Universidade Federal de Minas Gerais
Escola de Engenharia
Departamento de Engenharia Mecânica
Engenharia Aeroespacial
Disciplina: Desempenho de Aeronaves
CURVA DE POTÊNCIA DISPONÍVEL DA
AERONAVE EMB – 120 BRASÍLIA
Alunos: Diego Soares Gonçalves
matrícula: 2010020400
Guido Emmanuel D. M. Santos matrícula: 2009020442
Belo Horizonte
2013
1.Cálculo da eficiência da hélice:
Inicialmente é preciso definir e calcular alguns parâmetros importantes da hélice:
Razão de avanço:
(1)
Coeficiente de tração:
(2)
Coeficiente de potência:
(3)
Coeficiente de potência-velocidade:
[
] (4)
Onde:
= velocidade de voo (m/s)
= rotação da hélice (revol./s)
= diâmetro da hélice (m)
= tração (kgf)
= densidade do ar (
)
= potência efetiva do motor (HP)
= ângulo da pá a 0,75R ( )
= eficiência da hélice (propulsiva)
Características das hélices e seus limites:
Motor Pratt&Whitney Canada PW118 de 1.800shp de potência
2 Hamilton Sundstrand 14RF-9, pás RFC11N1-6A, RFC11U1-6A e RFC11AA1-6A.
Rotação máxima (100% NP):
1.300 rpm/ máx.tração motor: 1800 SHP
Diâmetro:
3.200 mm
Faixa de ajuste do passo (na STA 1.067 mm): 79,2 a -15
Número de pás:
4
Serão adotadas as características aerodinâmicas considerando o perfil como sendo um
perfil CLARK-Y .
A partir da razão de avanço da hélice, parâmetro “J”, será determinado o rendimento da
hélice que irã variar com a velocidade. Com o valor do rendimento da hélice, torna-se
possível o calculo da potência disponível.
Para a aeronave em questão tem-se:
= 3,2 m;
= 1300 rpm = 21,6666 rps;
Substituindo em (1):
Com o valor de “J” calculado e para cada velocidade, determina-se o rendimento da
hélice para diversas velocidades, a partir da figura.1:
Figura 1: Rendimento da hélice em função da razão de avanço
Para hélice em questão será utilizada uma abordagem simplificada em que se considera
o coeficiente de pressão ( ) permanece constante, variando-se o passo. Com isso,
torna-se possível uma estimativa do ângulo de passo da hélice a partir da figura 2:
O coeficiente de pressão, de (3):
Figura 2: coeficiente de pressão em função da razão de avanço
A potência disponível será o valor do rendimento da hélice calculado, multiplicado pela
potência disponível no eixo do motor para determinada condição de voo:
Dados da aeronave EMB-120 Brasília (ANAC)
Na tabela a seguir encontram-se os dados do motor para a aeronave EMB- 120 Brasília,
encontrados no site da ANAC, para determinadas condições de voo:
Figura 3: Tabela com características do motor para determinadas condições de voo
Figura 4: Velocidades limites da aeronave EMB-120 Brasília
A partir dos dados da figura 3, figura 4 e da teoria estudada, foram montadas as
seguintes tabelas para as condições de decolagem/máx. contínua e máx. subida/máx.
cruzeiro.
Para a condição 1 variou-se a velocidade de 20m/s até 150m/s e para a condição 2 de
20m/s até 125m/s.
Codição 1 – Decolagem/ Máx. contínua
,2
(pelo gráfico da figura 2, o ângulo da hélice está mais próximo de 40 )
Potência disponível (SHP)
1600
1400
potência (hp)
1200
1000
800
Série1
600
Polinômio (Série1)
400
200
0
0
50
100
150
velocidade (m/s)
Codição 2 – Máx. subida/ Máx. cruzeiro
(pelo gráfico da figura 2, o ângulo da hélice está mais próximo de 35 )
Potência disponível (HP)
1600
1400
potência (hp)
1200
1000
800
Série1
600
Polinômio (Série1)
400
200
0
0
50
100
150
velocidade (m/s)
Bibliografia:
PULLIN, D. Aerodinâmica do Avião – Desempenho. Belo Horizonte: Cid
McGraw e Miguel Hill, 1979.
Site: http://www2.anac.gov.br/certificacao/produtos/Espec/EA-8505-09p.pdf