ESTRUTURA 01

5/19/2018 ESTRUTURA 01

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ESTRUTURAS DE AERONAVES


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A fuselagem de uma aeronave de asa fixa geralmente considerada como dividindo-seem 5 partes principais que so: fuselagem,asas, estabilizadores, superfcies de controle e

trem de pouso.

INTRODUO


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A fuselagem de helicptero consiste da clula, rotor

principal e caixa de engrenagens de reduo(gearbox), rotor de cauda (em helicpteros comapenas um rotor principal) e trem de pouso.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/41/Anatomia_de_um_helic%C3%B3ptero.svghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/41/Anatomia_de_um_helic%C3%B3ptero.svg


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http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/41/Anatomia_de_um_helic%C3%B3ptero.svghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/41/Anatomia_de_um_helic%C3%B3ptero.svg


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Os componentes da fuselagem so construdos de

uma grande variedade de materiais e so unidosatravs de rebites, parafusos e soldagem ou adesivos.

Os componentes da aeronave dividem-se em vriosmembros estruturais (reforadores, longarinas,

nervuras, paredes, etc.).



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Os membros estruturais das aeronaves so

desenhados para suportar uma carga ou resistir aoestresse. Um nico membro da estrutura pode sersubmetido a uma combinao de estresses.



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Na maioria dos casos, os membros estruturais so

projetados para suportar mais cargas nasextremidades do que sobre suas laterais; ou seja, somais sujeitos a tenso e compresso que a flexo.



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A resistncia pode ser o requisito principal em certas

estruturas, enquanto outras necessitam dequalidades totalmente diferentes.

Por exemplo, capotas, carenagens e partessemelhantes geralmente no precisam suportar os

estresses impostos pelo voo, ou as cargas de pouso.



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Contudo, essas partes devem possuir qualidades,

como um acabamento liso e formato aerodinmico.



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PRINCIPAIS ESTRESSES ESTRUTURAIS


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Durante o projeto de uma aeronave, cada

centmetro quadrado da asa e da fuselagem,cada nervura, longarina, e at mesmo cadaencaixe deve ser considerado em relao scaractersticas fsicas do metal do qual ele feito.



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Todas as partes da aeronave devem ser planejadas

para suportar as cargas que lhes sero impostas. A determinao de tais cargas chamada anlise de

estresse.



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Apesar do planejamento do desenho no ser uma

atribuio do piloto , contudo, importante que elecompreenda e avalie os estresses envolvidos, paraevitar mudana no desenho original atravs dereparos inadequados.



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H 5 estresses maiores, aos quais todas

as aeronaves esto sujeitas: (A) Tenso

(B) Compresso

(C) Toro

(D) Cisalhamento

(E) Flexo



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TIPOS DE CARGAS

Em voo como em terra, um avio sujeito a vrias

cargas diferentes, os quais atuam sobre a estruturacomo um todo, e os componentes individuais dentroda estrutura.


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CARGAS EM VOO


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LIFT - A sustentao gerada pelas asas em voo agem

para puxar as asas para cima e evidente pela flexopara cima das pontas das asas. Isto cria compressosobre as superfcies superiores e tenso nassuperfcies inferiores. Devido s foras produzidas ao

bordo de fuga de elevao, a asa tem tambm umafora de toro ao tentar rodar a ponta para baixo.


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A impedncia do fluxo de ar por componentes, tais

como as pernas fixas do trem de pouso tentamdobrar o componente para trs, para fora do fluxo dear

ARRASTO


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- A massa da aeronave atua para puxar a aeronave

para baixo verticalmente.

MASSA


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Quando uma aeronave est em voo no acelerado

reto e nivelado, est sujeita a 1g (acelerao de 9,81 m/ s 2). Isto o mesmo que quando a aeronave estiverno.


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Entretanto entra em mergulhos ou deslocado por

uma rajada de vento, a aeronave sente uma mudanana fora gravitacional. Uma vez depositado aumentaabruptamente g, Isto altera o peso efetivo daaeronave e todos os itens dentro dela.


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Acelerar aumenta o arrasto sobre os componentes

que esto no fluxo de ar. Tambm aumenta o impulsoda aeronave.

ACELERAO


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- A estrutura e componentes da aeronave quer

continuar na direo original de voo quando o aviogira, puxado para cima, mergulhos.

INRCIA


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VELOCIDADE - em velocidades supersnicas, o atrito

do ar contra as bordas da aeronave age para aquec-los.

TEMPERATURA - A diminuio da temperatura fazcom que muitos materiais fiquem mais frgeis. Um

aumento da temperatura faz com que a maioria dosmateriaisfiquem mais dctil.

OUTROS FATORES PARACONSIDERAR


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- O aumento na altura reduz a presso esttica

ambiente atuando contra a aeronave. Se a aeronaveestiver pressurizada, existe um diferencial atuandoatravs da fuselagem que cria foras radiais e axial decarga.

ALTITUDE


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- Aumentando a altitude da aeronave ou aumentando

a presso da cabine, aumenta o diferencial e, porconseguinte, as cargas axiais agem sobre o casco depresso.

ALTITUDE


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NO SOLO


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Durante a - Momento e inrcia tm uma componente

vertical para baixo, assim como um componente paraa frente quando o avio pousa na pista (por exemplo,as asas flexionando para baixo no pouso).

ATERRISSAGEM


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Esta sujeita no trem de pouso e sua estrutura a uma

carga de compresso.

ATERRISSAGEM


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O atrito criado entre as rodas e o solo (de rolamento

de frico) atua de modo a manter as rodas de trs e,por conseguinte, a parte inferior da perna do trem derodagem como a fuselagem da aeronave, se movepara a frente com a sua dinmica.

ATRITO


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Para uma aeronave triciclo, o atrito entre as rodas do

trem de pouso principais e o solo, tambm atua demodo a rodar o nariz para baixo e se no forcontrolada, a o trem de pouso de nariz pode sergirada em direo ao o solo, a uma taxa maior do que

o limite estrutural.

ATRITO


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Quando o impulso invertido selecionado, h uma

mudana angular na direo do impulso. Isto de 45 a partir da linha de impulso normal.

Este retardo cria uma carga sobre as estruturas demontagem do motor que tm inrcia de velocidade

para frente causando uma carga de pressocombinada.

REVERSO IMPULSO


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Aplicando os freios das rodas principais causas do

nariz para baixo ao avio a desacelerar. Itens nofixados para baixo continuar a avanar devido aoimpulso.

DE FRENAGEM


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Quando a aeronave est parada, o seu trem de pouso

suporta a massa total da aeronave. Uma vez que estacionria, o peso a sua massa

vezes 1g. Quando a aeronave comea a mover, oaumento da presso utilizado para ultrapassar a

inrcia e acelerar o avio para a frente.

ESTACIONRIO


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-Quando o avio est taxiando sobre superfcies

irregulares, as asas flexionam para cima e para baixo. O atrito de rolamento entre o solo e os pneus

tambm impede a aeronave de girar e produz cargaslaterais sobre as pernas do trem de pouso durante

uma curva.

ROLAGEM


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De um incio parado, o empuxo dos motores tem que

vencer a inrcia da aeronave, o atrito de rolamentoat a decolagem, e o aumento de arrasto medida quea velocidade aumenta.

NA DECOLAGEM


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O termo estresse geralmente utilizado com o

mesmo sentido da palavra esforo. O estresse umafora interna em uma substncia que se ope ouresiste deformao.

O esforo a deformao do material ou substncia.

O estresse uma fora interna, que pode causardeformao.



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FILOSOFIA DE DESIGN

Os regulamentos classificam estrutura da aeronave em trsgrupos:

Estrutura primria - Esta a estrutura que est sobre stress.Em caso de falha, a integridade estrutural da aeronaveficaria comprometida a tal ponto que a aeronave poderiasofrer uma falha catastrfica.

Estrutura secundria - Esta estrutura est em stress, masem menor grau. No caso de uma falha, a aeronave no iriasofrer uma falha catastrfica, mas poderia ser limitado emoperao.


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FILOSOFIA DE DESIGN

Estrutura terciria - Essa estrutura no est em stress

ou nominalmente estressado e no causaria umafalha catastrfica em caso de falha.


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A tenso o estresse que resiste fora que tende a

afastar. O motor puxa a aeronave para frente, porm, a

resistncia do ar tenta traz-la de volta. O resultado a tenso, que tende a esticar a aeronave.



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O esforo de tenso de um material medido em

p.s.i. (libras por polegada quadrada) e calculadodividindo-se a carga (em libras) requerida para dividiro material pela sua seo transversal (em polegadasquadradas).



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A compresso o estresse que resiste fora de

esmagamento. A resistncia compressiva de um material tambm

medida em p.s.i.

A compresso o estresse que tende a encurtar ou

espremer as partes da aeronave.



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A toro o estresse que produz torcimento .

Enquanto a aeronave se move para a frente, o motortambm tende a torc-la para um dos lados, pormoutros componentes da aeronave a mantm nocurso. Assim, gera-se toro. A resistncia torcionalde um material sua resistncia toro ou torque.



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O cisalhamento o estresse que resiste fora que

tende a fazer com que uma camada do materialdeslize sobre uma camada adjacente.

Duas chapas rebitadas, submetidas a tenso ,submetem os rebites a uma fora de cisalhamento.



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Geralmente a resistncia ao cisalhamento de um

material igual ou menor que sua resistncia tensoou compresso.

As partes de aeronaves, especialmente parafusos erebites, so geralmente submetidos fora de

cisalhamento



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O estresse de flexo uma combinao de

compresso e tenso. A vareta da figura. , foiencurtada (comprimida) em um dos lados da flexo eesticada no lado externo da flexo.



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AERONAVE DE ASA FIXA


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Os componentes principais de uma aeronave

monomotora hlice so mostradas na figura:



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A fig. ilustra os componentes estruturais de uma

aeronave a jato. Uma asa e os conjuntos da empenagem so

apresentados explodidos nos diversos componentesque, quando juntos, formam unidades estruturais

maiores.



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FUSELAGEM


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A fuselagem a estrutura principal ou o corpo da

aeronave. Ela prov espao para a carga, controles, acessrios,

passageiros e outros equipamentos.

Em aeronaves monomotoras a fuselagem que

tambm abriga o motor.



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Em aeronaves multimotoras os motores podem estar

embutidos na fuselagem, podem estar fixados fuselagem ou suspensos pelas asas.

Elas variam, principalmente em tamanho e arranjodos diferentes compartimentos.



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H dois tipos gerais de construo de fuselagens,

trelia e monocoque



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TIPO TRELIA


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TIPO TRELIA

TIPO TRELIA


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A fuselagem tipo trelia geralmente construda de

tubos de ao, soldados de tal forma, que todos osmembros da trelia possam suportar tanto cargas detenso como compresso.

TIPO TRELIA
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a7/Fuselage_Piper_PA18.JPGhttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a7/Fuselage_Piper_PA18.JPG


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TIPO TRELIA
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a7/Fuselage_Piper_PA18.JPGhttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a7/Fuselage_Piper_PA18.JPG


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Em algumas aeronaves, principalmente as mais leves,

monomotoras, a trelia construda de tubos de ligade alumnio e podem ser rebitados ou parafusadosem uma pea, utilizando varetas slidas ou tubos.

TIPO TRELIA


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TIPO MONOCOQUE


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TIPO MONOCOQUE

TIPO MONOCOQUE


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A fuselagem tipo monocoque (revestimento

trabalhante ), baseia-se largamente na resistncia dorevestimento para suportar os estresses primrios.

O desenho pode ser dividido em 3 classes:

TIPO MONOCOQUE

FUSELAGEM


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(1) Monocoque,

(2) semi-monocoque, ou (3) revestimento reforado.

FUSELAGEM

TIPO MONOCOQUE


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A verdadeira construo monocoque, lana mo de

perfis, cavernas e paredes para dar formato fuselagem, porm o revestimento que suporta osestresses primrios.

TIPO MONOCOQUE


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TIPO MONOCOQUE


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Uma vez que no h esteios ou estais, o revestimento

deve ser forte o bastante para manter a fuselagemrgida.

Sendo assim, o maior problema envolvido naconstruo monocoque manter uma resistnciasuficiente, mantendo o peso dentro de limitesaceitveis.

TIPO MONOCOQUE


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TIPO SEMI MONOCOQUE


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TIPO SEMI-MONOCOQUE

TIPO SEMI MONOCOQUE


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A fuselagem semi-monocoque construda

primariamente de ligas de alumnio e magnsio,apesar de encontrarmos ao e titnio em reasexpostas a altas temperaturas.

TIPO SEMI-MONOCOQUE


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TIPO SEMI MONOCOQUE


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As cargas primrias de flexo so suportadas pelas

longarinas, que geralmente se estendem atravs dediversos pontos de apoio.

As longarinas so suplementadas por outrosmembros longitudinais chamados de vigas de reforo.

TIPO SEMI-MONOCOQUE


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TIPO SEMI-MONOCOQUE


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As vigas de reforo so mais numerosas e mais leves

que as longarinas. Os membros estruturais verticais so chamados de

paredes, cavernas e falsas nervuras.

TIPO SEMI-MONOCOQUE


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TIPO SEMI-MONOCOQUE


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Os membros mais pesados esto localizados aintervalos, para suportar as cargas concentradas, eem pontos onde so usados encaixes para fixaroutras unidades, tais como asas, motores eestabilizadores.

TIPO SEMI-MONOCOQUE


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TIPO SEMI-MONOCOQUE


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As vigas de reforo so menores e mais leves que aslongarinas e servem como preenchimentos. Elaspossuem alguma rigidez, mas so principalmenteusadas para dar forma e para fixar o revestimento. Asfortes e pesadas longarinas prendem as paredes e asfalsas nervuras, e estas, por sua vez, prendem as vigas

de reforo. Tudo isso junto forma a estrutura rgida dafuselagem.

TIPO SEMI MONOCOQUE


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ESTRUTURA


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Geralmente h pouca diferena entre alguns anis,cavernas e falsas nervuras. Um fabricante podechamar um esteio de falsa nervura, enquanto umoutro pode chamar o mesmo tipo de esteio de anelou caverna. As especificaes e instrues dofabricante de um modelo especfico de aeronave so

os melhores guias.

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ESTRUTURA


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As vigas de reforo e as longarinas evitam que atenso e a compresso flexionem a fuselagem.

As vigas de reforo, so geralmente peas interias deliga de alumnio, e so fabricadas em diversosformatos por fundio, extruso ou modelagem

ESTRUTURA
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3d/Boeing_747_Le_Bourget_FRA_002.jpghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3d/Boeing_747_Le_Bourget_FRA_002.jpg


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As longarinas, tal como as vigas de reforo so feitasde liga de alumnio; contudo elas tanto podem ser ouno inteirias.

ESTRUTURA


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S os membros estruturais discutidos noconseguem dar resistncia a uma fuselagem. Elesprecisam primeiramente serem unidos atravs deplacas de reforo, rebite, porcas e parafusos, ouparafusos de rosca soberba para metais.

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As placas de reforo (fig. 1-7) so um tipo de conexo.

Os escoramentos entre as longarinas so geralmentechamados de membros da armao.

Eles podem ser instalados na vertical ou na diagonal.

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ESTRUTURA


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O revestimento metlico rebitado s longarinas,paredes e outros membros estruturais, e suportaparte do esforo.

A espessura do revestimento da fuselagem varia deacordo com o esforo a ser suportado e com osestresses de um local em particular.


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ESTRUTURA


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H inmeras vantagens em se usar uma fuselagemsemi-monocoque. As paredes, cavernas, vigas dereforo e longarinas facilitam o desenho e aconstruo de uma fuselagem aerodinmica, eaumentam a resistncia e rigidez da estrutura.


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A principal vantagem, contudo, reside no fato de queela no depende de uns poucos membros pararesistncia e rigidez. Isso significa que uma fuselagemsemi-monocoque, devido a sua construo, podesuportar danos considerveis e ainda ser forte osuficiente para se manter unida.


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As fuselagens so geralmente construdas em duasou mais sees. Em aeronaves pequenas, sogeralmente feitas em duas ou trs sees, enquantoem aeronaves maiores so feitas de diversas sees.


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Um acesso rpido aos acessrios e outrosequipamentos montados na fuselagem dadoatravs de numerosas portas de acesso, placas deinspeo, compartimentos de trens de pouso, eoutras aberturas. e localizao das janelas de acessoso supridos pelo fabricante no manual de

manuteno da aeronave.


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