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Trabalho Complementar / Projeto & Análise de Sistemas de Controle e
Servomecanismos I
Eng. Controle e Servomecanismos I - Prof. MSc. Eng. Rafael Coronel
Entrega: 02/Dezembro/2014
Uma das características fundamentais do ponto de vista de projeto de sistemas de controle e estabilidade de aeronaves é a sua estabilidade longitudinal (arfagem). A estabilidade longitudinal de uma aeronave é representada através do chamado momento restaurador, que é a característica da aeronave de retornar ao equilíbrio diante de perturbações externas, tais como a ação do vento (Fig. 1).

Fig. 1 - Dinâmica longitudinal (movimento de arfagem ߠ(‫ ) )ݐ‬de uma aeronave diante de perturbação ߜ(‫ )ݐ‬.

A dinâmica longitudinal linearizada de malha aberta do movimento de arfagem
(também conhecido como pitch) de uma aeronave em voo de cruzeiro pode, a priori, ser representado pela função transferência de 2ª ordem a seguir, que representa a relação entre o ângulo ߠ(‫ )ݐ‬e certa perturbação ߜ(‫ )ݐ‬
‫= )ݏ(ܩ‬

6,58
3‫ݏ‬² + 2‫ ݏ‬+ 6

Uma das variáveis diretamente afetadas pela variação do ângulo de arfagem é a altitude ℎ(‫ )ݐ‬da aeronave, que pode variar dependendo do ângulo de incidência da mesma
(ângulo de ataque) relativa ao plano horizontal.
Uma das funcionalidades do módulo de controle automático de aeronaves é o popularmente denominado "piloto automático" ou Auto Pilot (A/P). Uma das subfunções do A/P é justamente promover o ajuste automático da altitude da aeronave Altitude Hold (A/H) pela variação do ângulo de ataque da mesma.
Parte I - Análise da Aeronave Sem Módulo A/P
Assuma, para a resolução das questões da Parte I a seguir, certa aeronave desprovida de um sistema A/P embarcado e desenvolvendo voo de cruzeiro nivelado de aproximadamente
450Km/h. Pede-se responder:
1) Em determinado momento do voo, a aeronave é atingida por uma rajada de vento de magnitude unitária em padrão degrau, perpendicular ao plano horizontal do voo forçando o nariz da aeronave para