PG-EAM - Graduate Program in Aeronautical and Mechanical Engineering
PT EN
Master's Dissertation PG-CTE 2017

Estudo do comportamento aeroelástico de um sistema passivo de supressão de cargas de rajada

Author

Fabio Itamar de Carvalho

Concentration Area

Sistemas Espaciais, Ensaios e Lançamentos

Program

Ciências e Tecnologias Espaciais

Defense Date

14/07/2017

Thesis Number

73459

Abstract

O objetivo principal deste estudo é avaliar um sistema passivo de alívio de cargas de rajada do modelo matemático de 3 graus de liberdade, com diferentes fatores de acoplamentos entre os flaps (bordos de ataque e fuga). O estudo aeroelástico deste trabalho apresenta a fundamentação teórica e metodologia numérica para simulação dos modelos de 2 graus de liberdade, 4 graus de liberdade e 3 graus de liberdade, sendo que para o modelo de 3 graus de liberdade existe um fator de acoplamento entre os flaps. Assim, este estudo contempla resultados de simulações de estabilidade aeroelástica no domínio da frequência e resposta aeroelástica, devido à rajada de vento vertical no domínio do tempo para os três modelos citados. Para determinar as matrizes estruturais é utilizada a equação de Lagrange, e as matrizes aerodinâmicas são determinadas usando o modelo de Theodorsen. A função de Sears é utilizada para representar matematicamente o efeito de penetração de uma flutuação de velocidade harmônica, em torno de um escoamento médio não perturbado, com a função de Theodorsen compondo a função de Sears. A resposta aeroelástica do sistema é calculada no domínio da frequência, usando a transformada de Fourier com intuito de obter uma representação em um domínio discreto de frequências. Nas simulações realizadas, usando o software MATLAB ®, com o uso de diferentes fatores de acoplamentos entre os flaps, é possível reduzir as amplitudes dos deslocamentos, velocidade e acelerações do aerofólio, diminuindo os efeitos de flutuações em voo. Este conceito de aerofólio com controle passivo, fator de acoplamento mecânico entre os flaps, diminui o arqueamento quando ocorre o aumento do carregamento e aumenta o arqueamento quando as cargas são menores. Finalmente, as respostas aeroelásticas do modelo flexível de 3 graus de liberdade, flaps flexíveis, serão comparadas com o modelo rígido de 2 graus de liberdade, possibilitando a verificação da eficiência de supressão de cargas de rajada, por meio da utilização do modelo com flaps flexíveis acoplados.

Keywords

Vibração aeroelástica Atenuadores de rajadas Cargas de rajada Simulação computadorizada Aeroelasticidade Engenharia aeronáutica