O monitoramento e a otimização do desempenho de aeronaves são de fundamental importância para qualquer negócio ou atividade aérea, por um lado o monitoramento das condições de operação da frota ou de uma aeronave específica auxilia na garantia da segurança de voo além de contribuir para o sucesso da missão. Por outro lado, a otimização de rotas e de parâmetros de voo como velocidade de operação e pontos de reabastecimento são fundamentais para redução do custo operacional de qualquer operação. Estes dois importantes conceitos, o monitoramento e a otimização de voo, são elementares dentro da disciplina de desempenho de aeronaves e serão explorados em mais detalhes nesta tese. A tese apresenta duas contribuições distintas, mas complementares, o primeiro é o monitoramento do desempenho de uma aeronave de asa fixa, subdividida em duas fases: monitoramento de vôo e pista. O monitoramento de vôo proposto nesta tese é baseado em uma extensão do método tradicional de medição de alcance específico, com a utilização da técnica de filtragem ótima de Kalman. O monitoramento do desempenho da pista é aplicado a superfícies não pavimentadas ou contaminadas pela análise dos coeficientes de rolamento e frenagem durante as fases de aceleração e deceleração de decolagem e pouso. O desempenho da pista não pavimentada é profundamente explorado, analisando os modelos teóricos existentes com suas limitações e os resultados dos ensaios em vôo em pistas com e sem vegetação. A segunda contribuição desta tese é a análise de operações aéreas com a otimização de rotas com múltiplas paradas obrigatórias e também paradas opcionais para reabastecimento. Dentro deste contexto e análise, além de explorar a opção de paradas de reabastecimento, uma metodologia simplificada para avaliação da viabilidade econômica destes reabastecimento intermediários será apresentada como alternativa rápida para o cálculo da operação.