METODOLOGIA PARA DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL DE ASA COM TREM DE POUSO ACOPLADO PARA AERONAVE RADIOCONTROLADA

Leonardo Mendes Ribeiro Machado, Tarcísio Reolon Gelaim, Jonas Müller Rocha, Fabricio antônio Egert, Jorge Luiz Rodrigues Marques

Resumo


O dimensionamento estrutural da aeronave cargueira radiocontrolada PK-16 foi realizado visando projetar uma estrutura leve e resistente, escolhendo a configuração que gerou maior pontuação, a partir da análise das restrições dimensionais estabelecidas pela comissão técnica da competição estudantil Aerodesign Brasil, organizada pela Sociedade dos Engenheiros da Mobilidade (SAE), a restrição dimensional deste ano é um hangar em cone (2,5 metros de diâmetro e 0,75 metros de altura), no qual a aeronave deve caber na posição de repouso. A subestrutura abordada pelo o estudo em específico, a longarina da asa, é responsável por resistir aos esforços gerados pelas forças aerodinâmicas em voo, e em específico neste ano, também as cargas provenientes do pouso, pois conta com uma configuração asa baixa com o trem de aterragem da aeronave fixado diretamente a longarina. O objetivo do estudo é detalhar toda a metodologia utilizada para o dimensionamento da estrutura, ressaltando os estudos conceituais, a lógica de cálculo aplicada e as medidas adotadas para redução de peso estrutural. O primeiro passo para o dimensionamento estrutural da asa para a aeronave deste ano, foi a escolha do conceito de asa adotado pela equipe, que levou a escolha de uma aeronave com asa baixa, com o trem de pouso principal da aeronave diretamente alocado na longarina da aeronave, reduzindo ao máximo a distância da asa em relação ao solo, proporcionando maior envergadura e, por consequência, maior capacidade de gerar sustentação. Porém, esta configuração acaba direcionando as cargas de pouso diretamente para a longarina, o que nos levou a estudar onde e quais seriam os tipos de falha estrutural que poderiam ocorrer com a nova relação de distribuição das cargas, chegando a um elevado momento torsor na raiz da longarina. Para resolver o problema foram realizados estudos conceituais para definir o melhor perfil geométrico para a viga da longarina para o tipo de esforço. Após a análise, considerou-se para o dimensionamento uma viga engastada e seção de meia asa, realizando o dimensionamento tanto para flexão como para torção, considerando os casos mais críticos, validando-os com ensaios estruturais. Para o dimensionamento a flexão, a sustentação da asa foi dívida em seções pelo método de aproximação de Stender sendo calculada a altura necessária para cada seção da longarina, sendo considerado também o segundo caso no qual o momento fletor ocorre devido às cargas de pouso no trem de aterragem. Para o dimensionamento a torção foram considerados tanto os momentos na aterragem como os provenientes das forças aerodinâmicas em voo. Além do dimensionamento focado na retirada de material desnecessário, foram feitos estudos com relação à melhor distribuição de área vasada das nervuras da asa, bem como a retirada de reforços estruturais desnecessários, levando a uma estrutura 10% mais leve se comparada a não otimizada, apta para voo e dentro das exigências dimensionais, tornando notável a importância da análise conceitual no desenvolvimento de uma estrutura, de modo a gerar como resultado uma estrutura com alta eficiência estrutural.


Apontamentos

  • Não há apontamentos.