ANÁLISE DO USO DE DISPOSITIVO HIPERSUSTENTADOR SLOT EM UMA AERONAVE PARA COMPETIÇÃO SAE BRASIL AERODEIGN

Rafaela Radunz Lazzari, Lara Justine da Silva, Fabricio Egert

Resumo


O Projeto AeroDesign tem como principal objetivo projetar e construir uma aeronave não tripulada e radiocontrolada, para participar da competição SAE Brasil AeroDesign, carregando a maior quantidade de carga paga possível dentro das restrições de projeto impostas pelo regulamento da competição. Quanto de carga uma aeronave consegue carregar está diretamente relacionada com a força de sustentação – força vertical com sentido de cima para baixo e principal responsável por fazer a aeronave voar – gerada por ela. Dispositivos hipersustentadores, como seu próprio nome diz, aumentam a força de sustentação da asa e são, por esse motivo, bastante estudados. Um tipo de dispositivo hipersustentador são os chamados slots. Eles nada mais são do que lacunas no perfil aerodinâmico – formato da seção transversal da asa – que se estendem pela envergadura, com a função de acelerar o ar que passa pela asa e evitar que ele se “descole” do perfil, permitindo que a aeronave voe em um maior ângulo de ataque – ângulo da asa em relação ao solo – e, consequentemente, com uma força de sustentação maior. Levando isso em consideração, definiu-se como o objetivo desse trabalho estudar e analisar a possibilidade do uso de slot na aeronave projetada esse ano pela equipe Kamikase para aumentar o peso máximo de decolagem. Para tal, foram realizadas pesquisas bibliográficas em livros conceituados na área de aeronáutica, websites e em relatórios do National Advisory Committee for Aeronautics (NACA). Posteriormente, simulações em CFD foram realizadas no software SolidWorks Simulation para comprovar a teoria e comparar a atuação das forças aerodinâmicas na asa e sua eficiência, com e sem slot. Para calcular a viscosidade turbulenta, aplicou-se o modelo de turbulência k-e – modelo semiempírico derivado da solução da equação exata de Navier-Stokes, cujas equações descrevem o escoamento de fluidos. Os resultados das análises em CFD divergiram do que era esperado baseado nas pesquisas bibliográficas feitas: ao invés de apresentar um aumento nas forças de sustentação e de arrasto – força horizontal de sentido oposto ao da tração gerada pela hélice da aeronave –, a asa com slot teve uma diminuição tanto na sustentação quanto no arrasto em relação com a asa sem slot. Os valores da eficiência da asa – força de sustentação sobre força de arrasto –, entretanto, foram dentro do esperado: da asa com slot é menor do que sem slot. Com esses resultados, a equipe decidiu por não utilizar slots na aeronave de 2016, já que não auxiliava a mesma em carregar mais carga.


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