FE - DCA | Dissertações de Mestrado e Teses de Doutoramento
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- Estudo da actuação de um flap de curvatura variável para UAV's ligeirosPublication . Marques, Marco Filipe Vieira; Gamboa, Pedro VieiraO consumo energético dos vários sistemas a bordo dos UAV’s (Unmanned Aerial Vehicles), em particular dosUAV’s ligeiros, tem grande influência nos requisitos de potência instalada na aeronave. Com a necessidade de grandes autonomias de voo e da maximização da carga útil, os novos conceitos de melhoramento aerodinâmico das superfícies sustentadoras e actuação das superfícies de controlo serão tão mais vantajosos quanto menos energia necessitarem para a sua actuação. Assim, os novos conceitos de flaps ou ailerons, projectados com o intuito de maximizar a sua efectividade sem prejuízo da eficiência aerodinâmica também têm que ter requisitos de actuação com baixos consumos energéticos, baixo peso e complexidade aceitável. Este estudo vem assim culmatar a necessidade de conhecer a eficiência energética de um flap de curvatura variável, para comparar com as eficiências energéticas de outros tipos de flaps.
- A importância dos simuladores na formação de pilotos e CTA's e seu impacte na segurança de vooPublication . Costa, Jorge Armando Marques de; Silva, Jorge Miguel dos ReisTodos os dias milhões de pessoas e mercadorias se deslocam de um ponto para outro no planeta. Sendo o avião o meio mais rápido e seguro é da competência das autoridades responsáveis e empresas ligadas à aviação assegurarem o cumprimento de normas e formas de aumentar a segurança (safety). A formação de profissionais ligados a aeronáutica envolve programas certificados e reconhecidos pelas autoridades competentes, tanto nacionais como internacionais, de forma a melhorar de forma contínua os níveis de safety. Os rigorosos programas de formação de pessoal ligado a aeronáutica já prevêem o uso de simuladores e outras novas tecnologias. À medida que aumenta o número de voos o número de falhas também tende a aumentar, e sendo o erro humano actualmente a principal causa de acidentes/incidentes, pretendemos conhecer a evolução dos simuladores e legislação associada, na formação de pilotos e cta´s, e de que forma têm permitido elevar os padrões de segurança na aeronáutica, já por si muito rigorosos.
- Estudo numérico de uma asa CDG para fórmula 1Publication . Correia, João P. S.; Barata, Jorge Manuel MartinsA Fórmula 1 é um desporto motorizado onde a aerodinâmica desempenha um importante papel, obrigando a que as equipas gastem milhões de dólares anualmente de modo a garantirem uma vantagem em relação aos seus adversários, sendo a aerodinâmica uma das áreas chave para garantir o sucesso. Com este trabalho pretende-se analisar e optimizar, em determinadas condições, uma nova asa imposta pela Federação Internacional do Automóvel, que deverá ser introduzida na temporada de 2009. Os testes foram efectuados computacionalmente, simulando condições próximas das que se verificam em três dos Grandes Prémios do Campeonato Mundial de Fórmula 1. Em particular foram analisadas diversas posições da asa CDG, assim como diversas configurações possíveis e condições de funcionamento. Verificou-se que o posicionamento da asa CDG próximo da roda traseira traduz-se num aumento da força aerodinâmica descendente criada pela asa, assim como numa diminuição significativa da esteira produzida, diminuindo o seu efeito no desempenho aerodinâmico de um veículo seguidor.
- Avaliação do contributo da evolução tecnológica para a segurança no transporte aéreoPublication . Fangueiro, André Filipe Amador; Silva, Jorge Miguel dos ReisNeste trabalho efectua-se uma avaliação da contribuição da tecnologia para o aumento da segurança aérea a nível mundial. A análise elucida a forma de como a tecnologia continua a desempenhar um papel preponderante na resolução dos problemas existentes na aviação, mas também nos novos desafios criados. Estes desafios ao longo do tempo vão sendo superados, tornando a tecnologia um dos factores fundamentais para a redução da taxa de acidentes aéreos nos dias de hoje.
- Avaliação dos impactes de externalidades associadas ao transporte aéreoPublication . Ribeiro, Denilson Gomes; Silva, Jorge Miguel dos ReisO transporte aéreo é amplamente reconhecido pelos seus benefícios económicos e sociais, tornando-se, actualmente, num meio imprescindível e cada vez mais associado ao desenvolvimento das sociedades em geral. Infelizmente, este também gera externalidades negativas que afectam o bem-estar, não só dos utilizadores mas também de terceiros, sem que haja qualquer compensação ou pagamento. Estudos sobre os impactes das externalidades e os seus efeitos vêm sido abordados há algum tempo, sendo do consenso geral, que estas deveriam ser avaliadas e internalizadas nos custos totais para que esta ineficiência de mercado fosse resolvida e os efeitos adversos fossem reflectidos no preço final garantindo um desenvolvimento sustentável da aviação. Várias medidas tem sido apresentadas como formas de reduzir os impactes negativos do transporte aéreo, no entanto, muitos, incluindo a Comissão Europeia, consideram lenta a implementação destas por parte da indústria de aviação. Daí, surgiram como opção os instrumentos económicos considerados como “forma mais eficiente para limitar os efeitos adversos do transporte.” Neste sentido, realizou-se este estudo com o intuito de analisar e avaliar não só os impactes efectivos de externalidades associadas ao transporte aéreo, como também os instrumentos e as medidas que permitam a respectiva internalização dos custos no preço final. Os resultados obtidos com os casos de estudo indicam com detalhe os valores monetários dos custos externos do ruído e da poluição associados ao transporte aéreo em Portugal e em Cabo Verde, entre 2000 e 2015, e permitem vislumbrar o peso que estes custos terão nos orçamentos para a saúde se se mantiverem as condições actuais.
- Optimização e controlo de trajectórias 4D definidas por waypointsPublication . Machado, Paulo Filipe Faria; Bousson, KouamanaO problema da optimização e controlo de trajectórias 4D ´e uma temática ainda pouco abordada. A navegação 4D consiste em definir waypoints, para uma dada missão, com o tempo de chegada especificado em cada um deles. A única possibilidade de projectar trajectórias capazes de executar este tipo de missão ´e recorrer ao controlo óptimo, também designado por optimizacão de trajectória. Para resolver o problema de optimizacão de trajectória recorre-se à aplicação dos m´métodos indirectos e dos métodos directos. Os métodos indirectos assentam no princípio do máximo de Pontryagin, enquanto que nos métodos directos é necessário transcrever o problema para um problema de programação não linear. Em problemas complexos, que é o caso do projecto de trajectórias 4D, são normalmente usados os métodos directos, pelo que, estes precisam de esquemas de integração para discretizar as equações dinâmicas do problema. A maior parte dos métodos de integração derivam dos esquemas de Runge-Kutta, e dum método bastante popular ´e o método da Colocação. Actualmente os métodos pseudoespectrais começam a ser a melhor opção para resolver alguns dos problemas mais complexos de optimização de trajetória. O método pseudoespectral utilizando polinómios de Chebyshev consegue solucionar o problema de optimização de trajectórias 4D, conseguindo resolver duas missões propostas. E proposto uma abordagem de um método de controlo predictivo que permite controlar um veículo aeroespacial através de uma trajectória de referência, este tipo de controlo denomina-se por controlo predictivo de passo único.
- A importância da engenharia de interiores de cabina na manutenção dos aviões e sua relação com o serviço ao passageiroPublication . Oliveira, João André Borges da Costa; Saúde, José Manuel Mota Lourenço da; Ricardo, Ana PaulaÉ de facto notável a evolução tecnológica no que concerne às cabinas das aeronaves, visto serem o primeiro contacto físico do passageiro e assim, torna-se cada vez mais importante a implementação de ambientes mais atractivos do ponto de vista tecnológico e decorativo, bem como a oferta de novas funcionalidades. Tendo isto como objectivo, foi descrito o estado da arte das cabinas e dos sistemas de entretenimento sendo para cada um destes abordados as fases de projecto, certificação e conceitos futuros. De modo a complementar o trabalho foram realçados alguns estudos relativos à necessidade dos passageiros, isto é, prazeres e funcionalidades que os passageiros gostariam de ver/ter a bordo de modo a melhorar o seu conforto e acolhimento, tendo em vista a melhoria da imagem da companhia aérea. Na componente prática do presente trabalho, foram assimilados requisitos especificados pela operadora aérea TAP Portugal, com o objectivo da elaboração do manual MIC (Manual de Interiores de Cabinas), sendo objecto de estágio integrado na área de Engenharia de Aviões da TAP-M&E, para as aeronaves da frota A330-202. Conclui-se com este trabalho a importância de se virem a realizar questionários aos passageiros da TAP, acerca dos níveis de satisfação/insatisfação ao longo do voo, após uma reconfiguração de cabina e/ou após a recepção de novas frotas de fábrica.
- Estudo numérico da propagação de fendas em componentes de motores de aeronáuticaPublication . Ferreira, Fernando Costa; Silva, José Miguel Almeida da; Infante, Virgínia Isabel Monteiro NabaisAs propriedades de fadiga são, normalmente, obtidas utilizando provetes normalizados, embora muitas vezes seja preferível recorrer a geometrias específicas que melhor reproduzam as reais condições de serviço do componente em análise. Os problemas devido à fadiga têm sido objecto de fortes estudos nos últimos anos, dado que este fenómeno continua a ser uma das principais causas de inutilização de componentes e estruturas na indústria aeronáutica. O presente trabalho centra-se no estudo numérico de propagação de fendas na liga de alumínio 6082-T6. Sendo este um material tradicionalmente usado em componentes aeronáuticos, observa-se, normalmente, deformação em pequena escala na extremidade da fenda, de modo que o factor de intensidade de tensão (K) pode ser utilizado para estudar a influência da gama de tensão e do comprimento de fenda no comportamento à fadiga, pretendendo-se definir provetes relativamente finos com estado plano de deformação. Para o efeito, foram construídos modelos computacionais de provetes com entalhes laterais aguçados ou com raio de concordância, tenso sido estudadas diferentes espessuras, diferentes ângulos de entalhe e diferentes raios de concordância, obtendo-se para as melhores geometrias as formas estáveis de fenda, as soluções de K e a triaxialidade de tensões tanto ao longo da espessura do provete, como ao longo de frentes de fenda. Através dos parâmetros de triaxialidade, Θ e h, foi possível averiguar se o provete se encontrava ou não em estado de deformação plana. Alguns dos resultados aqui obtidos foram comparados com as soluções teóricas existentes na literatura, nomeadamente de Roark [27], Murakami [60] e Antunes [52], havendo diferenças aceitáveis e justificáveis dado as condições da malha imposta pelo Zencrack e a geometria do provete MT. Os provetes obtidos serão de grande utilidade para estudar fenómenos com grande influência do estado de tensão, tais como propagação de fendas por fadiga a alta temperatura, ou fecho de fenda induzido por deformação plástica.
- Geração de trajéctorias sem colisão para aeronaves não tripuladasPublication . Maia, Filipe Daniel Barreira da Silva; Bousson, KouamanaEsta tese tem como objectivo inicial encontrar um método que permita a uma aeronave não tripulada (UAV) gerar trajectórias sem colisão, tendo em conta o tráfego envolvente devido a aeronaves tripuladas. O problema da resolução de conflitos é um problema actual devido ao congestionamento do espaço aéreo. Com uma futura introdução do conceito de voo livre (“free flight”) será obrigatório que todas as aeronaves possuam um sistema que evite o conflito e consequentemente a colisão. A solução do problema foi obtida através da navegação proporcional tridimensional, um método simples de navegação e de fácil implementação. O objectivo foi orientar a nossa aeronave para fora da zona de conflito assim que o TCAS emite um primeiro sinal de alerta. O problema da resolução de conflitos parte do princípio que a posição de cada aeronave é conhecida assim como o respectivo vector de velocidade. A determinação da aceleração apropriada para a aeronave é essencial para a prevenção de conflitos com outras aeronaves, sendo esta obtida pela aplicação da lei da navegação proporcional. Esta aceleração é decomposta nos diferentes eixos e considerada nas equações de navegação. As equações de navegação respeitam os limites físicos impostos à aeronave além da expressão da sua própria dinâmica. Apesar destes limites, a aeronave consegue evitar os conflitos com as outras na sua vizinhança. Este método permite simular intervalos de 90 segundos, com 4 aeronaves nas imediações em menos de 1 segundo.
- Estudo numérico do processo de mistura de jactos coaxiais confinadosPublication . Neves, Fernando Manuel da Silva Pereira das; Barata, Jorge Manuel MartinsA mistura turbulenta de jactos coaxiais confinados é um complexo processo dinâmico com muitas aplicações práticas, como em ejectores, bombas a jacto, queimadores industriais, câmaras de combustão de motores a jacto, foguetes nucleares gasosos, câmaras de mistura, afterburners1, motores turbofan. Nestas últimas aplicações, o confinamento é também de interesse fundamental, porque envolve certos fenómenos de interacção de escoamentos turbulentos, cujos detalhes não estão ainda quantitativamente completamente entendidos. Tem havido estudos do comportamento aerodinâmico de jactos coaxiais em diferentes tipos de geométricas e com diferentes parâmetros operacionais com diferentes motivações. Enquanto que uma larga escala de relações de diâmetros foi investigada no passado, praticamente não há registo de trabalhos para diâmetros inferiores a 2, que é o caso dos motores turbofan com muito baixo bypass2, com razões de bypass de 0.3 ou inferior. Recentemente, foram publicadas algumas medidas detalhadas, obtidas com LDV (Velocimetria Laser) de velocidades médias e intensidade de turbulência, bem como a pressão estática e total acerca desta gama de razões de velocidade com relevância no presente contexto. Contudo, para além da influência das razões de velocidade no processo de mistura turbulenta, existem muitos outros parâmetros que influenciam o processo de mistura turbulenta. Este trabalho é dedicado ao estudo do efeito dos níveis da turbulência inicial no processo de mistura turbulenta dos jactos coaxiais confinados, que recebeu pouca atenção no passado. Os resultados mostram que o efeito da variação da intensidade de turbulência do jacto interior está associado a um padrão de distribuição da energia cinética turbulenta, k, que é praticamente constante, havendo o aparecimento de uma zona de recirculação numa localização praticamente constante a jusante. No caso do efeito da variação da intensidade de turbulência do jacto exterior, a zona de recirculação muda de posição e recua até ao desaparecimento no limite máximo, ou seja, a variação do jacto exterior tem muita influência, predomina.