PG-EAM - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Aeronáutica e Mecânica
EN PT
Dissertação de Mestrado 2023

Análise computacional da influência de vibrações sobre a acurácia de tiro de armamento leve embarcado em helicópteros

Autor

Dante Ricardo Ambrosio

Orientador

Área de Concentração

Projeto Aeronáutico, Estruturas e Sistemas Aeroespaciais

Data de Defesa

18/12/2023

Número da Tese

79589

Resumo

Em diversas situações envolvendo ações de defesa ou de segurança pública, atiradores devem operar armamento estando embarcados em aeronaves, ficando, assim, sujeitos a vibrações mecânicas que ocorrem nestas aeronaves. Este é o caso, por exemplo, de operações realizadas a partir de helicópteros com fuzis de precisão. Estas armas executam um tiro por vez, de modo a não haver um regime de rajada de tiro. Nestas condições, a dispersão de tiro tende a ser comprometida pelas vibrações transmitidas pela aeronave ao armamento através do corpo do atirador e/ou de dispositivos de suporte. Neste contexto, o presente estudo trata do desenvolvimento de um procedimento de modelagem dinâmica de um sistema composto por armamento leve, do tipo fuzil de repetição, apoiado de duas diferentes formas: a) por meio de um suporte articulado instalado sobre o piso da aeronave. Esta forma é estudada como uma alternativa a ser possivelmente implementada visando melhoria ergonômica e diminuindo da dispersão de tiro; b) por meio de uma corda ancorada em dois pontos da estrutura da aeronave, sendo esta a forma mais comumente utilizada atualmente no Brasil. O estudo envolve duas etapas principais, a saber: 1ª) modelagem dinâmica do sistema aeronave-atirador-armamento pelo método dos elementos finitos, considerando, de forma simplificada, os componentes essenciais para consideração das interações entre estes três componentes. Para um dado regime de vibração apresentada pela subestrutura consistindo do piso da aeronave e dos pontos de ancoramento do sistema de suporte do armamento, o modelo permite obter o histórico de vibração tridimensional da extremidade do cano da arma, em termos de sua posição e velocidade; 2ª) modelagem da balística exterior, considerando um modelo simples de três graus de liberdade, que permite determinar a trajetória do projétil a partir das condições iniciais obtidas na primeira etapa. Após contextualização e exposição das motivações e objetivos, o estudo inicia-se pela descrição dos procedimentos de modelagem, seguida da definição de um caso de estudo tipicamente encontrado em situações de interesse prático. Na sequência, são apresentados resultados de várias simulações numéricas, considerando os dois tipos diferentes de suporte do armamento e diferentes condições de excitação, harmônicas e aleatórias. Nestas simulações é avaliada a influência de vários parâmetros, tais como frequência das vibrações, sobre a dispersão de tiro. O estudo realizado fornece ferramentas computacionais e orientações para avaliação futura da eficácia de dispositivos de amortecimento para fins de melhoria da acurácia do tiro.

Palavras-chave

Vibração Balística exterior Estruturas de aeronaves Helicópteros Método de elementos finitos Engenharia aeronáutica