Cargas e aeroelasticidade em AeroDesign

Resumo

O projeto de aeronaves deve levar em conta os esforços e deformações na sua estrutura, decorrentes das cargas a que será submetida provocadas pelo próprio peso, carga a ser transportada e das cargas aerodinâmicas.  O objetivo deste trabalho é realizar uma análise desses esforços, calculando a intensidade dos mesmos na asa, estabilizadores e superfícies de controle, de uma aeronave não tripulada de pequeno porte destinada a participar da competição SAE Brasil de Aerodesign 2024. O estudo leva em conta também os fenômenos aeroelásticos tais como flutter, divergência e reversão de comandos, com a finalidade de prever instabilidades e melhorar a eficiência estrutural da aeronave. A metodologia utilizada envolveu a criação de diagramas V-n e de rajadas para verificar os limites estruturais e as velocidades de voos seguras, além da aplicação do método de aproximação de Schrenk para determinar a distribuição da sustentação na asa e no estabilizador horizontal. Com base nos carregamentos calculados, foram elaborados os diagramas de esforços cortantes, momentos fletores e momentos torsores determinando os seus valores máximos e suas localizações. Com a finalidade de validar os dados calculados, foram feitos ensaios para determinar o eixo elástico da asa, o principal elemento estrutural da aeronave. Foram também calculadas, para a asa e os estabilizadores as cargas nas superfícies de controle, assim como para a bequilha, considerando ângulos de deflexão máximos, com a finalidade de selecionar os servos motores. Dessa maneira, foram analisados os efeitos de rajadas e manobras bruscas nas estruturas da aeronave, fornecendo um envelope de voo seguro e identificando as margens de segurança necessárias para as diferentes condições operacionais. Os resultados encontrados mostram que os fatores de carga em rajadas e manobras forneceram um envelope de voo seguro, confirmando a robustez do dimensionamento estrutural. Nesse sentido, é possível afirmar que a aeronave está dimensionada para operar de forma segura dentro dos parâmetros estabelecidos, com previsões das instabilidades aeroelásticas, permitindo assim um nível de segurança estrutural adequado para a aeronave da Equipe Tenpest Aerodesign participar da competição SAE Brasil 2024.