AFA - DENG - ACEA - Área Científica de Engenharia Aeroespacial
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- A Arquitetura de Competências como elemento limitador do erro e potenciador da eficácia dos processos de negócioPublication . Rodrigues, Alexandre; Páscoa, CarlosO ambiente que rodeia as organizações de hoje obriga a que estas se encontrem em permanente mudança aos mais variáveis níveis, de modo a que se consigam adaptar aos novos mercados e manter a sua competitividade e eficácia. Uma das mudanças que se têm verificado nas organizações atuais é a introdução do conceito de competência na sua gestão de recursos humanos, uma medida que, quando bem aplicada, permite a escolha dos trabalhadores mais competentes para desempenhar as funções que existem nos processos de negócio da organização. A arquitetura de competências é um instrumento que permite a implementação do conceito de competência numa organização e que define a forma como as mesmas devem ser geridas e como as Posições Organizacionais (PO) devem ser preenchidas tendo em conta as que os indivíduos possuem e as requeridas para a ocupação de um cargo. Atualmente, na Força Aérea (FA), a estrutura existente não permite ainda uma gestão de recursos humanos através das competências, sendo aquela gestão efetuada através do posto, especialidade e qualificações. Neste trabalho, será feito um estudo à introdução das competências na gestão de recursos humanos na FA, através da implementação de uma arquitetura de competências como forma de diminuir a ocorrência de erros e de aumentar a eficácias dos processos de negócio da organização. Assim, é desenvolvido um modelo de uma arquitetura de competências com aplicação na FA, tornando possível a implementação, definição e organização das competências dentro da FA, a gestão das competências do pessoal e ainda do preenchimento das PO com base nas competências que estas requerem e que os indivíduos possuem.
- Best practice guidelines in external aerodynamics CFD: applied to unmanned aerial vehicles at cruise conditionsPublication . Veríssimo, RicardoO presente trabalho visa o estabelecimento de uma metodologia para a caracterização aerodinâmica de veículos aéreos nâo-tripulados (VANT) em condições de cruzeiro no âmbito de projectos de investigação na Força Aérea Portuguesa. Este estudo foca-se no preparação de modelos baseados na mecânica de fluidos computacional (CFD) e de testes em túnel de vento e voo que permitam correlação e validação cruzada de resultados. O caso de estudo é um VANT de classe I que opera a baixas velocidades subsónicas. Informação relativa a esta aplicação específica deste tipo de estudos é limitada na comunidade científica e, dado o crescente interesse em tecnologia ligada a VANTs, considera-se altamente relevante para a industria aeroespacial tanto no sector civil como militar. Casos de validação bidimensionais (perfil alar) a tridimensionais (asa finita) são apresentados por forma a aferir a precisão dos resultados e as limitações dos métodos utilizados comparativamente a dados publicados. As simulaçães foram implementadas em Star-CCM+ e testes em túnel de vento foram executados numa secção de teste aberta com meio-modelos, equipados com tomadas de pressão e produzidos por impressão 3D, para escoamentos entre os números de Reynolds de 3:0 105 e 4:1 105. Testes de visualizacção de escoamentos foram efectuados por forma a obter informacção adicional para uma validacção qualitativa. Os testes de voo introduzem equipamentos desenvolvidos específicamente para pequenas plataformas aéreas não tripuladas a partir de componentes electrónicos de baixo custo. Os resultados computacionais correlacionam-se favoravelmente com dados publicados e estão em excelente acordo com os resultados dos testes de visualização de escoamentos. As leituras de pressão nas tomadas de pressão em túnel de vento correlacionam-se bem com os resultados experimentais mas não foram bem sucedidas em voo. As forças aerodinâmicas medidas em túnel de vento não validam as previsões computacionais mas aparentam subestimar sustentação e sobrestimar a resistência aerodinâmica consistentemente.
- Caracterização do comportamento dinâmico da plataforma Alpha-Extended e definição de uma metodologia de análise modalPublication . Almeida, IvoO uso de aeronaves não tripuladas tem aumentado com o desenvolvimento tecnológico e beneficiado com a maior utilização de materiais mais leves e resistentes, como é o caso dos materiais compósitos. Esta nova tipologia de aeronaves permitiu eliminar muitas das limitações causadas pelo fator humano, o que leva a que seja um tipo de aparelho muito apetecível para as Forças Armadas. Desta forma, a Força Aérea Portuguesa tem vindo a desenvolver diversas aeronaves não tripuladas, tendo havido a necessidade de se começar a fazer a caracterização do comportamento dinâmico das aeronaves. Essa necessidade adveio, em parte, de um excesso de transmissão de vibrações numa câmara de filmar instalada numa das plataformas desenvolvidas. Conhecendo o comportamento dinâmico de uma estrutura é possível determinar e controlar os seus parâmetros modais identificando as ressonâncias nos regimes de funcionamento pretendidos e ajustando o modelo da aeronave de forma a reduzir a transmissibilidade de vibração. Na presente dissertação foi realizado uma análise modal em elementos finitos da plataforma Alpha-Extended desenvolvida no Laboratório de Aeronáutica da Força Aérea Portuguesa e uma identificação modal experimental de forma a identificar as frequências naturais das diferentes partes da aeronave com o objetivo de estudar o melhor local de instalação da câmara de filmar. Para além disso, todo o processo utilizado, tanto experimental como em elementos finitos, teve também como objetivo o estabelecimento de uma metodologia que possa ser aplicada no desenvolvimento de novas plataformas, facilitando a escolha da localização dos diversos componentes. Como forma de validação e simplificação do processo de análise, testou-se primeiramente a metodologia em estruturas mais simples, comparando-se resultados experimentais com teóricos. Usaram-se alguns softwares já existentes na Força Aérea a fim de serem explorados e realizaram-se ensaios em voo para determinar as frequências perturbadoras em voo de cruzeiro. Com a determinação das frequências perturbadoras, foi possível realizar-se um estudo de transmissibilidade e determinar as caraterísticas dos apoios da câmara de filmar a fim de minimizar as vibrações transmitidas para a câmara. Por fim, exploraram-se alguns materiais que podem ser utilizados na construção de apoios de forma a amortecer as vibrações na câmara e propôs-se soluções para um estudo futuro.
- Classificação e Análise de Fatores Humanos nos Acidentes e Incidentes na Força AéreaPublication . Martins, Ricardo; Fachada, CristinaA aviação, enquanto elemento crucial na aproximação entre culturas, povos e esforços de guerra, atravessa atualmente um período de elevada valorização e consequente evolução da sua componente de Segurança de Voo (SV). A larga maioria das ocorrências aeronáuticas resultam de falhas humanas, isto é, são grandemente oriundas de erros na interface homem-máquina. Tal facto, alerta para a pertinência da criação, e posterior aplicação, de um sistema cada vez mais eficaz de análise e classificação das causas das ocorrências. A Força Aérea (FA) recorre, desde 1999, ao anexo F do RFA 330-1 para proceder à classificação das causas das ocorrências, o qual, face às necessidades atuais – frequentemente aventadas por quem proximamente lida com esta área – poderá beneficiar com um trabalho periódico de estudo e reformulação, catalisador de um processo de análise e de classificação cada vez mais ajustado às exigências da realidade envolvente. A presente dissertação propõe uma abordagem de classificação e análise de Fatores Humanos (FH) adaptada ao contexto da FA, a qual se convencionou designar por abordagem HFACS adaptada à FA. Para tal, utilizou-se uma metodologia essencialmente qualitativa, recorrendo a entrevistas semiestruturadas a Oficiais e Civis da FA com experiência direta e indireta nesta área. A abordagem HFACS adaptada, neste estudo, à FA, revelou-se como uma resposta adequada às necessidades atuais, quer em termos de pressupostos teórico-práticos, quer no plano fundamentalmente prático, também aqui operacionalizado através do seu teste a quatro relatórios de ocorrências reais.
- Comprometimento Organizacional e a sua evolução na Academia da Força AéreaPublication . Alves, Tiago; Palma, PatríciaEste estudo tem como objetivo identificar qual a natureza do Comprometimento Organizacional dos alunos da Academia da Força Aérea (AFA), seguindo o “Modelo das três componentes” proposto por Meyer e Allen (1991). O estudo também procura relacionar o Comprometimento Organizacional dos alunos com a sua antiguidade (1º ao 6º ano) e com o seu desempenho na AFA. A amostra é composta por 82 alunos da AFA do Curso de Mestrado em Aeronáutica Militar (CMAM) do 1º ao 6º ano. Foi utilizada uma metodologia quantitativa de recolha e análise de dados, tendo sido utilizado o inquérito por questionário como principal fonte para obtenção de dados. O instrumento de pesquisa utilizado é composto por três partes, uma primeira em que se pretende identificar o perfil da amostra investigada (género e ano), uma segunda baseada nas escalas de Comprometimento Organizacional de Meyer e Allen, pretendendo-se averiguar aspetos referentes ao Comprometimento Organizacional, e uma outra parte baseada na recolha das avaliação de desempenho dos alunos nas três componentes de avaliação da AFA: avaliação académica, formação militar (FMA) e educação física (EFD). Os resultados do presente estudo permitem concluir que o Comprometimento Organizacional é influenciado pela antiguidade dos alunos ao longo da sua formação. Não permite, no entanto, demonstrar a existência de uma relação direta entre Comprometimento Organizacional e desempenho no trabalho.
- Conceito Transversal de Competência como Elemento Estruturante da OrganizaçãoPublication . Quintas, MiguelO ser humano é, desde sempre, caracterizado por um elevado sentido de competitividade perante o meio que o rodeia. O gregarismo é igualmente sua característica intrínseca. Por essas razões, desde os primórdios da sua existência, procura juntar-se aos seus semelhantes que partilhem uma mesma visão sobre um determinado conjunto de objetivos que almejam, em grupo, atingir, formando dessa forma Organizações. Para que esses objetivos sejam cumpridos com a maior eficiência possível, as Organizações desenvolvem continuamente mecanismos e ferramentas que lhes permitam selecionar os indivíduos mais capazes de entre os que pretendem contribuir para a sua missão. As competências e a gestão de competências são amplamente aceites na comunidade científica como sendo ferramentas fundamentais para a gestão de recursos humanos nas Organizações inseridas na sociedade do novo século, pelo facto de conseguirem garantir a alocação dos elementos mais capazes para cada uma das posições organizacionais existentes. Apesar das vantagens associadas àquelas ferramentas, a Força Aérea (FA) ainda não as utiliza de uma forma transversal, não estando sequer o conceito de competência definido de forma inequívoca e estandardizada nos manuais da Organização. Recorrendo aos princípios e mecanismos de Engenharia Organizacional (EO) e aos conhecimentos na área das competências existentes na literatura, este trabalho procura colmatar essa lacuna, através do desenvolvimento de um conceito transversal de competência para a FA, que se desdobra numa proposta de definição de competência transversal para a Organização, uma roda de competências transversais e a elaboração de um perfil de competências. Desta forma, pretende-se com a presente investigação dar um contributo para a introdução em definitivo do conceito de competência na Organização, aumentando-se dessa forma a Organizational Self-Awareness e a qualidade do produto gerado.
- Desenho, implementação e análise de um RPAS com condutasPublication . Vilaça, JoãoEste trabalho visa demonstrar o processo de desenvolvimento de um veículo aéreo não tripulado (VANT), do tipo multi-rotor. Este Veículo poderá servir para suprimir algumas lacunas existentes na inspeção radiológica realizada pelo Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear (IPFN), sediado no Instituto Superior Técnico (IST), em Lisboa. Nomeadamente, o recurso a aeronaves, com características superiors às existentes na atualidade, para inspeção radiológica. É feito um estudo para otimizar a aeronave no que respeita aos componentes e número de motores a utilizar. É ainda feito um estudo sobre as melhorias adjacentes à introdução de uma conduta à volta das hélices. Face aos resultados, teoricamente vantajosos, as condutas são projetadas e, após um processo iterativo, construídas. Posteriormente à construção das condutas são feitos testes estáticos com o objetivo de confirmar as vantagens teoricamente existentes. Estes testes visam a verificação dos benefícios da introdução da conduta na ausência de efeito de solo, na presença de efeito de solo, na aproximação a cantos ou paredes e a aproximação a obstáculos presentes num plano superior ao do rotor. Os resultados dos testes verificam que, apesar de o efeito da conduta não ser tão vantajoso quanto a teoria anuncia, a conduta é vantajosa. Verifica-se que a introdução da conduta impõe mais benefícios na presença do efeito de solo. Nos restantes testes, apesar da presença da conduta não trazer muitas vantagens, esta configuração tem um melhor desempenho do que a hélice sem conduta. Ou seja, apresenta um maior impulso debitado e menor potência consumida.
- Desenvolvimento e implementação de uma metodologia de seguimento de vida de fadiga da aeronave Epsilon TB 30 da Força Aérea PortuguesaPublication . Gameiro, PauloA instrumentação de aeronaves é essencial para que os fabricantes possam validar as cargas teóricas projetadas e assim corrigirem os respetivos modelos analíticos e de elementos finitos desenvolvidos na fase de projeto da aeronave. Contudo, as instrumentações não se limitam apenas às fases de desenvolvimento e certificação das aeronaves. Uma instrumentação permite em qualquer fase de vida de uma aeronave, monitorizar os parâmetros de voo que traduzem a dinâmica dessa aeronave, bem como fornecer informação sobre o meio que a envolve. As instrumentações são atualmente muito utilizadas para estudos no campo da fadiga. O objetivo deste trabalho é prever o tempo de vida de fadiga (TVF) das aeronaves Epsilon TB 30 da Força Aérea Portuguesa (FAP), a partir de espetros de carga recolhidos em voo. A presente dissertação inicia-se com um estudo de mercado em termos de tecnologia disponível para a instrumentação de uma das aeronaves. Posteriormente, após se implementar a instrumentação e recolher os espetros de acelerações verticais, é utilizado o método Level Cross Counting para fazer a contagem dos ciclos de carga. São então testadas várias formas de tratamento de sinal, conforme bibliografia encontrada. Através do cálculo do Dano Acumulado é finalmente possível chegar à previsão do TVF da aeronave. Foi também desenvolvido um programa em MATLAB capaz de carregar os ficheiros de voo e fazer toda a análise aqui descrita de forma computorizada. Toda a análise de resultados foi feita com base em 51 voos recolhidos, correspondentes a cerca de 62.58 horas de voo (HV). Das conclusões obtidas, constatou-se que os voos de acrobacia FAP são mais severos que o expectável pelo Fabricante. Em voos de navegação, acontece o oposto. Na media de todos os voos, foi obtida uma severidade FAP um pouco mais baixa que o Fabricante. Em relação à previsão do TVF, foi obtido um total de cerca de 34000 HV para um coeficiente de segurança de 3 imposto pelo fabricante.
- Design and optimization of a wing structure for a UAS class I 145 kgPublication . Silva, João; Infante, Virgínia; Duarte, DiogoIn the context of air power in a Global scale, unmanned aerial systems (UAS) are a present and future necessity, reason why, they are part of the Portuguese Air Force (FAP) strategic vision and part of the Portuguese National Strategy for the Sea 2013-2020. Since 2008 the FAP has been developing UAS ever more capable and, nowadays, some of its experimental platforms are already being used operationally, both nationally and internationally. In order to expand their use, in a safe and responsible manner, for search and surveillance missions over the vast area under Portugal’s jurisdiction, there is the necessity to manufacture new platforms capable of fulfilling all the operational and airworthiness requirements and to establish procedures for their eventual mass production. In light of these necessities, the present master’s thesis consists of the design and optimization of the structure of the wing of a new operational platform with a maximum take-off weight of 145 kg (UAS class I). Parallelly to the operational use, this platform will also play the fundamental role of being the test model – at a reduced scale – for a large UAS (class II), currently in development by a consortium between the FAP, national companies and the Portuguese National Ministry of Defense (MDN). The wing design and optimization process, involved determining the loads acting on the structure (definition of the aircraft’s flight envelope and identification of the wing’s critical loading condition), planning the general shape and components layout, choosing materials (composites – manufacturing of specimens and experimental testing to obtain their properties), and then, shaping, sizing and optimizing its many components to give every part just enough strength without excess weight and also to reduce costs. All design decision were fundamented based on regulations (e.g. the NATO STANAG AEP-83), structural design manuals, books and scientific articles, in order to guarantee the certification of the structure in terms of airworthiness. The optimization process used / created – “chain top-down approach” – proved to be simple and effective and consisted in an individual but interconnected optimization, of each component, following a hierarchical sequence, in accordance with the structural importance of each one. All the geometric models produced (3D) and all the structural analysis performed (numerical analysis resorting to the discretization of the structure using finite elements – FEA), were achieved by using the software SolidWorks 2016 x64 Edition. The final wing model obtained, fulfilled every structural requisite (capable of enduring between - 1.5 and 4 G’s with a wing tip displacement < 5% of half-wing span), perational requisite (capable of carrying up to 10 kg of suspended payload from each half-wing), and weight requisite (mass < 26.2 kg), with a manufacturing cost, in terms of materials, close to 3000 €.
- Design modifications of a UAV wing for optimal integration of a magnetic anomaly detection sensorPublication . Gameiro, GonçaloThis work describes the conceptual design of a Unmanned Air Vehicle (UAV) wing with a Magnetic Anomaly Detection (MAD) sensor for submarine detection operations. Nowadays, underwater marine vessels are able to evade conventional detection methods such as sonar. Therefore, it is necessary to integrate MAD sensors in modern Anti-Submarine Warfare theatres. UAVs typically generate a magnetic field due to the electrical systems on board, causing interference noise on the MAD sensor data analysis and compromising its performance. To address these issues, a characterization of the aircraft’s magnetic signature was conducted, and it was found that the wing tip and a tail stinger boom are the best options to minimize the magnetic noise. A structural and aerodynamic analysis of the aircraft showed the wing tip configuration was the best option since the amount of mass required to counter the moment of a tail stinger boom would require major modifications on the UAV. Also, the aircraft magnetic signature is minimum at the wing tip, with an intensity of -2.9nT. An aerodynamic characterization of the aircraft was carried to evaluate the effect of the MAD pods on the wingtips. A parametric optimization of the wing was conducted. Given the dimensional constraints on the wing structure and a target magnetic noise of 2nT at the wing tip, the optimizer objective function was to minimize the total fuel consumption. The optimum solution allowed a decrease of 30% on the magnetic noise and a fuel consumption of 8.71 kg of fuel for an 8-hour search operation.