O Processo de Projeto de Aeronaves -...

O Processo de Projeto de

Aeronaves

Projeto de Aeronaves (10403)

Pedro V. Gamboa Departamento de Ciências Aeroespaciais

Departamento de Ciências Aeroespaciais

Faculdade de Engenharia

Projeto de Aeronaves (10403) – 2014-2018

Universidade da Beira Interior

Pedro V. Gamboa 2

Introdução

• O projeto de uma aeronave nasce, geralmente, da troca de

sugestões entre construtor e comprador, mas pode nascer da

iniciativa da entidade projetista

• O projeto de aeronaves é um compromisso entre muitos

fatores e constrangimentos opostos

• É importante reconhecê-los e compreender a influência de

cada um na configuração e no desempenho da aeronave

Pedro V. Gamboa 3

O que é o Projeto?

• O projeto de aeronaves é uma sequência de estudos direcionados para a construção de uma aeronave viável

Pedro V. Gamboa 4

Projeto Multidisciplinar

• O projeto de aeronaves

é multidisciplinar.

• Todas as disciplinas

contribuem para um

objetivo comum

Pedro V. Gamboa 5

Processo de Projeto

1. Definir o problema, definir o objetivo do produto, traduzir este

objetivo em parâmetros de desempenho e estabelecer medidas de

mérito para o custo, a facilidade de fabricação e o desempenho;

2. Recolher dados sobre os requisitos e limites do problema, projetos

existentes, tecnologias disponíveis e métodos de análise;

3. Criar ou sintetizar um ou mais conceitos e descrevê-los em

palavras, parâmetros, diagramas, desenhos, etc.;

4. Selecionar os tipos de análise necessários para avaliar o(s)

conceito(s);

5. Analisar, registar e comunicar os resultados;

6. Tomar decisões: Vai funcionar? Qual ideia é a melhor? O que deve

ser mudado? As medidas de mérito são razoáveis? Se forem

necessárias alterações, voltar ao ponto 1 ou 2 e repetir o ciclo.

Pedro V. Gamboa 6

Fases do Projeto (1)

• O processo de projeto clássico é dividido em três fases:

– Projeto conceptual:

• O objetivo desta fase é selecionar um conceito viável e otimizá-lo o mais possível;

– Projeto preliminar:

• Depois de escolhido o conceito, mais iterações no processo de projeto são necessárias para selecionar os materiais, definir as dimensões, estruturas e funções do projeto. São realizadas simulações em computador e modelos físicos são construídos e testados;

– Projeto detalhado:

• Nesta fase o produto é preparado para a produção. O projeto é descrito em completo detalhe e os processos de fabrico são planeados. Desenhos detalhados, listas de materiais e estimativas detalhadas de custos são preparadas. Normalmente constrói-se um protótipo para ensaios.

Pedro V. Gamboa 7

Projeto Conceptual

Projeto Preliminar

Projeto Detalhado

Fabricação

Ensaios em Voo

Produção

Requisitos da Missão

Ensaios em Túnel de

CAD/CAM

Simulações

Computacionais

Objetivos de

Desempenho e Custos

Simulações

Computacionais

Pedro V. Gamboa 8

Pedro V. Gamboa 9

Requisitos

Projeto

Conceptual

Irá funcionar?

Que requisitos guiam o projeto?

Qual deve ser o aspeto?

Qual deve ser o seu peso e custo?

Que compromissos se devem considerar?

Que tecnologias se devem usar?

Os requisitos levam a um avião viável?

Projeto

Preliminar

Configuração.

Desenvolver a traçagem (definição da superfície).

Desenvolver testes e análises.

Otimização.

Desenhar componentes principais.

Desenvolver estimativa de custo real (estatística).

Projeto

Detalhado

Definir a configuração interna (estrutura e sistemas).

Desenhar as peças.

Testar componentes principais (estrutura, trem, etc.).

Finalizar estimativa de peso e desempenho.

Projeto de

Produção

Ensaios

construtivos,

avaliação de

tecnologias,

avaliação de

protótipos, etc.

Pedro V. Gamboa 10

Projeto Conceptual

Projeto Preliminar

Projeto Detalhado

Fabricação

Ensaios em Voo

Produção

Requisitos da Missão

Ensaios em Túnel de

CAD/CAM

Simulações

Computacionais

Objetivos de

Desempenho e Custos

Simulações

Computacionais

Identificação de

tecnologias Identificação de

materiais Identificação de

conceitos Recursos e

Orçamento

Limites

operacionais

Estudos

paramétricos

Definição da

estrutura

Ensaios

construtivos

Definição dos

Sistemas

Configuração

e análise

Ensaio de

protótipos

Pedro V. Gamboa 11

Projeto

Preliminar

Projeto

Detalhado

Projeto de

Produção

Projeto

Conceptual

Pedro V. Gamboa 12

• As fases do projeto não são perfeitamente sequenciais mas

sobrepõem-se em certo grau:

Pode conter

ensaios

construtivos,

avaliação de

protótipos, etc.

Pedro V. Gamboa 13

Projeto Conceptual (1)

• O projeto baseia-se nos requisitos/especificações da

aeronave para orientar as decisões tomadas;

• O projeto conceptual pode iniciar-se com um estudo

comparativo de aeronaves existentes que desempenham

funções idênticas;

• Com base nos estudos comparativos é necessário decidir que

tipo de projeto responde melhor aos requisitos. Existem três

possibilidades:

– Alterações relativamente pequenas a uma aeronave já

existente;

– Alterações profundas a uma aeronave já existente;

– Projeto completamente novo;

Pedro V. Gamboa 14

• Um projeto completamente novo resulta, normalmente, na

melhor solução para os requisitos propostos mas também

requer o maior investimento;

• O resultado dos estudos iniciais deve ser uma orientação

para o resto do projeto.

Pedro V. Gamboa 15

Projeto detalhado

Pedro V. Gamboa 16

• As perspectivas podem ajudar a

visualizar melhor as dimensões

relativas e as formas da aeronave;

• O registo das datas permite ter

uma noção da evolução dos

conceitos.

Pedro V. Gamboa 17

Projeto Preliminar (1)

• O projeto preliminar pretende dimensionar a aeronave com

base na informação recolhida no projeto conceptual;

• A configuração da aeronave será definida;

• Realização de análises com base nas disciplinas principais:

– Aerodinâmica;

– Propulsão;

– Massa;

– Estabilidade e controlo;

– Etc..

• Ensaios em túnel de vento;

• Ensaios construtivos;

Pedro V. Gamboa 18

• São realizados testes em modelos:

– Aerodinâmicos;

– Propulsivos;

– Estruturais;

– Estabilidade e controlo;

• Definição das formas do avião

(matematicamente).

Pedro V. Gamboa 19

Projeto detalhado

Pedro V. Gamboa 20

Pedro V. Gamboa 21

• Pode ser benéfico manter mais do que uma configuração

para as diferenças entre elas poderem ser melhor analisadas

e compreendidas;

• Esboços iniciais permitem transmitir ideias e comparar

conceitos. Esboços conceptuais da fase inicial do projeto do Lockheed P-38

por Kelly Johnson em 1937

Pedro V. Gamboa 22

Pedro V. Gamboa 23

Projeto Detalhado (1)

• A configuração da aeronave não irá alterar-se

significativamente;

• Dimensionamentos e análises mais aprofundadas dos vários

grupos são levadas a cabo:

– Aerodinâmica;

– Estrutura;

– Sistema propulsivo;

– Trem de aterragem;

– Sistema de controlo;

– Sistema elétrico;

– Sistema hidráulico.

• Protótipos de avaliação;

Pedro V. Gamboa 24

• Quando se decide entrar no desenvolvimento em escala real

inicia-se a fase de projeto detalhado, onde todas as partes

são definidas até ao mais pequeno pormenor;

• Detalhe dos componentes:

– Definição da estrutura;

– Definição dos sistemas;

– Produção de desenhos de peças e conjuntos;

– Cálculo do peso e CG;

• Intensificação dos ensaios em conjuntos e componentes

reais:

– Estrutura;

– Mecanismos;

– Simulação;

Pedro V. Gamboa 25

• Pode construir-se um ou mais protótipos da aeronave

completa para avaliação.

Pedro V. Gamboa 26

Projeto detalhado

Pedro V. Gamboa 27

Pedro V. Gamboa 28

Pedro V. Gamboa 29

Pedro V. Gamboa 30

Pedro V. Gamboa 31

Protótipo (1)

• Antes da conclusão do projeto detalhado da aeronave de

série podem desenvolver-se protótipos para verificar o

cumprimento das especificações:

– Cumpre o peso previsto?

– O desempenho é o desejado?

– As qualidades de voo são adequadas?

– A estrutura está bem dimensionada e construída?

Pedro V. Gamboa 32

Protótipo (2)

• Uso de tecnologias diferentes:

– Processos de fabrico mais simples e baratos;

Protótipo do Bambi em

alumínio

Avião de série (MCR01) em

compósito carbono/epoxi

Pedro V. Gamboa 33

Protótipo (3)

• A não conformidade vai influenciar novas iterações no

projeto a nível conceptual, preliminar e/ou detalhado

• Testes no solo e em voo são fundamentais

Pedro V. Gamboa 34

Grupos de Projeto (1)

• Todo o processo de projeto é de natureza iterativa com o

objetivo final de obter uma solução otimizada com base em

requisitos conflituosos;

• Soluções que melhor respondem um grupo pode ser

grandemente inapropriado para outro ou outros grupos;

• Alterações numa área em particular têm, normalmente, um

efeito negativo noutras áreas. Isto é, de certa forma,

inevitável mas o projeto deve, eventualmente, convergir

para uma solução de compromisso;

• Uma gestão e coordenação efetivas dos vários grupos de

projeto são críticos para o sucesso do projeto.

Pedro V. Gamboa 35

• Aerodinâmica:

Métodos e dados

aerodinâmicos

teóricos, empíricos e

experimentais

Dados da geometria da

aeronave e do peso

(massa)

Análise da

configuração

Análise do peso e

cargas

Análise da

sustentação, arrasto

e desempenho

GABINETE DE AERODINÂMICA

GABINETE DE

PROJECTO

GRUPO DE

AVALIAÇÃO

GABINETE DE

Pedro V. Gamboa 36

• Propulsão:

Métodos e dados

propulsivos teóricos,

empíricos e

experimentais

aeronave e do peso e

dados do motor

Instalação do

motor, geometria e

sistemas do motor

Detalhes do motor

e sistemas

Desempenho do

motor instalado

GRUPO DO MOTOR E INSTALAÇÃO

GABINETE DE

PROJECTO

GRUPO DE

AVALIAÇÃO

GABINETE DE

Pedro V. Gamboa 37

• Pesos:

Métodos estatísticos e

dados de projectos

anteriores

Informação de outros

departamentos técnicos

e do gabinete de

projecto

Dados de peso e centragem

GABINETE DE PESOS

GABINETE DE

PROJECTO

GABINETES

TÉCNICOS

Pedro V. Gamboa 38

• Controlo:

Dados teóricos,

empíricos e

experimentais de

estabilidade e controlo

aeronave, geometria da

cauda e do peso e

centragem

Dimensões da

cauda e sistema de

operação

Geometria da cauda

e requisitos do

sistema

GRUPO DO CONTROLO DE VOO

GABINETE DE

PROJECTO

GABINETE DE

Pedro V. Gamboa 39

• Estruturas:

Métodos e dados

estruturais teóricos,

empíricos e

experimentais

Dados da geometria,

operações, requisitos

de aeronavegabilidade

e do peso e centragem

Projecto estrutural e

detalhe de

componentes

Projecto estrutural e

detalhe de

componentes

GABINETE DE ESTRUTURAS

GABINETE DE

PROJECTO

GABINETE DE

Pedro V. Gamboa 40

Desenvolvimento do Produto

Integrado

• No desenvolvimento do produto integrado o enfoque cai, em

ordem decrescente, no cliente, no produto, no processo, nos

constrangimentos e finalmente na estrutura da organização;

• Devido à complexidade do produto aeronave e aos custos

elevados envolvidos no seu projeto é necessário juntar todos

os grupos de projeto desde o início;

• Assim, por exemplo, o gabinete de projeto sabe, à partida,

se é possível fabricar determinado componente porque

conversou com a produção;

• As decisões tomam-se ao nível dos grupos especialistas em

vez do topo da hierarquia. No entanto, existe um projetista

experiente com decisão final na configuração da aeronave,

baseada nos requisitos do cliente e informação técnica da

equipa de projeto.

Pedro V. Gamboa 41

Otimização Multidisciplinar (1)

• O que é a otimização multidisciplinar

no projeto (MDO)?

– É uma metodologia para melhorar o

projeto de sistemas de engenharia, onde

tudo influencia tudo o resto

Pedro V. Gamboa 42

• Projeto e Otimização Integrados: – Primeira geração de otimização;

– Ideal para projetos simples;

– Atenção colocada na eficiência da otimização.

Pedro V. Gamboa 43

• Análise e Otimização Distribuídas: – Segunda geração de otimização;

– Análise modular com particular atenção na otimização

interdisciplinar.

Análise Análise

Coordenação

Otimização

Pedro V. Gamboa 44

• Projeto e Otimização Distribuídos: – Normalmente conseguido com arquiteturas informais:

sequenciais e iterativas.

Coordenação

Otimização

Subtarefa

Projeto

Subtarefa

Projeto

Subtarefa

Projeto

Subtarefa

Projeto

Pedro V. Gamboa 45

• MDO Distribuída: – O projeto de engenharia

atualmente é feito desta

forma.

Controlo

Propulsão

Estruturas

Aerodinâmica

Sistemas

Pedro V. Gamboa 46

• Objetivo do projecto distribuído: – Projeto de equipa.

Aerodinâmica Estruturas Minimização Boom

Pedro V. Gamboa 47

Pedro V. Gamboa 48

Esboço Conceptual

O Processo de Projeto de Aeronaves -...

Documents

Transcript of O Processo de Projeto de Aeronaves -...

AVALIAÇÃO DA ESTRATÉGIA POSTURAL COMPENSATÓRIA …bdm.unb.br/bitstream/10483/10403/6/2014_MarciaBomfimOliveira.pdf · 2 mÁrcia bomfim oliveira avaliaÇÃo da estratÉgia postural

CEMIG GERAÇÃO E TRANSMISSÃO S.A. COMPANHIA …cemig.infoinvest.com.br/ptb/10403/Editaldeconvocacao_Proposta_AGOE... · para garantir os investimentos e as amortizações de empréstimos

Análise de Estruturas - webx.ubi.ptwebx.ubi.pt/~pgamboa/pessoal/10362/apontamentos/04... · • Estruturas de parede fina: – Esforços de flexão – Esforços de corte e torção

Considerações acerca da configuração - webx.ubi.ptwebx.ubi.pt/~pgamboa/pessoal/10371/apontamentos/07-AnaliseModal.pdf · Considere-se a equação diferencial parcial ... de primeira

Introdução ao Ruídowebx.ubi.pt/~pgamboa/pessoal/10375/apontamentos/04...Faculdade de Engenharia Universidade da Beira Interior Vibrações e Ruído – 2014-2016 Departamento de

MAESTRIA EN ADMINISTRACIÓN DE EMPRESAS - Dspace de la ...dspace.uazuay.edu.ec › bitstream › datos › 3735 › 1 › 10403.pdf · Entre los años 2008 y 2012 el precio de la

Introdução ao Método dos Elementos Finitos - webx.ubi.ptwebx.ubi.pt/~pgamboa/pessoal/10371/apontamentos/01... · Faculdade de Engenharia ... Integração Numérica de Equações

Computação Gráfica I - mat.ufc.bresdras/ck090_2007/notasdeaula/Capitulo01.pdf · 4 Sumário do Curso 1. Sistemas Gráficos e Modelos 1.1 Aplicações de Computação Gráfica (A1)

Trem de Aterragem - UBIwebx.ubi.pt/~pgamboa/pessoal/10403/apontamentos/capitulo... · 2019. 11. 27. · Trem de Aterragem • O trem de aterragem é um sistema de extrema importância,

Placaswebx.ubi.pt/~pgamboa/pessoal/7641/apontamentos/02_placas.pdf · Placas e Cascas Placas Pedro V. Gamboa - 2009 Departamento de Ciências Aeroespaciais - Universidade da Beira

Os novos desaﬁ os e oportunidades das tecnologias da informação e …ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/126956/1/capitulo01... · Pode-se destacar também o uso de

Estruturas em Materiais Compósitoswebx.ubi.pt/~pgamboa/pessoal/10373/apontamentos/02-AULA_Estruturas... · Departamento de Ciências Aeroespaciais 2 Pedro V. Gamboa 1. Introdução

4ª feira | 27/Mar/2019 - Edição nº 10403 75 › common › uploads › news_arquivos › ... · 2019-04-15 · do salário. Ficam as empresas, contadores e comerciários notifica

Estabilidade e Controlo - webx.ubi.ptwebx.ubi.pt/~pgamboa/pessoal/2026/Apontamentos/Capitulo14.pdf · Estabilidade e controlo longitudinal (12) • CG mais à frente: – A baixas

ESCOAMENTO INCOMPRESSÍVEL EM ASAS FINITASwebx.ubi.pt/~pgamboa/pessoal/2016/Apontamentos/Capitulo... · 2008-05-21 · com um escoamento livre uniforme, é possível representar escoamentos

Estudos Paramétricos no Projecto Conceptual de Aeronaveswebx.ubi.pt/~pgamboa/pessoal/10377/apontamentos/03_cascas.pdf · resultante do carregamento ... onde N é a força no plano

Formulação de Problemas 2D e 3D - webx.ubi.ptwebx.ubi.pt/~pgamboa/pessoal/10371/apontamentos/03-Problemas2De3D.pdf · Os passos principais são: 1. Descretização do domínio num

A Aeronave - webx.ubi.ptwebx.ubi.pt/~pgamboa/pessoal/7627/apontamentos/03_aeronave.pdf · A Aeronave Pedro V. Gamboa - 2008 Departamento de Ciências Aeroespaciais - Universidade

Configuração e Desenho - webx.ubi.ptwebx.ubi.pt/~pgamboa/pessoal/3680/apontamentos/capitulo05.pdf · • O desenho é influenciado por conceitos de aerodinâmica, continuidade de

Escolha do Perfil e da Geometria - webx.ubi.ptwebx.ubi.pt/~pgamboa/pessoal/10403/apontamentos/capitulo03.pdf · Escolha do Perfil e da Geometria • Antes de se iniciar o desenho