Análise do Fenômeno de Flutter em Uma Aeronave Não Tripulada

Resumo

A estrutura de uma aeronave por ser um corpo flexível, sofre deformações que podem levar a alterações na sua aerodinâmica. Estas alterações aerodinâmicas, em função da deformação estrutural, é o que caracteriza o comportamento aeroelástico. Aeroelasticidade é um ramo da Engenharia Aeroespacial, que estuda as interações das forças de inércia, elásticas e aerodinâmicas agindo, simultaneamente, na estrutura de um corpo. Essas forças são as responsáveis pelas deformações por flexão, torção ou pela combinação destas. Esses efeitos podem alterar bastante os requisitos do projeto aerodinâmico da aeronave, interferindo nas áreas de desempenho, estruturas, cargas, estabilidade e controle de vôo (DOWELL, 2005). Portanto, sem um controle metodológico, este processo pode causar fenômenos físicos de instabilidade catastróficas, tais como: flutter, divergência, redistribuição de cargas, reversão de comandos, cargas de rajadas e buffeting (DOWELL, 2005). Este trabalho apresenta a análise de flutter na asa de uma aeronave não tripulada, com a finalidade de evitar este fenômeno.  O flutter é um fenômeno aeroelástico dinâmico, ou seja, trata-se de dois ou mais modos de vibração, auto-exitados, de um sistema, devidamente alterada e realimentada pelo escoamento de um fluido. Pode vir a causar oscilações de amplitude que crescem exponencialmente levando a estrutura à falha (Hodges, 2011). Para tanto, utilizou-se a metodologia apresentada por Hodges (2011), a qual leva em conta os cálculos dos momentos, como o torsor e o de inércia, considerando a teoria do fluxo constante (uma condição na qual as propriedades do fluido, em cada ponto do sistema, não mudam com o tempo). Considerou-se também, as recomendações da norma JAR VLA (1972), utilizada para fins de comparações, por ser um método que, apesar de não considerar o momento de inércia, calcula uma velocidade mínima para que ocorra o flutter. Ensaios foram realizados para determinar as propriedades mecânicas do material estrutural, necessários para a análise. Este estudo permitiu que fosse previsto no projeto de uma aeronave não tripulada o fenômeno do flutter, a fim de atender aos requisitos do protótipo para a competição nacional SAE Brasil AeroDesign, da equipe TENPEST, da POLI-UPE.