Metodologia de escolha da orientação de compósitos laminados para maximizar a velocidade de flutter em uma asa

• Autor(a) principal: Vieira, Gustavo Andreas
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/150542
• topic: Engenharia mecânica; Aeroelastic tailoring; Flutter; Laminate composites

Na tentativa de se projetar asas mais eficientes objetivando a redução do consumo de combustível, o emprego de materiais compósitos aliado de altas razões de aspecto resultam em configurações bastante flexíveis. Estas asas flexíveis são comumente sujeitas a instabilidades aeroelásticas como o flutter, fenômeno de interesse neste trabalho. Flutter é caracterizado como uma ressonância aeroelástica causada pelo acoplamento entre modos de vibração da estrutura com o carregamento aerodinâmico. Para mitigar efeitos aeroelásticos indesejáveis, técnicas de otimização aeroelástica utilizam o controle da rigidez direcional, proporcionada pelo uso de materiais compósitos. Neste trabalho, portanto, apresenta-se o fenômeno de ressonância aeroelástica, bem como as equações que o governam, para direcionar o projeto do laminado da estrutura de uma asa realística para uma aeronave remotamente pilotada, ARP, de maneira a reduzir o risco de ocorrência de flutter. Para isto, é implementado um algoritmo para otimizar a orientação de diferentes laminados, considerando orientações constantes ou linearmente variáveis ao longo da envergadura. A estratégia é baseada na maximização da velocidade de ocorrência de flutter na estrutura. Por fim, são apresentados resultados para uma asa com perfil NACA0009 e razão de aspecto AR=9, onde se empregou o material carbono-epóxi unidirecional. Com a metodologia aqui proposta, foi possível verificar os efeitos aeroelásticos resultantes da variação de parâmetros de orientação e obteve-se as melhores orientações de laminado para a asa estudada. No entanto, não foi possível uma melhora na estabilidade estrutural através da orientação variável do laminado e, com isso, se discute a relevância na utilização deste design frente a métodos convencionais.