Projeto do Trem de Pouso em Uma Aeronave Não Tripulada

Resumo

O projeto de uma aeronave exige que sejam feitas várias análises visando obter elevada eficiência estrutural para transportar o máximo possível de carga útil (carga paga). Dentre os vários componentes mecânicos da aeronave, destaca-se o trem de pouso que possui as funções de dissipar energia de impacto durante o pouso, de prover os meios de manobra da aeronave em solo, além de apresentar uma combinação adequada entre fator de amortecimento e mínima deformação quando submetido ao carregamento máximo (SILVA JR, 2004). Este trabalho apresenta o projeto estrutural do trem de pouso de uma aeronave não tripulada, destinada à competição da SAE Brasil de Aerodesign, consistindo na escolha dos materiais e os respectivos processos de fabricação, passando pela definição da geometria e, utilizando o método de elementos finitos, calcular as dimensões necessárias e, por meio de ensaios mecânicos encontrar as características mecânicas do material e validar o modelo. A pesquisa e aplicação de materiais têm grande importância em uma equipe de aerodesign, uma vez que o objetivo do projeto é construir uma aeronave leve e que resista aos esforços a que é submetida. Dessa forma, os materiais utilizados foram a espuma de PVC (um material rígido de baixa densidade) e fibra de carbono, laminados à vácuo em forma de sanduíche, formando um compósito de baixa densidade, de rigidez desejada e baixo custo. Segundo Daniel (1994), um compósito híbrido tem como objetivo combinar as melhores propriedades de dois ou mais materiais. Nesse caso, buscando atender os objetivos da competição, a partir da melhor relação densidade/resistência ou resistência/peso, o emprego da espuma de PVC com a fibra de carbono permitiu obter uma aeronave mais leve, resistente e competitiva que as de anos anteriores. Para obtenção da resistência à flexão do compósito, principal tensão sofrida pelo componente, foi realizado um ensaio de flexão, de acordo com a norma ASTM D790-17, cujos dados alimentaram o software ANSYS, utilizado para a modelagem gráfica e cálculo estrutural do trem de pouso. Com o protótipo construído, realizou-se o Drop Test, um ensaio que tem por objetivo analisar o trem de pouso em situação real de pouso da aeronave submetida a carga máxima de projeto, com parâmetros determinados pela norma FAR, Part 23 (FAR, 2003). Este estudo permitiu a construção de um trem de pouso para uma aeronave não tripulada, com resistência e rigidez necessárias, quando submetido a esforços e cargas, atendendo aos requisitos da equipe TENPEST, da POLI-UPE, para participar da competição nacional SAE Brasil Aerodesign no ano de 2019.