APLICAÇÃO DE SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS EM AERONAVES RÁDIO CONTROLADAS

Resumo

A aeroelasticidade é a área que estuda as consequências da interação simultânea de forças elásticas, aerodinâmicas e inerciais em um corpo. Dentro da aeroelasticidade existe uma disciplina inteira dedicada somente para compreender e estudar os efeitos das forças dinâmicas aplicadas em corpos aerodinâmicos. Um desses efeitos é a vibração que pode ser definida como a oscilação de um corpo em torno de uma posição referencial. O registro de diversos casos de problemas de vibração em estruturas submetidas a esses esforços dinâmicos, como a redução da vida útil estrutural de componentes, problemas relativos ao controle e até falhas estruturais, evidencia a importância de considerar tal efeito no projeto estrutural de componentes, principalmente o de aeronaves. O principal parâmetro utilizado para avaliar a integridade estrutural de um corpo submetido a uma vibração é sua frequência natural que é determinada por sua geometria (modulo de elasticidade) e composição (densidade). Com a finalidade de se analisar as frequências naturais de uma estrutura são necessárias simulações computacionais, principalmente para corpos com geometrias complexas. Ainda que a simplificação de geometrias complexas seja importante para a obtenção de resultados confiáveis. Outro fator significativo para atingir este objetivo é o desenvolvimento de uma malha de análise que represente de forma confiável e rigorosa a geometria original analisada e que tenha uma quantidade adequada de elementos otimizando os cálculos e consequentemente o tempo de processamento do software.  O presente trabalho tem como objetivo quantificar, abordar e analisar os dados, como frequências naturais, modos (torção e flexão) e deformações, adquiridos através de analises computacionais de peças aerodinâmicas e estruturais de aeronaves (asa, empenagem e fuselagem) realizadas no software ANSYS Workbench. Estas analises foram utilizadas para o projeto aerodinâmico de duas aeronaves rádio controladas, nas categorias regular e micro, projetadas e construídas pelo projeto Kamikase da Unisc para a competição nacional Aerodesign SAE (Sociedade de Engenheiros da Mobilidade). Os resultados obtidos, que apesar de não confirmarem o colapso da estrutura caso a frequência de excitação coincida com a frequência natural da estrutural, possibilitaram uma otimização do projeto estrutural que levou a concepção de uma aeronave considerando as deformações excessivas devido as forças dinâmicas presente no voo que através da alteração das superfícies sustentadoras podem levar a queda da aeronave e sucessivamente ao fracasso da missão.