Palavras Chave: Design aeronáutico, Design de transportes, aeronave de treinamento.

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1 1 DESIGN DE AERONAVE LEVE DE TREINAMENTO Marcelo Silva Oliveira Θ Resumo A aviação de treinamento civil e militar em nosso país encontra-se utilizando ainda para a formação de seus pilotos, aparelhos antigos e ultrapassados. Este projeto navega no estudo, coleção e análise das características necessárias para a definição de um Design próprio para um novo avião de treinamento 100 % nacional. Palavras Chave: Design aeronáutico, Design de transportes, aeronave de treinamento. Abstract The military and civil training units in our country, still using for pilot training old and unreliably aircrafts. This project face the study, collection and analysis of the necessary characteristics for the definition of a proper Design for a new training airplane, 100 %.produced in Brazil. Keywords: Aircraft Design, transportation Design, trainer aircraft. INTRODUÇÃO O Design aeronáutico é uma atividade vista sempre com muito glamour e mistério, transmitindo a imagem de um ofício, cercado de cálculos matemáticos, desafios tecnológicos e poucos aspectos conceituais. Na verdade a arte de projetar aviões surgiu, separada da engenharia e movida por curiosidade, prazer e desafio de conquistar o meio mais etéreo, da nossa morada terrestre. Segundo Raymer (1992), a atividade de design aeronáutico é uma matéria à parte da engenharia aeronáutica, diferente das disciplinas analíticas como: Aerodinâmica, estruturas, controles e propulsão. Um designer aeronáutico deve ser versado nestas e em outros assuntos correlatos, porém fora do ambiente de pequenas empresas, onde há acúmulo de funções ou um quadro reduzido, este não desempenhará análises matemáticas, mas sim Θ Mestre em Engenharia de materiais, Universidade Presbiteriana Mackenzie. Professor Período integral FAU- Mackenzie / Desenho Industrial-São Paulo.

2 2 gastará seu tempo fazendo DESIGN, ou seja, criar a descrição geométrica de um objeto a ser fabricado. Raymer continua colocando que, para os leigos, design se confunde com desenho ou desenho assistido por computador (CAD), porém, desenho é apenas o seu produto final, sendo o trabalho mental a maior parte de sua ocupação. Kovacs (1986) coloca a conceituação da filosofia de projeto como um assunto pouco ventilado e ligado ao projeto de aeronaves, que faz parte da personalidade do projetista e do envolvimento deste no progresso da aviação. Coloca também que a aviação desportiva é o alicerce, o propagador e a garantia do mercado de amanhã da indústria aeronáutica. Parece estranho desvincular a atividade de projeto preliminar ou conceitual do engenheiro aeronáutico, porém, mesmo não sendo comum nas grandes empresas, faz parte do universo da aviação desportiva, sobretudo a experimental, foco desta pesquisa. No Brasil, a EMBRAER, uma das maiores fabricantes de aeronaves do globo, mantém um departamento de Pré-projeto, composto por projetistas e engenheiros que faz as vezes de gerador das propostas conceituais dos novos aviões, utiliza da plataforma de CAD, com o programa CATIA. Já nas diversas empresas que compõe a indústria de aeronaves leves e experimentais, a maior parte dos projetistas não tem formação alguma ou específica na área aeronáutica. Muito bem, tendo em vista este cenário técnico descortinado e abordado neste estudo, o escopo desta pesquisa vai além do universo do D.A, mas interfere com a política econômica e de desenvolvimento do setor de transportes de nossa nação. Sem o fomento da atividade industrial o crédito para o consumidor, e uma política de juros mais racional, não há maneira de se justificar um novo desenvolvimento em função de uma demanda não existente. JUSTIFICATIVA Sendo a aviação desportiva, o berço da aviação geral e comercial, deve ser tratada com a mesma importância que o ensino fundamental tem, no currículo escolar de um país. Aí está a base, e a situação potencial de se educar e corrigir erros futuros, que começam de didáticas mal formuladas e materiais deficientes para o apoio ao aprendizado, onde o avião de treinamento desempenha papel principal. A vocação brasileira, na arte de projetar e construir aviões, não precisa ser lembrada a todo instante, citando o nome de Alberto Santos Dumont, temos a real dimensão de nosso envolvimento com o assunto. Se contarmos a quantidade de instituições de ensino que já possuem cursos na área de aviação, e o parque tecnológico e comercial deste setor,

3 3 conseguiremos fazer uma projeção da capacidade latente desta comunidade em participar, cada qual em sua área específica do desenvolvimento de um novo treinador. Um outro aspecto é a falta de aeronaves novas de treinamento nas escolas de vôo nacionais, algumas instituições estão recorrendo a importações de modelos importados muito usados, que chegam em péssimo estado de conservação e precisam de vários cuidados, antes de serem colocados em operação. Os modelos de fabricação nacional mais utilizados para esta instrução, são os Neiva P-56 PAULISTINHA, como é conhecido, fabricados no final da década de 50, que são reformados década a década, e já se encontram cansados com suas estruturas por demais modificadas e remendadas, além da defasagem tecnológica destes modelos, que sequer possuem partida elétrica de acionamento interno. A empresa AEROMOT com sede no Rio Grande do Sul, está produzindo uma aeronave de treinamento para o Comando da aeronáutica, que já está em uso no Aeroclube do Rio Grande do Sul, e deverá em breve substituir os atuais aviões. OBJETIVOS DA PESQUISA Desenvolver o projeto conceitual de uma aeronave leve de treinamento e sua viabilização técnica, utilizando materiais e tecnologia 100% nacionais. Divulgar junto à comunidade científica e estudantil a possibilidade de desenvolvimento de um projeto real, concebido dentro da universidade, com o objetivo de despertar o interesse do setor industrial e governamental para participarem como parceiros. Mostrar a possibilidade da atuação do Designer Industrial na cadeia de projeto de aeronaves, melhorando sua interface com a engenharia. Divulgar o curso de Desenho Industrial do Mackenzie, através de palestras e workshops em outras instituições de ensino e pesquisa. DESIGN AERONÁUTICO Ciência multidisciplinar responsável pelo conceito (configuração), aspecto dimensional e forma geométrica de projetos aeronáuticos. A atividade de Design aeronáutico é dividida em duas áreas básicas: Análise e Lay-Out, cada qual com suas especificidades. A análise de design opera com números e computadores, enquanto o Lay-Out, atribui a descrição geométrica ao produto (Raymer 1992). Dentro do elenco de matérias que o D.A deve conhecer e aplicar estão: Aerodinâmica, estruturas (materiais e /processos), desempenho e

4 4 controle, performance e custos. O trabalho exaustivo é o de coordenar a integração entre as diversas áreas, e otimizar os fatores, que podem ter relação proporcional inversa. O Projetista aeronáutico, como é conhecido aqui no Brasil, realiza os primeiros esboços do que será no futuro o novo avião, decidindo aspectos de conceito e configurações, dimensionais e envelopes técnicos. O presente estudo demonstrará como conseqüência a capacitação do profissional de Desenhista Industrial na área do projeto preliminar de aeronaves leves, é claro sem esquecer da figura do Engenheiro Aeronáutico, que acompanha o processo, sempre atuando diretamente na área da análise numérica. MATERIAIS E MÉTODOS Como ponto de partida para o projeto, será utilizado um protótipo demonstrador de Conceito (P.D. C), construído em Alumínio em escala reduzida, 80% do modelo principal para efeito de orientação, na tomada de decisões. O protótipo P.D.C, foi batizado de TA-85 Gemini, sendo iniciada sua construção em Abril de 2002, com o propósito de base de estudo em materiais, processos e conceitos. O Processo de construção do modelo demonstrador foi baseado no sistema de Calvin Parker, designer Norte-Americano, famoso por seu projeto datado da década de 60, chamado Teenie Two, Fig 1. Fig. 1- Aeronave Teenie Two Com base nos resultados dos ensaios estruturais estáticos e de vôo, serão feitas sugestões de alteração do novo projeto, utilizando estas informações. Em fase seguinte, será feito o estudo de configuração e detalhamento do novo avião proposto, chegando até o projeto preliminar. As figuras de 2, 3 e 4, ilustram alguns estágios da construção do TA-85; as fotos mostram algumas das etapas, nestes quase 6 anos de trabalho.

5 5 SITUAÇÃO PRESENTE Atualmente (desde 25 de Janeiro de 2007), este protótipo encontra-se em São Carlos (interior do estado de São Paulo), na oficina da Alfaero, onde está sendo feita a instalação de motor e instrumentos, para o prosseguimento com os ensaios em vôo. O programa de ensaio será realizado no Final do mês de Julho de 2007, devendo ser encerrado no prazo de seis meses ou 50 horas iniciais de vôo. Fig. 2 - Vista traseira da Fuselagem do TA-85 ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS As especificações técnicas do protótipo demonstrador de conceito estão representadas na tabela abaixo, podendo sofrer alterações no decorrer do programa de montagem ou ensaios em vôo. A construção está feita em duas principais ligas de Alumínio : 2023-T3 e 5052-H34, esta última geralmente associada a revestimentos da fuselagem e asa na espessura de 0,5 a 0,8 milímetros, já a liga 2024, é utilizada para os elementos estruturais primários, tais como cavernas e longarinas. A construção é semi-monocoque, rebitada com rebites aeronáuticos maciços e rebites tipo POP, nas regiões sem acesso interno. O perfil das asas é o NACA 4415, e na empenagem traseira NACA série O motor escolhido para o primeiro protótipo é o Volkswagen AE-1800, com extensas modificações no sistema de alimentação e ignição. Algumas características encontram-se nos quadros abaixo:

6 6 Dimensões Comprimento Total 7,0 metros Altura 2,20 metros Envergadura 6,6 metros Corda da asa 1,30 metros Área da asa 8,6 metros Tabela 1 Dimensões do protótipo Pesos e Cargas Peso Vazio 290 kgf Peso máximo de decolagem 510 kgf Carga Alar 59.3 kg/m 2 Tabela 2 Pesos e cargas do protótipo Obs. Todos os valores são estimados por cálculo, ou correspondência com aparelhos de características similares. Performance Velocidade de Cruzeiro 177 km/h Velocidade de Máxima em vôo reto horizontal 205 Km/h Velocidade de estol 96,5 km/h Autonomia 02:30 h (442 km) Tabela 3 Performance estimada

7 7 Fig. 3 - Vista interna da cabine de comando. Fig. 4 - Montagem da fuselagem e asas REFERÊNCIAS RAYMER, D. Aircraft Design a conceptual approach,american institute of Aeronautics and Astronautics, Washington, D.C., Third Edition, KOVACS, J. Filosofia de projeto: Um roteiro para desenvolvimento de aeronaves. São José dos Campos: CTA, 1985.