Dissertação

{en_GB=On constrained non-linear longitudinal airplane stability} {} EVALUATED

{pt=A equação exata não-linear do movimento para a força normal e tangencial à trajetória de voo e para o momento de picada é considerada para estudar a estabilidade longitudinal de um avião. Estas equações especificam a velocidade, o ângulo de ataque e o ângulo de ladeira e são expressas pelas leis da aerodinâmica incompressível, sendo adequadas para voos de baixa velocidade, como a aproximação ao solo ou a subida inicial após a decolagem. Admitindo uma propulsão controlada e considerando inércia rotacional, a aeronave mantém um declive constante e é obtida uma equação diferencial não-linear de segunda-ordem para o ângulo de ataque. Esta equação é resolvida analiticamente para três níveis de aproximação: uma solução numérica no tempo, uma oscilação sinusoidal com uma frequência modificada de período-curto e uma função elíptica de Weierstrassian. A partir do ângulo de ataque é possível determinar a velocidade e depois a força de propulsão a partir da velocidade. As duas últimas soluções analíticas para o ângulo de ataque são representadas em relação à solução numérica para o ângulo de ataque, velocidade e força de propulsão em função do tempo no caso de um típico avião de passageiros comercial e de um avião de intercepção., en=The exact non-linear equation of motion for the force normal and tangential to the flight path and for the pitching moment are considered in order to study the longitudinal stability of an airplane. These equations specify velocity, angle-of-attack and glide slope angle and are expressed by the laws of incompressible aerodynamics, being suitable for low-speed flight, such as approach to land or initial climb after take-off. Assuming a throttled engine and considering rotational inertia, the aircraft is kept on a constant glide slope and it is obtained a non-linear second-order differential equation for the angle-of-attack. This equation is solved analytically for three levels of approximation: a solution numerical in time, a sinusoidal oscillation at a modified short-period frequency and a Weierstrassian elliptic function. From the angle-of-attack it is possible to determine the velocity and then thrust from the velocity. The latter two approximate analytical solutions for the angle-of-attack are plotted versus the numerical solution for angle-of-attack, velocity and thrust as a function of time in the case of a typical wide-body airliner and an interceptor aircraft.}
{pt=dinâmica de voo, estabilidade longitudinal, ângulo de ladeira, ângulo de ataque, en=flight dynamics, longitudinal stability, glide slope angle, angle-of-attack}

Julho 16, 2019, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

Luiz Manuel Braga da Costa Campos

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Catedrático