Controle de vibração em pás de rotor de helicóptero com pitch link superelástico de LMF NiTi
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/23383 |
Resumo: | Vibration problems in helicopters are a concern of manufacturers and users in the aeronautical industry. This issue represents a challenge, mainly in the vibration control and dynamic characterization because the vibration measurements are difficult to perform, especially on helicopter rotating parts. With smart materials, the industry seeks solutions that contribute to vibration reduction without generate a negative impact on weight and system complexity. This study design, produce and test a Shape Memory Alloy (SMA) device that replace the original pitch link of a helicopter rotor prototype in order to vibration reducing in the critical frequency employing hysteretic passive damping, without energy machine consumption. The study employs an indoor two-bladed helicopter prototype to perform the critical operation frequency identification in the original mechanism to stablish a reference condition. In sequence, the designed SMA pitch link device replaces the original pitch link in order to perform a comparative analysis of the dynamic response. After a battery of tests, in long-term experiments with closed and distalizing springs, the results demonstrate that the device exhibited the best response when employing closed springs. The results with the SMA device demonstrate a reduction in amplitudes vibration of about 2dB, reaching about 4dB in severe test conditions. In operational circumstances, this attenuation represents crew comfort increasing, performance improvement, and wear reduction of mechanical systems due to vibration. |
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Controle de vibração em pás de rotor de helicóptero com pitch link superelástico de LMF NiTiControle de vibraçõesLigas com memória de formaDinâmica de helicópterosDinâmica de rotoresPitch linkVibration controlShape memory alloysHelicopter dynamicsRotor dynamicsCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICAVibration problems in helicopters are a concern of manufacturers and users in the aeronautical industry. This issue represents a challenge, mainly in the vibration control and dynamic characterization because the vibration measurements are difficult to perform, especially on helicopter rotating parts. With smart materials, the industry seeks solutions that contribute to vibration reduction without generate a negative impact on weight and system complexity. This study design, produce and test a Shape Memory Alloy (SMA) device that replace the original pitch link of a helicopter rotor prototype in order to vibration reducing in the critical frequency employing hysteretic passive damping, without energy machine consumption. The study employs an indoor two-bladed helicopter prototype to perform the critical operation frequency identification in the original mechanism to stablish a reference condition. In sequence, the designed SMA pitch link device replaces the original pitch link in order to perform a comparative analysis of the dynamic response. After a battery of tests, in long-term experiments with closed and distalizing springs, the results demonstrate that the device exhibited the best response when employing closed springs. The results with the SMA device demonstrate a reduction in amplitudes vibration of about 2dB, reaching about 4dB in severe test conditions. In operational circumstances, this attenuation represents crew comfort increasing, performance improvement, and wear reduction of mechanical systems due to vibration.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESProblemas de vibração em helicópteros são uma preocupação de fabricantes e usuários da indústria aeronáutica. Esta questão representa um desafio, principalmente no controle de vibração e caracterização dinâmica, pois as medições de vibração são difíceis de serem realizadas, principalmente em partes rotativas de helicópteros. Com materiais inteligentes, a indústria busca soluções que contribuam para a redução da vibração sem gerar impacto negativo no peso e na complexidade do sistema. Este estudo projetou, produziu e testou um dispositivo de Liga com Memória de Forma (LMF) que substitui a haste rígida destinada à variação do ângulo de passo da hélice, denominada pitch link, em um protótipo de rotor de helicóptero para reduzir a vibração na frequência crítica do rotor empregando amortecimento passivo histérico, sem consumo de energia da máquina. O estudo emprega um protótipo de helicóptero de pequeno porte para uso em laboratório, com duas pás para realizar a identificação da frequência de operação crítica no mecanismo original para estabelecer uma condição de referência. Em sequência o dispositivo de LMF substituiu o dispositivo rígido para realizar uma análise comparativa da resposta dinâmica. Após uma bateria de testes, com ensaios de longa duração usando mini molas helicoidais LMF abertas e fechadas, os resultados demonstraram que o dispositivo apresentou o melhor desempenho com uso de molas helicoidais do tipo fechada. Os resultados com o dispositivo de LMF demonstraram redução nas amplitudes de vibração em cerca de 2dB, chegando a 4dB em condições de teste severas. Em condições de operação essa redução representaria aumento de conforto para tripulação, melhoria de performance da máquina e redução dos desgastes dos sistemas mecânicos, decorrente da vibração.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUFPBRodrigues, Marcelo Cavalcantihttp://lattes.cnpq.br/2140285341359128Silva, Antonio Almeidahttp://lattes.cnpq.br/8361717016612632Oliveira, Andersson Guimarães2022-07-11T16:49:35Z2022-03-282022-07-11T16:49:35Z2022-03-09info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/23383porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2022-08-09T12:49:28Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/23383Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2022-08-09T12:49:28Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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