Aerodinâmica - LEM

T - Teórica; TP - Teórico-prática; PL - Prática Laboratorial; S - Seminário; OT - Orientação Tutorial.

• Objectivos da unidade curricular e competências a desenvolver

  Este curso é projetado para fornecer aos alunos uma compreensão dos fundamentos da aerodinâmica e aeronáutica. Os alunos irão adquirir a base necessária para trabalhar em projetos de engenharia mecânica na indústria aeroespacial.

  Este curso fornece elementos de resolução de problemas, mecânica dos fluidos, aerodinâmica, design de engenharia e habilidades de comunicação escrita e oral, essencial para engenharia mecânica

  Após a conclusão do curso, o aluno será capaz de:

  - Perceber, analisar e resolver problemas de aerodinâmida interna e, especialmente, externa,

  - Entenderá as causas essenciais das forças aerodinâmicas e a influência do atrito viscoso,

  - Realizar previsões gerais da sutentação aerodinâmica, arrasto e momento de um avião,

  - Calcular as características de desempenho de base de uma aeronave,

  - Avaliar as características de estabilidade e controle de uma aeronave.

• Conteúdos Programáticos
  • Atmosfera padrão: equação hidrostática, a definição de atmosfera padrão; altitudes de temperatura, pressão e densidade.
  • Aerodinâmica básica: velocidade acústica; medição de velocidade do ar em incompressível, compressível, e fluxo supersônico; efeitos de compressibilidade (ondas de choque normais e oblíquas; Prandtl-Meyer expansões); camadas limite laminar e turbulento, separação de fluxo.
  • Teoria asa e aerofólio, (subsônico, transônico, supersônico e teoria). Aerofólios, asas e outras formas aerodinâmicas: Elevador, arrastar e coeficientes de momento, os dados NACA aerofólio; asas infinitas e finito; coeficiente de pressão; números críticos e divergência arrastar-Mach; arrasto induzido; asas varridas; retalhos.
  • Asa-corpo combinações.
  • Propulsão: Hélice, a eficiência da hélice, hélices de passo variável, características turbojato.
  • Desempenho da aeronave. Elementos de desempenho do avião: Arraste polar, coeficiente de sustentação total, coeficiente de arrasto parasita, impulso e potência disponível e requerida, velocidade máxima, os efeitos da altitude sobre o poder, razão de subida, tectos de serviços ampla e resistência, transformando vôo. Estabilidade e controlo das aeronaves. Princípios de estabilidade e controle: controles da aeronave, a estabilidade estática, estabilidade dinâmica.
  • Estruturas de aeronaves e materiais
  • Projeto preliminar: leis de escala para a estimativa do tamanho da aeronave, procedimentos iterativos de design.
  • Métodos computacionais em aerodinâmica.
• Demonstração da coerência dos conteúdos programáticos com os objectivos da unidade curricular

  Embora a cadeira seja aberta ao maior aprofundamento de várias temáticas diversas, os conteúdos programáticos vão ao encontro dos objectivos definidos, a saber:

  1. Aprofundamento e aplicação prática dos conhecimentos de Mecânica dos Fluidos.
  2. Desenvolvimento aplicado da Aerodinâmica, com enfoque nos fenómenos físicos associados.
  3. Tratamento mais sofisticado e aprofundado das matérias em diferentes geometrias.
  4. Tratamento de Escoamentos internos e externos, o seu cálculo e aplicações práticas.
  5. Integração da Propulsão/Sustentação na análise de equipamentos aéreos.
  6. Integração de conhecimentos centrais da Engª Mecª, promovendo-se a interligação de saberes.

  O Trabalho previsto na avaliação visa precisamente a concretização dos objectivos da cadeira no âmbito do seu desenvolvimento aplicado num caso concreto duma aplicação prática.

• Metodologias de ensino (avaliação incluída)

  Na metodologia seguida na cadeira, prioriza-se a explicação fenomenológica das questões, aliviando-se o recurso a modelos matemáticos mais complexos em detrimento da abordagem física aprofundada sem, contudo, se comprometer o tratamento e cálculo eficaz das aplicações práticas estudadas, incluindo o desenvolvimento das conclusões relevantes inerentes.

  Avaliação.

  Um Exame de avaliação escrito (EXM) e um trabalho teórico fundamental (TRB) sujeito a Oral.

  • TRB- Trabalho Teórico pretende potenciar o desenvolvimento de competências;
  • EXM- Exame Final: São aceitáveis classificações superiores (ou iguais) a 8,0 valores e destina-se a garantir que o nível mínimo aceitável de conhecimentos foi atingido;
  • Nota Final: Média ponderada das classificações parciais = 0,5xTRB + 0,5xEXM.

  APROVAÇÃO: Serão aprovados na cadeira os alunos com Nota Final igual ou superior a 9,5 valores

  Nota: Pretende-se que os trabalhos sejam realizados em equipa, eventualmente em equipas múltiplas e , se possível, em conjugação com outras Unidades Curriculares de forma a potenciar  a interligação das várias matérias.

• Demonstração da coerência das metodologias de ensino com os objectivos da unidade curricular

  As metodologias de ensino e avaliação usadas são adequadas, tendo em conta os condicionalismos dos recursos da Escola e os objectivos perseguidos:

  • As aulas são teórico-práticas, sendo lecionadas em sala de aula, recorrendo-se exporadicamente a demonstrações laboratoriais possíveis.
  • O conteúdo das aulas é essencialmente teórico, prevendo-se aulas mais práticas (problemas, cálculo, projecto) para consolidar os conhecimentos.
  • Após a introdução dos conceitos fundamentais, as aulas práticas promovem a estruturação do raciocínio de aplicação dos conhecimentos teóricos na obtenção de soluções práticas.
  • O Trabalho de projeto permite aos alunos trabalhar em equipa ou mlti-equipas, no desenvolvimento do cálculo complexo de Aerodinâmica: análise do problema, levantamento da informação conhecida, pesquisa de dados e parâmetros necessários, estruturação da sequência do cálculo, caracterização dos algoritmos de decisão, avaliação dos resultados, desenvolvimento das conclusões finais, sugestões para melhoria futura, etc.

  O exame consiste numa avaliação individual dos conhecimentos fundamentais cuja aquisição se considera obrigatória para obter sucesso na cadeira.

• Bibliografia Principal

  Conjunto de apontamentos compilado pelo responsável da cadeira

  Anderson, John D., Introduction to Flight, 4ª edição- McGraw Hill

  Raymer, Daniel, Simplified Aircraft Design for Homebuilders

  WHITE, FRANK M., FLUID MECHANICS, FOURTH EDITION, MCGRAW‑HILL, INC., 1999, ISBN 0‑07‑116848‑6

  HURT, H.H. AERODYNAMICS FOR NAVAL AVIATORS NAVWEPS 00-80T-80, REPRINTED EDITION, AVIATION SUPLIES & ACADEMINCS INC, USA, 1992.

  DOLE, CHARLES E. E LEWIS, JAMES E.: FLIGHT THEORY AND AERODYNAMICS 2ND EDITION; JOHN WILEY AND SONS, INC, USA, 2000.

  JEPPESEN JAR ATPL (A) 2005 MANUAL - VOLUME 8 PRINCIPLES OF FLIGHT, Jeppesen - Atlanric Flight Training, 2005.

  ISBN: 0884873587 KERMODE, A.C., “MECHANICS OF FLIGHT”, 1994

  MASSEY, B. S., MECHANICS OF FLUIDS, SIXTH EDITION, CHAPMAN & HALL, 1989, ISBN 0‑412‑34280‑4