ELABORAÇÃO DE ESTUDOS E ENSAIOS PARA A DEFINIÇÃO DO CONJUNTO MOTOPROPULSOR

Resumo

O conjunto motopropulsor é responsável por fornecer tração para que a aeronave saia de repouso, decole e realize a missão conforme o regulamento imposto pela comissão organizadora da competição de Aerodesign (SAE Brasil). São três os componentes que constituem o conjunto motopropulsor: o motor, a bateria e a hélice. A escolha desses dispositivos é muito importante, pois, eles irão garantir que a aeronave tenha desempenho de acordo com os desafios encontrados durante o percurso. O principal objetivo é realizar ensaios em túnel de vento, sob condições controladas com aquisição de dados e analisar qual motor, bateria e hélice fornece melhor desempenho de acordo com as exigências da aeronave. Para a escolha do motor, foi utilizado um software em VBA que possibilitou analisar diversos modelos de motores levantados pela equipe e selecionar conforme requisitos pré-estabelecidos. Nele foi definido que os modelos selecionados para os ensaios devem fornecer tração teórica superior a 1 Kgf e com peso inferior a 150 g e então escolher aquele que forneça uma melhor relação de tração/peso. Após a escolha do motor, foram realizados testes para escolher um pack de baterias, sabendo que é o componente mais pesado. Com isso, é fundamental dimensionar de forma correta para suportar a demanda de corrente do motor, além de fornecer autonomia necessária para realizar a missão e uma possível arremetida do piloto, agregando o mínimo de peso. Para os ensaios, foram selecionados três modelos de bateria, conforme disponibilidade do mercado. Os testes foram realizados em túnel de vento com motor e hélice de acordo com indicações do fabricante, variando a velocidade do vento e a aceleração do motor de acordo com os dados adquiridos em voos anteriores com histórico de dados do GPS e leitura do sinal do rádio. Foram realizados dois tipos de ensaios em um período de 100 segundos. O primeiro foi alterando a velocidade do ar e a aceleração do motor; no segundo teste foi utilizada a aceleração máxima do motor em todo o circuito, simulando o pior caso. O monitoramento da bateria e da aceleração do motor foi feita com o auxílio da plataforma Arduino, a leitura da velocidade do ar foi realizada por um software comercial instalado no túnel de vento. Com o motor e o pack de baterias selecionados, foram realizados cálculos de tração teórica disponível em Santa Cruz do Sul e São José dos Campos para determinar quais as hélices devem ser testadas na prática. Com as hélices pré-selecionadas, realizou-se um teste estático (sem ar) em conjunto com o motor e com a bateria para verificar a tração gerada por cada hélice, além de realizar o monitoramento de corrente drenada pelo motor e a queda de tensão, a tração fornecida foi lida por uma célula de carga instalada no túnel de vento. Conforme os resultados obtidos, foram selecionados as 4 melhores hélices para serem testadas dinamicamente (com ar). Sabendo da diferença de desempenho das hélices entre os ensaios estáticos e dinâmicos, é possível analisar a hélice que se adapta melhor ao conjunto propulsor, portanto são realizados testes de tração dinâmica, a fim de obter a perda de tração em função do aumento de velocidade do ar, selecionando a hélice que apresenta o melhor resultado. Os ensaios se mostraram essenciais ao andamento do projeto, pois, com eles, foi possível verificar qual a bateria garante autonomia para a missão da aeronave, além de verificar qual a hélice apresenta a melhor tração de acordo com o motor escolhido.