Mestrado Integrado em Engenharia Aeroespacial Aerodinâmica I. Superfícies Sustentadoras

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1 Mestrado Integrado em Engenhia Aeroespacia Aerodinâmica I Superfícies Sustentadoras 5. Uma asa finita de um panador tem um aongamento Λ=14, =14, uma corda média de 1,5m, não tem torção e a sua secção é um perfi NAA 69 ( e d dados na figura). Admita em primeira aproximação que a força de resistência do panador se deve apenas à asa e que a distribuição de circuação é eíptica. a) Pa a secção da asa, determine o coeficiente de momento de picada em torno do centro cen do perfi e a posição do centro de pressão.

2 b) Se o panador vo numa zona sem vento a veocidade constante, estime o mínimo de atitude que o panador perde por cada km percorrido. c) Pa as condições da aínea b), estime o ânguo de ataque a que está a funcion a d) Pa as condições da aínea b), determine a reação entre o peso do panador e a veocidade de descida. 6. Uma asa finita de uma aeronave igeira tem uma corda média de 1,4m e uma área de 8m, não tem torção e a sua secção é um perfi NAA 6-9 ( e d dados na figura ). O peso da aeronave é de,4kn e a veocidade de cruzeiro a atitude constante é igua a 18km/h. Admita em primeira aproximação que a força de resistência da aeronave se deve apenas à a) Pa a secção da asa, determine a ocaização do centro aerodinâmico e o coeficiente de momento de picada em torno do centro aerodinâmico. b) Determine o coeficiente de sustentação da c) Estime a potência de propusão mínima à veocidade de cruzeiro. d) Pa as condições da aínea c), determine o coeficiente de momento de picada em torno do centro do perfi correspondente à secção na raíz da 7. Uma aeronave igeira pesa,4kn e tem uma veocidade de cruzeiro a atitude constante igua a 16km/h. A asa tem uma área de 8m e ao ongo de toda a envergadura a sua ' secção é um perfi NAA ( e na figura 1 e, 11grau -1 ). A pequenos d ânguos de ataque (α em radianos), os coeficientes de sustentação e resistência da asa são dados por: = 5,9α,98 D = +,5 a) Pa a secção da asa, determine o coeficiente de momento de picada em torno do centro do perfi em função do ânguo de ataque e a ocaização do centro de pressão. b) A asa tem torção? A distribuição de circuação é eíptica? Justifique camente as suas respostas. c) Determine o coeficiente de sustentação da d) Mostre que vento fronta com uma veocidade de 45km/h e com uma incinação positiva (vento ascendente) de 4,64º graus em reação à direcção horizonta permite à aeronave vo a 8,5km/h e atitude constante sem ater a configuração da asa e com o motor desigado.

3 ( d ).6 ( d ) α (graus).16.1 ( d ) Mc p α A - p α (graus) α B -1 5 x/c x/c -1 5 x/c Figura acterísticas aerodinâmicas de um perfi NAA p α

4 Figura oeficiente de sustentação e resistência de um perfi NAA Uma pequena aeronave que pesa 95N tem uma asa sem torção, com uma corda média de 1m e a sua secção é um perfi NAA ( e d dados na figura ). A potência de propusão a vo a atitude constante à veocidade de cruzeiro de 16km/h numa zona sem vento é de 8W. Admita em primeira aproximação que a força de resistência resistênc da aeronave se deve apenas à asa e que a distribuição de circuação é eíptica. ν = 1, m /s, ρ = 1, kg/m. a) Demonstre que o aongamento da asa é Λ=8. b) Determine o ânguo de ataque. c) Admitindo que a asa da aeronave tem apêndices aerodinâmicos que he permitem ater o ânguo de sustentação nua da sua secção (β), estime o β necessário pa que a aeronave se mantenha a vo a 16km/h a atitude cons constante tante com vento de traseira a 15km/h. Determine a potência de propusão nas condições da aínea c) (se não resover a aínea c) admita β=1º). 9. Uma pequena aeronave que pesa kn tem uma asa sem torção e secção constante com um aongamento Λ=8. Os coeficientes aerodinâmicos da secção da asa pa 1 6 Rec e ânguos de ataque inferiores a 8º são dados por = 6,α (α em rad) d =,58 +,6 A vo a atitude constante à veocidade de cruzeiro numa zona sem vento, vento a aeronave deve percorrer km em horas horas.

5 5 asa e que a distribuição de circuação é eíptica. ν = 1,51 1 m /s, ρ = 1, kg/m. a) Determine a área da asa S pa que a aeronave gaste o mínimo de energia quando percorre km. b) Determine a energia consumida pa percorrer km. (Se não resover a aínea a) admita S=8m.) onsidere agora que a aeronave se encontra a vo numa zona com vento fronta (horizonta) à veocidade U. vento c) Se a aeronave mantiver a energia consumida quando voa sem vento, determine a viação do tempo necessário (em reação às horas) pa percorrer km em função de U. d) Admita que a aeronave está equipada com apêndices aerodinâmicos e potência suficiente pa manter horas de voo pa percorrer km. Determine a viação de potência de propusão em reação à situação sem vento em função de U. 4. Uma pequena aeronave que pesa kn tem uma asa de aongamento Λ=8 e secção constante ao ongo da envergadura, cujos coeficientes aerodinâmicos a pequenos ânguos de ataque são dados por d = 6,8α ( α em rad) =,6 +,15 vento vento Os coeficientes aerodinâmicos da asa finita a pequenos ânguos de ataque são dados por D = 4,84 =,65 ( α +,) +,6 ( α em rad) A veocidade de cruzeiro a vo a atitude constante é de 15 km/h. Admita em primeira aproximação que a força de resistência da aeronave se deve apenas à 5 ν = 1,51 1 m /s, ρ = 1, kg/m. a) Indique se asa tem torção (positiva ou negativa se existir) e se a distribuição de circuação é eíptica. Jusitifique a sua resposta. b) Determine a área da asa que minimiza a força de propusão quando a aeronave voa à veocidade de cruzeiro numa zona sem vento. c) Determine o coeficiente de sustentação e o ânguo de ataque pa a situação da aínea anterior. (Se não resover a aínea b) admita S=1m ).

6 d) Admitindo que existe vento horizonta (positivo fronta, negativo de traseira) e que a aeronave se mantem a vo à veocidade de cruzeiro, determine as veocidades do vento que dupicam e passam a metade a potência de propusão correspondente à aínea b). Discuta a quaidade/vaidade dos resutados obtidos. 41. Uma pequena aeronave tem uma asa cuja secção é um perfi com curvatura pa o qua o ânguo de sustentação nua é igua a -º graus. A veocidade de cruzeiro numa zona sem vento é igua a 15km/h. A pequenos ânguos de ataque e na gama de números de Reynods a que a aeronave opera, os coeficientes aerodinâmicos da asa são dados por: D = 5 ( α +.1) =,7 com α em,88 radianos +,776 5 ( ν = 1,51 1 m /s, ρ = 1, kg/m ) a) A secção da asa é um perfi amin? Justifique camente a resposta. b) A asa tem torção nua, positiva ou negativa? Justifique camente a resposta. c) Determine o ânguo de ataque a que deve funcion a asa pa obter a força de propusão mínima. d) Determine a reação entre o peso da aeronave e a área da 4. Uma pequena aeronave que pesa kn tem uma asa cuja secção é um perfi NAA da série 6 pa o qua o ânguo de sustentação nua é igua a -º graus e que apresenta ' = π. A asa tem uma área de 1m, não tem torção e a aeronave encontra-se a vo a atitude e veocidade constante numa zona sem vento. A pequenos ânguos de ataque e na gama de números de Reynods a que a aeronave opera, os coeficientes aerodinâmicos da asa são dados por: D = 5,6 =,18 ( α +,49) +,45 com α em radianos 5 ( ν = 1,51 1 m /s, ρ = 1, kg/m ) a) Estime o aongamento mínimo da b) A asa tem distribuição de circuação eíptica? Justifique camente a resposta. c) Estime a veocidade que minimiza a potência de propusão. d) Determine o coeficiente de sustentação a que funciona a asa nas condições da aínea anterior.

7 4. Uma pequena aeronave que pesa 4N tem uma asa cuja secção é um perfi NAA 6-9. A asa tem uma área de 6m e um aongamento Λ=6. A veocidade de cruzeiro são 16km/h. Os coeficientes de sustentação e resistência da asa a pequenos ânguos de ataque (α em radianos) são dados por = 4,76 α +,8 ( ),56 D = +,45 5 ( ν = 1,51 1 m /s, ρ = 1, kg/m ) a) Estime a gama de ânguos de ataque pa os quais se podem apic as equações dadas? Justifique a resposta fazendo as aproximações que ach necessárias. b) Determine o ânguo de ataque a que está a funcion a asa quando voa à veocidade de cruzeiro a atitude constante numa zona sem vento. c) onsidere a aeronave a vo numa zona onde existe vento fronta a 45km/h, mas com 5º graus de incinação negativa em reação à trajectória da aeronave. Mostre que a nova veocidade de cruzeiro pa manter voo a atitude e veocidade constante sem ater a configuração da asa é aproximadamente igua a 145,1km/h. d) Estime a viação percentua da força de propusão entre as condições de voo sem vento e com vento.