SIMULAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE DIFERENTES CONFIGURAÇÕES DE ENDPLATES

Resumo

O principal objetivo do Projeto AeroDesign, do qual faz parte a Equipe Kamikase, é o projeto, construção e validação de uma aeronave não tripulada, radiocontrolada, para a participação da Competição SAE BRASIL AeroDesign que ocorre anualmente. A pontuação obtida pela equipe durante as competições de voo varia de acordo com a carga paga da aeronave – quanto mais carga, maior a pontuação. Para tal, é indispensável que o avião possua uma excelente eficiência aerodinâmica. Um método utilizado para melhorá-la é por meio do uso de dispositivos de ponta de asa conhecidos como endplates – placas planas fixadas nas pontas das asas. Eles diminuem os vórtices, gerados pela diferença de pressão entre as partes de baixo (maior pressão) e de cima (menor pressão) das asas. Isso reduz, consequentemente, o arrasto induzido da asa. Arrasto é uma força aerodinâmica, com direção e sentido contrários à tração gerada pelo conjunto motopropulsor. Em outras palavras, ele reduz a velocidade da aeronave, “freando-a”, o que diminui a sua capacidade de carga. O arrasto induzido ocorre quando há uma mudança no fluxo de escoamento da asa, que modifica a diferença de pressão desta. Levando isso em consideração, torna-se importante o estudo de um dispositivo como endplates. Como poucas bibliografias no campo da aeronáutica abordam como projetar e posicionar os endplates em uma asa, decidiu-se por encontrar a configuração e posição ideais de um endplate para um determinado perfil aerodinâmico – formato da seção transversal da asa – por meio de simulação computacional. Para tanto, realizaram-se simulações computacionais fluidodinâmicas, no software SolidWorks ®, em uma asa, cuja geometria e perfil aerodinâmico foram mantidos os mesmos em todos os testes. Essa asa foi simulada sem e com endplate, este último variando entre quatro posicionamentos – na frente em cima, na frente em baixo, atrás em cima e atrás em baixo. A geometria da aeronave baseou-se nas medidas de asas utilizadas pelo projeto nos anos anteriores, assim como o perfil que foi um criado pela equipe. A malha computacional utilizada nas simulações foi uma de tamanho médio, com menor tempo de simulação do que malhas refinadas, mas com maior qualidade nos resultados do que de malhas grossas. Os resultados obtidos nas simulações mostraram que o posicionamento de endplates na parte de trás ou embaixo geram as maiores diminuições da força de arrasto dentre as configurações testadas, possuindo, por essa razão, as melhores eficiências.