Soluções aerodinâmicas para atender as exigências do regulamento SAE-Brasil Aerodesign-2022

Resumo

O novo regulamento SAE-Brasil para a competição de 2022 impôs novas condições para o desenvolvimento de um projeto de aerodesign da classe micro. O grande desafio encontrado para o voo da aeronave está em sua pista de decolagem, que sofreu uma redução de 91,6 %, passando de 50 m para apenas 4,2 m. De modo a atender este novo padrão de exigência, e dadas as limitações encontradas para redução de peso e melhorar o desempenho do conjunto motopropulsor, foi necessário o desenvolvimento de um projeto aerodinâmico robusto, capaz de garantir o sucesso da operação do protótipo. O ponto inicial para o desenvolvimento do conceito aerodinâmico é a concepção do perfil que será utilizado na asa. Para atender as especificações deste projeto é necessário um perfil com alto coeficiente de sustentação (Cl), alta razão entre os coeficientes de sustentação e arrasto parasita (Cl/Cd) e valores controlados para o coeficiente de momento gerado (Cm) (MIRANDA, 2014). Este trabalho apresenta o processo de desenvolvimento de um perfil, através de interpolações de modelos extraídos da plataforma http://airfoiltools.com com o auxílio do software XFRL5. Os resultados obtidos foram avaliados de modo a encontrar o perfil com o maior equilíbrio entre os diferentes fatores citados. Uma vez que o perfil foi definido, iniciou-se o desenvolvimento da asa. Dadas as limitações impostas pelo regulamento, faz-se necessário uma asa com elevados valores de área (S) e coeficiente de sustentação (CL), de modo a fornecer esforço de sustentação suficiente para a decolagem (MIRANDA, 2014). Este trabalho detalha a escolha de uma geometria de asa que apresente resultados satisfatórios da relação S x CLMáx (Coeficiente máximo de sustentação) e baixos coeficientes de arrasto induzido (CDI). Para obter o resultado desejado, se fez essencial um formato que possuísse alta razão de aspecto, de modo a reduzir o CDI (MIRANDA, 2014). Como a grande responsável por garantir a decolagem da aeronave, a asa, o projeto aerodinâmico se voltou para a melhoria da eficiência. Entendendo que a asa é o maior colaborador do arrasto parasita (GUDMUNDSSON 2013), e que esta teve suas dimensões elevadas para atender os requisitos de voo, o estudo voltou-se para outras fontes do arrasto parasita, notadamente a fuselagem. Portanto, fez-se o estudo de perfilamento da fuselagem, de modo deixá-la com características próximas às superfícies mais aerodinâmicas da aeronave, como a própria asa e os estabilizadores. Com todas as superfícies definidas, foi feito o cálculo da curva polar de arrasto, que detalha a evolução do comportamento do CD à medida que a aeronave adquire sustentação (GUDMUNDSSON 2013). Este estudo permitiu adequar o projeto da equipe TENPEST, da POLI-UPE, ao regulamento da SAE em 2022, resultando em um protótipo competitivo.