Publicação: Análise integrada de desempenho de aeronave com grupo motopropulsor pistão-hélice aplicado ao Ipanema EMB-202
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA AEROESPACIAL
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Resumo
Este trabalho consiste no desenvolvimento conceitual da análise de performance de uma aeronave
com grupo motopropulsor pistão-hélice, aplicado ao Ipanema EMB-202. O modelo da aeronave
foi escolhido por sua importância no mercado da aviação agrícola nacional e por ser o primeiro
a ser certificado para operação com biocombustível. Assim, utilizou-se como estudo de caso
para avaliar o desempenho de variantes propulsivas que utilizam como combustível Gasolina
de Aviação e Etanol Hidratado, nas diferentes fases do voo. Para tanto, é realizada uma
análise de desempenho por produto aeronáutico, dividindo os capítulos de desenvolvimento
em: Desempenho da Hélice, Desempenho do Motor e Desempenho de missão da aeronave.
Em cada capítulo, é apresentado o desenvolvimento do conjunto de equações que modelam a
física do problema tratado. Assim, para abordar o desempenho da hélice, é aplicado um método
simplificado oriundo de equações aerodinâmicas que definem o comportamento da hélice; para
abordar o desempenho do motor, são usadas equações termodinâmicas para descrever o ciclo de
operação do motor e equações químicas para descrever a reação de queima de combustível usada
pelo motor; para abordar o desempenho da aeronave, um conjunto de equações aerodinâmicas e
mecânicas de movimento são aplicadas de acordo com cada segmento da missão. Portanto, foram
desenvolvidas ferramentas computacionais para auxiliar nos cálculos realizados e prover gráficos
que permitem uma melhor compreensão da influência dos diversos parâmetros no desempenho
do produto, e, por consequência, na fase de voo. Os programas de computador, responsáveis
pelo tratamento, foram escritos em MATLAB e EXCEL. Desse modo, as informações obtidas
permitem uma melhor compreensão da interdependência dos produtos no desempenho individual,
dos principais parâmetros que impactam no desempenho da aeronave e do impacto na missão
em função do tipo de combustível utilizado.
Abstract
This work consists of the conceptual development of the performance analysis of a piston propeller powered aircraft, applied to the Ipanema EMB-202. The aircraft model was chosen
due to its significance in the national agricultural aviation market and for being the first to be
certified for operation with biofuel. Thus, used as a case study to evaluate the performance of
propulsive variants that use Aviation Gasoline and Hydrated Ethanol fuel, in the different phases
of flight. Therefore, a performance analysis is carried out by aeronautical product, dividing the
development chapters into: Propeller Performance, Engine Performance and Aircraft Mission
Performance. In each chapter, is presented the development of the set of equations that model the
physics of the treated problem. Accordingly, to approach the propeller performance, a simplified
method derived from aerodynamic equations that define the behavior of the propeller is applied;
to approach engine performance, thermodynamic equations are used to describe the engine
operation cycle, and chemical equations to describe the fuel burning reaction used by the engine;
to approach the performance of the aircraft, a set of aerodynamic and motion mechanics equations
are applied according to each mission segment. Hence, computational tools were developed to
assist in the calculations developed and to provide graphs that allow a better understanding of
the influence of the various parameters on the product’s performance, and consequently on the
flight phase. The computer programs responsible for the treatment were written in MATLAB and
EXCEL. Thereby, the information obtained allows a better understanding of the interdependence
of products on individual performance, the main parameters that impact the performance of the
aircraft and the impact on the mission depending on the used fuel type.
Palavras-chave
Desempenho, Aeronave, Motor, Hélice, Ipanema
Citação
MENDANHA, Filipe Porto. Análise integrada de desempenho de aeronave com grupo motopropulsor pistão-hélice aplicado ao Ipanema EMB-202. 2023. 90 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Aeronáutica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024.