ANÁLISE DE FLUTTER EM AERONAVES RÁDIO CONTROLADAS

Rodrigo Malikovsky Marquardt, Fabricio Antonio Egert, Jorge Luiz Rodrigues Marques

Resumo


A aeroelasticidade é a área de estudo que analisa os efeitos da interação de forças elásticas, aerodinâmicas e inerciais em um corpo sobre escoamento aerodinâmico. Dentro desta área, existe uma disciplina inteira dedicada a compreender e estudar os efeitos da estabilidade dinâmica aplicada a corpos aerodinâmicos. O principal efeito estudado nesta área é a condição de Flutter, que pode ser definida como a interação auto-excitada de dois ou mais modos de vibração de um sistema devidamente alterado e realimentado pelo escoamento de um fluído podendo, a certas velocidades (velocidade de Flutter), resultar no desenvolvimento de oscilações de amplitudes crescentes, prejudicando, assim, o desempenho e segurança de uma aeronave, através da falha crítica da estrutura da mesma. Por este motivo, existem normas regulamentadoras internacionais da aviação civil e militar (CS-VLA, FAR-PART 23) que definem parâmetros para a analise da condição de Flutter, ao quais as mesmas foram aplicadas, com as devidas proporções, a analise apresentada neste trabalho. O método utilizado para a obtenção da velocidade de Flutter para a aeronave desenvolvida pelo projeto, foi o método V-g, também conhecido como método K, com o apoio de softwares de análise em elementos finitos (Ansys e Femap NxNastran). Esta metodologia fundamenta-se na obtenção do diagrama V-g-f (velocidade, amortecimento e frequência), através da caracterização dos parâmetros estruturais da aeronave (distribuição de massa e rigidez torsional e flexional) e de parâmetros aerodinâmicos (distribuição de pressão) para o respectivo desenvolvimento de um modelo estrutural (viga) e aerodinâmico (placas) que acoplados (splines) em interações cíclicas dentro de condições de contorno preestabelecidas (ângulo de ataque, graus de liberdade e direção de escoamento) resultam em uma solução de auto-valor de frequência e amortecimento reduzidos. O presente trabalho tem como objetivo apresentar e abordar o estudo de Flutter realizado para o projeto aeroelástico da superfície sustentadora (asa) uma aeronave rádio controlada na categoria regular projetada e construída pelo projeto Kamikase, da Universidade de Santa Cruz do Sul, para a competição nacional Aerodesign SAE (Sociedade de Engenheiros da Mobilidade). Os resultados obtidos garantem que a 1ª velocidade de Flutter se encontra fora do envelope analisado para a aeronave, sendo este correspondente ao recomendado pela CS-VLA 629 (2)(b), garantindo assim o desempenho e segurança da aeronave para a execução da missão preestabelecida pelo regulamento da competição.

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