PORTFÓLIO INDÚSTRIA ROCKET WINGS CO

CURSO: ENGENHARIA MECÂNICA

SEMESTRE: 6º

A proposta de Produção Textual Interdisciplinar em Grupo (PTG) terá como temática da Indústria Rocket Wings Co. que atua no mercado aeronáutico. Escolhemos esta temática para possibilitar a aprendizagem interdisciplinar dos conteúdos desenvolvidos nas disciplinas desse semestre.

SITUAÇÃO GERADORA DE APRENDIZAGEM (SGA)

O modelo competitivo do setor aéreo concentra-se nas inovações tecnológicas e nas suas condições de financiamento. Por sua vez, a crescente introdução de avanços tecnológicos resultou em um aumento na necessidade de financiamento e, por consequência, um aumento nos requisitos operacionais mínimos para operar neste setor. Assim, construir uma vantagem competitiva no setor de aviação depende necessariamente do porte da empresa. Em decorrência disto, as últimas duas décadas foram marcadas por um amplo processo de reestruturação patrimonial: fusões, aquisições e associações, que levou a uma crescente concentração nesta indústria, como pode ser observado na Figura 1.

Figura 1 - Concentração da Indústria Produtora de Aeronaves Comerciais no Mundo.

Fonte: Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial (2008).

O mercado internacional de aeronaves é caracterizado como um monopólio com foco global. Até o momento, nenhum país tem um mercado suficientemente grande e dinâmico para cobrir os custos de desenvolvimento de novas aeronaves, daí a necessidade de operar globalmente por grandes empresas. Apenas um pequeno número de players globais, podem arcar com o alto custo de desenvolvimento de novas aeronaves.

O processo de concentração que ocorreu nas últimas décadas não visa apenas aumentar os retornos de escala, mas também criar economias de escala substanciais. Assim, observamos a formação de grandes corporações aeroespaciais que começam a atuar nas áreas de aviação, defesa e espaço. Estes conglomerados tornaram-se o tipo de estrutura organizacional predominante na indústria aeronáutica mundial.

Diante desse cenário, apresentamos a Indústria Rocket Wings Co. que atua como big player no mercado de aeronaves. Nesta indústria o processo de desenvolvimento acontece em etapas, a primeira delas envolve profunda pesquisa de mercado, usualmente entre clientes e operadores de aeronaves já existentes, para determinar o espaço de mercado a ser perseguido pela nova aeronave, assim como os principais requisitos técnicos, operacionais e econômicos dessa aeronave ainda a ser projetada. Seguem-se as etapas normais de anteprojeto, projeto preliminar e projeto executivo, a partir do qual se entra na fase de construção do protótipo, seguida dos ensaios em solo e em voo e a certificação aeronáutica. A partir daí é que se passa à construção e à montagem industrial, que são características da produção em série de aeronaves civis ou militares.

O Engenheiro chefe da Rocket Wings Co. verificou a necessidade de aprimorar algumas etapas do percurso de projeto da Aeronave RW105S. Sendo assim, ele solicitou à equipe de engenheiros, da qual você faz parte, a desempenhar algumas tarefas.

Agora, é com vocês!

Agora que vocês já sabem desta missão, elaborem um relatório dessa análise a ser entregue a seu superior, em que deverá ser apresentado obrigatoriamente os passos descritos a seguir, nessa sequência.

TAREFAS: PROJETO DE AERONAVE.

TAREFA 01 – Movimentação da aeronave.

Para aprimorar algumas etapas do percurso de projeto da Aeronave RW105S é necessário compreender os tipos de movimento que ela pode executar em voo. Para isso, consideremos a aeronave como um corpo rígido que descreve um movimento tridimensional. Dessa forma:

a) Apresente quais os movimentos um corpo rígido pode apresentar no espaço, definindo-os e

b) Podemos descrever o movimento de rotação através dos ângulos de Euler ou com os ângulos de Tait-Bryan. Estas rotações seguem a mesma lógica de construção que a usada nos ângulos de Euler, à exceção de que o último eixo de rotação não é igual ao primeiro, como uma rotação do tipo x – y – z. Sendo assim, consideremos que um avião em pleno voo deve ser capaz de, praticamente, assumir qualquer orientação no espaço tridimensional. Para tanto, ele deve ser capaz de descrever seu movimento, principalmente uma rotação em torno de um ponto. Utilizando a convenção dos ângulos de Tait-Bryan para o movimento de rotação do avião, definimos os ângulos conhecidos como Guinada, Altitude e Rolamento. Inicialmente, podemos assumir que no referencial do avião ele se encontra alinhado na direção x, permitindo definir um vetor r = 30î m que liga seu centro até a cabine. Calcule a nova posição do avião, se ele executa uma manobra e altera sua orientação em relação a seu referencial, segundo a Figura 2.

Figura 2 - Manobra

TAREFA 02 – Avaliação do sistema de segurança para o ar comprimido.

O projeto da Aeronave RW105S conta com um sistema de segurança para o ar comprimido. Esse sistema utiliza um sensor cuja resistência varia de acordo com a pressurização ambiente. Esse sensor está alocado em um circuito elétrico conhecido como ponte de Wheatstone, ilustrado na Figura 3. Esse circuito pode ser utilizado para medir uma resistência desconhecida sem a necessidade do cálculo da corrente elétrica que circula no circuito.

Figura 3 - Exemplo de um circuito eletrônico Ponte de Wheatstone

Fonte: O autor

Observando a Figura 3, para condições de equilíbrio de pressão, a tensão Vbalanceamento é igual a zero e o relé sensor não é energizado. Para os casos em que ocorra alguma descompressão, há uma variação da resistência (Rdetector) promovendo uma diferença de potencial entre os pontos Vx e Vy.

Quando essa diferença de potencial é grande o suficiente para acionar o relé sensor, um circuito de alarme é energizado. Pensando nisso, você deve responder aos questionamentos:

a) Explique o princípio básico do equilíbrio da ponte de Wheatstone;

b) Através de algum método de análise de circuitos, deduza a relação matemática que garanta a relação R2.Rd = R1.R3 entre os

TAREFA 03 – Análise de viabilidade de materiais.

Tendo em vista a necessidade de aprimorar o projeto da aeronave RW105S, sua equipe decidiu fazer um estudo aprofundado sobre as ligas de alumínio para fundição já que o alumínio é um dos metais mais amplamente usados na construção de aeronaves modernas, conforme visto na Figura 4, sendo vital para aviação industrial devido a sua relação entre força e peso e comparativamente de fácil fabricação.

Figura 4 - Estrutura de um Airbus A320.

Deste modo, cabe a sua equipe apresentar um relatório contendo o máximo de informação sobre as ligas de alumínio fundido, abordando as suas propriedades e fabricação.

TAREFA 04 – Análise aerodinâmica do RW105S.

Sabe-se que a aeronave RW105S pesa 5000 kg, tem empuxo máximo de 7000 N e é composto com asas retangulares com razão de aspecto (RA) igual a 6,0. Para a decolagem, este modelo conta com um flap saliente (split flap) de 60º. A Figura 5 ilustra os turbilhões gerados pela aerodinâmica de uma aeronave.

Figura 5 - Análise aerodinâmica em CFD.

Com tais características, o engenheiro chefe da Rocket Wing Co. solicitou para você e a sua equipe uma análise sobre a aerodinâmica desta aeronave

a) Pesquise o que é e qual a importância das linhas aerodinâmicas (carenagem).

b) Faça um levantamento bibliográfico sobre as forças de sustentação e os seus respectivos equacionamentos, quando se trata de aviões.

c) Com base na análise aerodinâmica do modelo RW105S, qual é o tamanho da corda (c) e a envergadura (b) adequada da asa se a distância de decolagem deve ser de 1 km? Assuma que toda a sustentação e arrasto sejam devidos à asa e que o avião esteja decolando no nível do mar.

Figura 7 - Sustentação e arrasto de um aerofólio simétrico NACA 0009 de envergadura infinita, incluindo o efeito da deflexão de um flap saliente (split flap).

TAREFA 05 – Propagação de erros

A maioria das grandezas físicas e? obtida de maneira indireta. Se quisermos determinar o valor de uma corrente elétrica utilizando um voltímetro e um resistor, devemos aplicar a lei de Ohm, obtendo o valor dessa corrente de maneira indireta. Se o resistor e o voltímetro empregados na medição são afetados de desvios, na divisão ?V/?R, esses desvios serão combinados, comprometendo o valor da corrente calculada, resultando em uma “propagação de erros” (LIRA, 2016).

Pensando neste contexto e na nossa SGA, responda o questionamento a seguir:

A potência de um conjunto resistivo, componente dos sistemas de controle de voo da aeronave, foi determinada medindo-se a corrente do circuito e o valor da tensão de alimentação. Nesta situação, qual foi o valor encontrado, se U = (20,8 ± 0,1) V e I = (15,6 ± 0,5) A? Demonstre todos os cálculos.