Curso de Projeto de Aeronaves

Aula 1 • Categorias e Configurações de Aeronaves

Analisar configurações de asa fixa, asa rotativa e híbridas, juntamente com a sua adequação à missão. Relaciona a categoria da aeronave com os requisitos de projeto e as expectativas de desempenho.

Aula 2 • História e Evolução das Aeronaves

Traçar os marcos desde os primeiros voos até aos jatos modernos, ligando os avanços históricos aos princípios de projeto atuais. Fornece contexto para compreender por que existem as configurações modernas.

Aula 3 • O Processo de Projeto de Aeronaves

Mapear as fases de projeto conceptual, preliminar e detalhado e os seus pontos de decisão. Os alunos compreendem os ciclos iterativos e como cada fase restringe a liberdade de projeto.

Aula 4 • Estudos de Compromisso e Impulsionadores de Projeto

Aplicar a metodologia de estudo de compromisso para equilibrar objetivos concorrentes, como peso, custo e desempenho. Estabelece a mentalidade analítica utilizada em todo o trabalho de projeto subsequente.

Aula 1 • Fundamentos do Fluxo de Ar e Pressão

Revisão do princípio de Bernoulli, da continuidade e do comportamento da camada limite aplicados às superfícies da aeronave. Fundamenta a análise subsequente de sustentação e arrasto nos mecanismos físicos do fluxo.

Aula 2 • Estimativa e Decomposição do Arrasto

Decompor o arrasto total da aeronave em componentes parasita, induzido, de onda e de interferência. A acumulação precisa do arrasto é essencial para o dimensionamento da propulsão e a previsão do desempenho.

Aula 3 • Aerodinâmica da Asa e Projeto da Planta

Estender os dados de perfis aerodinâmicos 2D para asas finitas 3D usando correções de alongamento, flecha e afilamento. Informa diretamente o dimensionamento da asa na fase de projeto conceptual.

Aula 4 • Seleção e Análise de Perfis Aerodinâmicos

Avaliar famílias de perfis aerodinâmicos usando o declive da curva de sustentação, a curvatura e os parâmetros de espessura. Os alunos selecionam perfis aerodinâmicos adequados ao regime de velocidade e aos requisitos estruturais.

Aula 1 • Instalação do Motor e Integração na Célula da Aeronave

Avaliar opções de instalação em nacela, embutida e distribuída quanto ao impacto no arrasto, estrutura e segurança. A integração correta evita interferências aerodinâmicas adversas e problemas de separação do solo.

Aula 2 • Projeto de Entradas e Tubos de Descarga

Dimensionar entradas subsónicas e supersónicas para recuperação de pressão e limites de distorção. A geometria do tubo de descarga afeta o impulso, o ruído e a assinatura infravermelha.

Aula 3 • Dimensionamento de Hélices e Ventiladores

Aplicar a teoria do momento e métodos de elementos de pá para dimensionar hélices e ventiladores carenados. Relaciona a velocidade de rotação, o diâmetro e o número de pás com a eficiência e o ruído.

Aula 4 • Tipos de Sistemas de Propulsão e Ciclos

Comparar ciclos termodinâmicos de propulsão a pistão, turbopropulsor, turbojato, turbofan e elétrica. Estabelece critérios de seleção com base no regime de velocidade, altitude e eficiência de combustível.

Aula 1 • Desempenho de Subida, Teto e Manobra

Determinar a velocidade vertical de subida, o teto de serviço e o desempenho de viragem sustentada a partir do excesso de potência. Alimenta os requisitos de carga estrutural e as decisões de dimensionamento do motor.

Aula 2 • Desempenho de Descolagem e Aterragem

Calcular a distância de rolamento no solo, a separação de obstáculos e as distâncias de aterragem usando conceitos de campo equilibrado. Dimensiona diretamente a área da asa e a relação impulso-peso no diagrama de restrições.

Aula 3 • Diagrama de Restrições e Ponto de Dimensionamento

Sobrepor as restrições de descolagem, subida, cruzeiro e manobra num gráfico de impulso-peso vs. carga alar. A interseção define o ponto de projeto para o dimensionamento da propulsão e da asa.

Aula 4 • Equações de Movimento e Mecânica de Voo

Derivar as equações de voo em regime permanente e acelerado que regem o equilíbrio de impulso, arrasto, peso e sustentação. Fornece a estrutura matemática para todos os cálculos de desempenho.

Aula 1 • Métodos de Estimativa de Peso de Componentes

Aplicar equações de regressão estatística para estimar os pesos da asa, fuselagem, empenagem e sistemas. Abrange bases de dados de previsão de peso para aeronaves de aviação geral e de transporte.

Aula 2 • Análise do Centro de Gravidade

Localizar os centroides dos componentes e calcular a posição do CG da aeronave para todas as configurações de carga. A variação do CG restringe diretamente o dimensionamento da cauda e a margem de estabilidade.

Aula 3 • Estimativa de Momentos de Inércia

Estimar os momentos de inércia de rolamento, arfagem e guinada usando dados de distribuição de massa. Os valores de inércia determinam a estabilidade dinâmica e o projeto do sistema de controlo em capítulos posteriores.

Aula 4 • Frações de Peso e Dimensionamento Inicial

Usar frações de combustível por segmento de missão e frações históricas de peso vazio para estimar o peso bruto. Este dimensionamento de primeira ordem alimenta todas as análises aerodinâmicas e estruturais subsequentes.

Aula 1 • Fadiga, Tolerância ao Dano e Projeto Fail-Safe

Aplicar conceitos de vida à fadiga e crescimento de fissuras para estabelecer intervalos de inspeção e redundância estrutural. As normas de aeronavegabilidade exigem o projeto tolerante ao dano para a estrutura primária.

Aula 2 • Conceito Estrutural da Asa e Dimensionamento

Dimensionar longarinas, nervuras e painéis de revestimento da asa para suportar cargas de flexão, corte e torção. Introduz a análise idealizada de viga-caixão e as verificações de encurvadura de painéis.

Aula 3 • Seleção de Materiais para Células de Aeronaves

Comparar ligas de alumínio, titânio, aço e compósitos de fibra de carbono quanto à resistência, rigidez e custo. A escolha do material afeta o peso, o processo de fabrico e a tolerância ao dano.

Aula 4 • Projeto Estrutural da Fuselagem

Aplicar a teoria semi-monocoque para dimensionar armações, longarinas e revestimento da fuselagem sob cargas combinadas. A tensão circunferencial de pressurização e o reforço de recortes são os principais impulsionadores do dimensionamento.

Aula 1 • Estabilidade Dinâmica e Qualidades de Voo

Caracterizar os modos fugoide, período curto, Dutch roll e espiral usando equações linearizadas. As especificações de qualidades de voo definem a amortização e frequência aceitáveis para cada modo.

Aula 2 • Estabilidade Longitudinal Estática

Calcular o ponto neutro, a margem estática e o declive da curva de momento de picada para a aeronave completa. Estabelece o coeficiente de volume de cauda necessário para alcançar o nível de estabilidade desejado.

Aula 3 • Estabilidade Lateral e Direcional

Avaliar o efeito diedro, a contribuição da flecha da asa e o dimensionamento da cauda vertical para a estabilidade direcional. Garante que a aeronave cumpre os requisitos de velocidade mínima de controlo e de vento cruzado.

Aula 4 • Arquitetura do Sistema de Controlo de Voo

Comparar arquiteturas de controlo mecânico, hidráulico e fly-by-wire quanto à fiabilidade e peso. Introduz conceitos de leis de controlo e requisitos de redundância para certificação.

Aula 1 • Layout da Fuselagem e Projeto da Cabine

Desenvolver a secção transversal da fuselagem, a disposição da cabine e o volume de carga para cumprir os requisitos de carga útil. A geometria da fuselagem alimenta os cálculos de arrasto aerodinâmico, peso estrutural e CG.

Aula 2 • Projeto e Integração do Trem de Aterragem

Dimensionar e posicionar o trem de aterragem para estabilidade no solo, cinemática de retração e percursos de carga estrutural. O tipo e a colocação do trem afetam o projeto estrutural da fuselagem e da asa.

Aula 3 • Arquitetura de Sistemas e Alocação de Volume

Alocar volume e peso para sistemas de combustível, hidráulicos, aviónicos e de controlo ambiental. A integração precoce dos sistemas evita redesenho dispendioso na fase de projeto preliminar.

Aula 4 • Convergência e Iteração do Projeto

Fechar o ciclo de projeto iterando peso, aerodinâmica e propulsão até todos os parâmetros convergirem. Demonstra o acoplamento interdisciplinar que define a complexidade do projeto de aeronaves.