Análise aerodinâmica do perfil de asas interpolado desenvolvido pela equipe Tenpest AeroDesign

Resumo

A análise aerodinâmica de perfis de asa de aeromodelos é essencial para o desempenho das aeronaves, influenciando diretamente a eficiência de voo por meio da geometria da asa, que é um componente crucial para sustentar o avião durante o voo, segundo Anderson (2011). Os perfis das asas determinam a capacidade de sustentação, o arrasto aerodinâmico e a estabilidade do aeromodelo, de acordo com Santos, Patrício e Maia (2018). Neste contexto, este trabalho tem por objetivo analisar a eficiência aerodinâmica de um perfil interpolado para auxiliar a equipe Tenpest AeroDesign da Escola Politécnica de Pernambuco (POLI-UPE) na competição SAE Brasil AeroDesign. A metodologia utilizada envolveu, inicialmente, o uso da biblioteca online Airfoil Tools, uma plataforma online que disponibiliza vários perfis de asa de aeronaves para consulta. Em seguida, foi realizada a análise gráfica dos coeficientes de sustentação (Cl), arrasto (Cd) e momento de arfagem (Cm) em função da variação do ângulo de ataque (α) para dois perfis tradicionais, EPPLER 423 e SELIG 1223, além de um perfil otimizado denominado G2_026. As análises foram realizadas com o software XFLR5, que permitiu a simulação computacional dos perfis em 2D, reproduzindo efeitos semelhantes aos de um túnel de vento. Os resultados apresentaram as curvas Cl x Cd, Cl x α e Cl/Cd para cada perfil, evidenciando o desempenho aerodinâmico e possibilitando a comparação entre eles. O perfil G2_026 mostrou-se superior ao SELIG 1223 em termos da análise de ângulos de ataque negativos, mas inferior em ângulos positivos. Comparado ao EPPLER 423, o G2_026 apresentou um coeficiente de sustentação ligeiramente superior para α > 0. O G2_026, por sua vez, exibiu poucas desvantagens em ângulos negativos em relação ao EPPLER 423, mas oferece um coeficiente de arrasto mais baixo que o perfil SELIG 1223, beneficiando assim sua eficiência aerodinâmica. Para α > 0, os três perfis exibiram coeficientes de arrasto semelhantes. Em relação ao coeficiente de momento, o G2_026 apresentou menores valores na faixa de 0º a 15º, em comparação com o EPPLER 423, e valores ligeiramente maiores que o SELIG 1223. As análises no XFLR5 mostram que, para α > 0, o EPPLER 423 é superior aos outros dois perfis, embora a diferença seja mínima em relação ao G2_026. No entanto, na faixa de - 2,5º a 11º, o perfil G2_026 mostrou maior eficiência aerodinâmica em comparação com os demais. A competição de Aeromodelos da SAE BRASIL para a Classe Micro, categoria em que a Tenpest compete, leva em consideração as seguintes exigências: menor tempo de montagem, decolagem de uma plataforma de 4,2 metros e voo válido com a maior carga possível. Desta maneira, considerando que o coeficiente de sustentação máximo (Clmax) é importante para a competição, pôde-se concluir que o perfil G2_026, desenvolvido pela equipe da Tenpest, apresentou resultados promissores. Isto, tendo em vista as simulações computacionais realizadas neste estudo, que apresentou o maior coeficiente de sustentação entre os perfis estudados. Além disso, opera em uma faixa maior de ângulos de ataque e mantém a eficiência constante, tornando-se a opção mais versátil e viável, uma vez que possui uma faixa de eficiência maior em função do ângulo de ataque, quando comparado aos demais. No entanto, ainda serão necessários testes em túnel de vento para confirmar ou refutar esses resultados.