Aplicação de uma metodologia para a realização da análise da dinâmica de uma aeronave flexível a partir de dados de ensaios em voo
Autor
Guilherme Soares e Silva
Orientador
- Orientador Flávio Luiz Cardoso Ribeiro
Área de Concentração
Projeto Aeronáutico, Estruturas e Sistemas Aeroespaciais
Data de Defesa
12/07/2021
Número da Tese
77935
Resumo
A exploração da flexibilidade nas asas das aeronaves tem surgido como solução de problemas ambientais e como oportunidade de conquista de mercado pelos fabricantes. Isto acontece porque o aumento do alongamento da asa que melhora a eficiência aerodinâmica, juntamente com a utilização de materiais compósitos e a otimização estrutural, fazem com que haja aumento da flexibilidade estrutural visando a redução de emissões e consumo de combustível. Porém, ainda há dificuldades de se produzir modelos de dinâmica de voo de aeronaves muito flexíveis que possam ser usados com confiança durante as fases de criação de um produto, isto exige que na fase de desenvolvimento da aeronave tenham que ser realizados uma quantidade de ensaios em voo que inviabilizam o surgimento de um avião muito flexível. Atendendo a isto, pesquisa tem surgido para que estes modelos sejam representativos. Dada a necessidade de validação destas estimativas em condições próximas da de voo e do risco associado a execução de um voo em aeronaves que podem ter modos estruturais acoplados aos de corpo rígido, estudos nesta área tem usado de veículos em escala para que os fenômenos em uma condição próxima do voo real sejam analisados. Dentro desta filosofia, surge no grupo de Física do Voo do Laboratório de Novos Conceitos em Aeronáutica do Instituto Tecnológico de Aeronáutica as atividades em torno da aeronave X-HALE, protótipo de avião muito flexível de baixo custo para voo em escala desenvolvido pela Universidade de Michigan e que é usado para a análise de dinâmicas de voo e técnicas de controle no grupo do ITA. Assim, com intenção de avaliar o modelo de dinâmica de voo da aeronave X-HALE, foram planejadas campanhas de ensaio para estudo dos modos de corpo rígido e flexível do veículo. Porém, dada a necessidade de operação da aeronave através de equipamentos de baixo custo e sem certificação aeronáutica, foi necessário aplicar um processo de avaliação da aeronave e seus instrumentos em solo e em voo que permitissem que a comparação com o modelo da dinâmica proposta fosse realizado sem vícios. Então, foram sugeridos testes em solo e em voo em componentes e sistemas do X-HALE que podem identificar erros sistemáticos e compreender a dinâmica dos sensores para que modos de corpo rígido e flexível sejam medidos e comparados com a previsão teórica dada pela dinâmica de voo. Neste estudo foram projetadas entradas de excitação que permitem que os modos estudados sofram a menor interferências possível de condições atmosféricas.
