Escalonamento aeroelástico de asas flexíveis : modelo de elementos finitos e aplicação de projeto ótimo
Author
Cynthia Ponciano Marques
Advisor
- Advisor Rafael Thiago Luiz Ferreira
Concentration Area
Projeto Aeronáutico, Estruturas e Sistemas Aeroespaciais
Defense Date
11/08/2022
Thesis Number
78700
Abstract
É um objetivo da indústria aeronáutica a minimização do consumo de combustível das aeronaves de modo a reduzir os custos e impacto ambiental associados à sua operação. Dado que o consumo de combustível possui relação direta com o desempenho aerodinâmico, torna-se importante que se busque, durante o projeto de uma aeronave, um ótimo desempenho aerodinâmico. Dentre os fatores contribuintes para a melhora aerodinâmica de uma aeronave, destaca-se o uso de asas mais alongadas. Entende-se que o aumento do alongamento das asas reduz o arrasto induzido, assim como também gera maior flexibilidade estrutural afetando o comportamento dinâmico, e, portanto, torna necessário um aprofundamento nos estudos aeroelásticos de aviões com asas de alto alongamento. Aeroelasticidade é o estudo dos fenômenos resultantes da interação entre forças aerodinâmicas, elásticas e inerciais atuando em um corpo em movimento no ar. No presente trabalho é aplicado o processo de otimização pelo método de recozimento simulado para o escalonamento aeroelástico de um modelo de ensaio em túnel de vento baseando-se na geometria da asa flexível do veículo aéreo não tripulado denominado X-HALE. Para isso, a superfície sustentadora analisada será representada em um modelo de elementos finitos para execução de análise modal, reduzido em uma escala de 2:5, e otimizado através de recozimento simulado. Busca-se representar as mesmas propriedades aeroelásticas do modelo em escala real, seguindo as restrições de um processo de fabricação em manufatura aditiva através do método de fabricação com filamento fundido e as limitações dos túneis de vento disponíveis. A aplicação do processo de otimização através do método de recozimento simulado demonstrou possuir codificação relativamente simplificada e bons resultados em termos dos parâmetros necessários de similaridade aeroelástica, nos domínios definidos para as variáveis do projeto. Os resultados mostraram-se dependentes das definições das regiões e elementos de projeto e suas variáveis associadas. A metodologia de otimização implementada mostrou-se adequada em vista das boas características de convergência dos resultados com o algoritmo escolhido.
