missão em estimativas iniciais de geometria e peso.