PG-EAM - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Aeronáutica e Mecânica
EN PT
Dissertação de Mestrado PG-CTE 2017

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

Autor

Fabio Itamar de Carvalho

Orientador

Área de Concentração

Sistemas Espaciais, Ensaios e Lançamentos

Programa

Ciências e Tecnologias Espaciais

Data de Defesa

14/07/2017

Número da Tese

73459

Resumo

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.

Palavras-chave

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