PG-EAM - Graduate Program in Aeronautical and Mechanical Engineering
PT EN
Master's Dissertation 2023

Estudo do comportamento da dinâmica de voo de um VANT flexível

Author

Thiago Rosado de Paula

Concentration Area

Projeto Aeronáutico, Estruturas e Sistemas Aeroespaciais

Defense Date

06/12/2023

Thesis Number

79595

Abstract

O efeito da flexibilidade em aeronaves apresentam ônus e bônus, em especial quando forças aerodinâmicas aumentam devido às deformações por emergirem os efeitos aeroelásticos. A partir da melhor compreensão da aeroelasticidade, foi possível obter modelos cada vez mais sofisticados à medida que o poder computacional aumentou. No ramo da identificação de sistemas, há diversos trabalhos sobre a identificação de aeronaves rígidas, entretanto, para aeronaves flexíveis, as técnicas estão ganhando mais confiabilidade nas últimas décadas. Com base nisso, o objetivo deste trabalho é o estudo do comportamento da dinâmica de uma aeronave remotamente pilotada de asa flexível através da modelagem e simulação da dinâmica de voo e a identificação dos parâmetros com dados de voo. Para a modelagem da dinâmica de voo, desenvolveram-se as equações do movimento baseados no princípio de Hamilton. As equações foram reduzidas utilizando as restrições impostas pelos eixos médios, de tal forma que foi possível separar as equações do movimento de corpo rígido e flexível. Para os cálculos das cargas aerodinâmicas, utilizou-se do método Vortex-Lattice, o qual foi utilizado de base para gerar matrizes de correção durante o processo de identificação. Foi utilizada a aeronave EOLO, do Laboratório de Sistemas Aeronáuticos, para as simulações computacionais e também os ensaios em voo. Para a modelagem, inicialmente, gerou-se o modelo estrutural da aeronave e se realizou a correlação com os dados do Ground Vibration Test através do processo de sensibilidade das variáveis em estudo do modelo estrutural. Foram obtidos resultados satisfatórios para a diferença de frequência natural e as formas modais dos primeiros modos de vibração. Utilizando o modelo estrutural e o modelo aerodinâmico, foi possível verificar os modos dinâmicos de voo do EOLO e projetar as manobras para serem executadas em voo. Foram executados alguns voos considerando as manobras projetadas no intuito de adquirir dados para a identificação. Para a identificação, foi realizado, primeiramente, a reconstrução dos dados de voo, utilizando o Output-Error Method no domínio do tempo. Além disso, identificou-se o arrasto parasita e os polinômios para corrigir as matrizes do VLM. A parir da validação dos dados, viu-se que, para algumas variáveis, o método proposto conseguiu resultados satisfatórios. Baseado na modelagem e na identificação, notou-se que é benéfico obter matrizes de correção durante a identificação para observar o comportamento da aeronave em relação às cargas descritas no espaço, como cargas de rajadas.

Keywords

Dinâmica E Aeronaves Aeroelasticidade Forças aerodinâmicas Asas flexíveis Ensaios em voo Controle de voo Engenharia aeronáutica