Otimização aeroelástica e análise de desempenho de uma aeronave híbrida utilizando múltiplas superfícies de controle
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFU |
Texto Completo: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37541 http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.115 |
Resumo: | This work investigates the use of multiple control surfaces (MSC) in the trailing edge of a wing to alleviate flight loads and to improve cruise efficiency in the development of general aircraft design. The proposed procedure is based on the use of the aerodynamic Doublet Lattice model, implemented in Nastran, applying the decambering technique to insert the airfoil characteristics. The benefits quantification of the use of MSC is obtained comparing the optimal solutions with a baseline configuration sized considering metallic components and without MSC actuation. In this context, four configurations are proposed: i) metallic wing without MSC actuation (baseline); ii) metallic wing with MSC actuation; iii) composite wing without MSC actuation; iv) composite wing considering MSC actuation. After carrying out structural optimizations for mass reduction and aerodynamic optimizations to improve the lift-drag ratio, the impact of both gains on the aircraft’s cruise flight performance was evaluated. The results indicated an incremental benefit in terms of mass savings, increased maximum range and increased payload. |
id |
UFU_8ef581b8109872bf7dbcf21d963263cf |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:repositorio.ufu.br:123456789/37541 |
network_acronym_str |
UFU |
network_name_str |
Repositório Institucional da UFU |
repository_id_str |
|
spelling |
Otimização aeroelástica e análise de desempenho de uma aeronave híbrida utilizando múltiplas superfícies de controleAeroelastic optimization and performance analysis of a hybrid-electric aircraft using multiple control surfacesMúltiplas superfícies de controleMultiple control surfacesAeroelasticidadeAeroelasticityCargasFlight loadsEficiência AerodinâmicaAerodynamic efficiencyDesempenho de CruzeiroFlight performanceCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA AEROESPACIAL::ESTRUTURAS AEROESPACIAIS::AEROELASTICIDADEEngenharia mecânicaAeroelasticidadeAeronaves - AerodinâmicaThis work investigates the use of multiple control surfaces (MSC) in the trailing edge of a wing to alleviate flight loads and to improve cruise efficiency in the development of general aircraft design. The proposed procedure is based on the use of the aerodynamic Doublet Lattice model, implemented in Nastran, applying the decambering technique to insert the airfoil characteristics. The benefits quantification of the use of MSC is obtained comparing the optimal solutions with a baseline configuration sized considering metallic components and without MSC actuation. In this context, four configurations are proposed: i) metallic wing without MSC actuation (baseline); ii) metallic wing with MSC actuation; iii) composite wing without MSC actuation; iv) composite wing considering MSC actuation. After carrying out structural optimizations for mass reduction and aerodynamic optimizations to improve the lift-drag ratio, the impact of both gains on the aircraft’s cruise flight performance was evaluated. The results indicated an incremental benefit in terms of mass savings, increased maximum range and increased payload.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorDissertação (Mestrado)Este trabalho investiga a utilização de múltiplas superfícies de controle, distribuídas ao longo de todo bordo de fuga de uma asa, para aliviar as cargas de voo e melhorar a eficiência de cruzeiro no desenvolvimento do projeto geral de aeronaves. O procedimento proposto é baseado no uso do modelo aerodinâmico Doublet Lattice (DLM), implementado no Nastran, aplicando a técnica do Decambering para inserir as características do aerofólio. A quantificação dos benefícios da utilização das múltiplas superfícies é obtida comparando as soluções ideais com a configuração original de projeto, sendo a asa confeccionada totalmente com materiais metálicos e sem atuação das múltiplas superfícies. Nesse contexto, quatro configurações são propostas: i) original de projeto; ii) asa metálica com acionamento das múltiplas superfícies; iii) asa de fibra de carbono laminada sem atuação das múltiplas superfícies; iv) e asa de fibra de carbono laminada considerando a atuação dos controles. Após a realização de otimizações estruturais para redução de massa e otimizações aerodinâmicas para melhorar a razão sustentação-arrasto, foi avaliado o impacto de ambos os ganhos no desempenho de cruzeiro da aeronave. Os resultados indicaram um benefício incremental em termos de economia de massa, aumento do alcance máximo e aumento de carga paga.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Engenharia MecânicaGuimarães, Thiago Augusto Machadohttp://lattes.cnpq.br/0859338195145281Sanches, Leonardohttp://lattes.cnpq.br/6978425622746671Marques, Flávio Donizetihttp://lattes.cnpq.br/3472380849050157Castro Neto, Roberto Martins de2023-03-15T19:44:01Z2023-03-15T19:44:01Z2020-02-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfCASTRO NETO, Roberto Martins de. Otimização aeroelástica e análise de desempenho de uma aeronave híbrida utilizando múltiplas superfícies de controle. 2020. 93 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.115https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37541http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.115porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2023-03-16T06:22:44Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/37541Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2023-03-16T06:22:44Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false |
dc.title.none.fl_str_mv |
Otimização aeroelástica e análise de desempenho de uma aeronave híbrida utilizando múltiplas superfícies de controle Aeroelastic optimization and performance analysis of a hybrid-electric aircraft using multiple control surfaces |
title |
Otimização aeroelástica e análise de desempenho de uma aeronave híbrida utilizando múltiplas superfícies de controle |
spellingShingle |
Otimização aeroelástica e análise de desempenho de uma aeronave híbrida utilizando múltiplas superfícies de controle Castro Neto, Roberto Martins de Múltiplas superfícies de controle Multiple control surfaces Aeroelasticidade Aeroelasticity Cargas Flight loads Eficiência Aerodinâmica Aerodynamic efficiency Desempenho de Cruzeiro Flight performance CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA AEROESPACIAL::ESTRUTURAS AEROESPACIAIS::AEROELASTICIDADE Engenharia mecânica Aeroelasticidade Aeronaves - Aerodinâmica |
title_short |
Otimização aeroelástica e análise de desempenho de uma aeronave híbrida utilizando múltiplas superfícies de controle |
title_full |
Otimização aeroelástica e análise de desempenho de uma aeronave híbrida utilizando múltiplas superfícies de controle |
title_fullStr |
Otimização aeroelástica e análise de desempenho de uma aeronave híbrida utilizando múltiplas superfícies de controle |
title_full_unstemmed |
Otimização aeroelástica e análise de desempenho de uma aeronave híbrida utilizando múltiplas superfícies de controle |
title_sort |
Otimização aeroelástica e análise de desempenho de uma aeronave híbrida utilizando múltiplas superfícies de controle |
author |
Castro Neto, Roberto Martins de |
author_facet |
Castro Neto, Roberto Martins de |
author_role |
author |
dc.contributor.none.fl_str_mv |
Guimarães, Thiago Augusto Machado http://lattes.cnpq.br/0859338195145281 Sanches, Leonardo http://lattes.cnpq.br/6978425622746671 Marques, Flávio Donizeti http://lattes.cnpq.br/3472380849050157 |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Castro Neto, Roberto Martins de |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Múltiplas superfícies de controle Multiple control surfaces Aeroelasticidade Aeroelasticity Cargas Flight loads Eficiência Aerodinâmica Aerodynamic efficiency Desempenho de Cruzeiro Flight performance CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA AEROESPACIAL::ESTRUTURAS AEROESPACIAIS::AEROELASTICIDADE Engenharia mecânica Aeroelasticidade Aeronaves - Aerodinâmica |
topic |
Múltiplas superfícies de controle Multiple control surfaces Aeroelasticidade Aeroelasticity Cargas Flight loads Eficiência Aerodinâmica Aerodynamic efficiency Desempenho de Cruzeiro Flight performance CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA AEROESPACIAL::ESTRUTURAS AEROESPACIAIS::AEROELASTICIDADE Engenharia mecânica Aeroelasticidade Aeronaves - Aerodinâmica |
description |
This work investigates the use of multiple control surfaces (MSC) in the trailing edge of a wing to alleviate flight loads and to improve cruise efficiency in the development of general aircraft design. The proposed procedure is based on the use of the aerodynamic Doublet Lattice model, implemented in Nastran, applying the decambering technique to insert the airfoil characteristics. The benefits quantification of the use of MSC is obtained comparing the optimal solutions with a baseline configuration sized considering metallic components and without MSC actuation. In this context, four configurations are proposed: i) metallic wing without MSC actuation (baseline); ii) metallic wing with MSC actuation; iii) composite wing without MSC actuation; iv) composite wing considering MSC actuation. After carrying out structural optimizations for mass reduction and aerodynamic optimizations to improve the lift-drag ratio, the impact of both gains on the aircraft’s cruise flight performance was evaluated. The results indicated an incremental benefit in terms of mass savings, increased maximum range and increased payload. |
publishDate |
2020 |
dc.date.none.fl_str_mv |
2020-02-28 2023-03-15T19:44:01Z 2023-03-15T19:44:01Z |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
format |
masterThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
CASTRO NETO, Roberto Martins de. Otimização aeroelástica e análise de desempenho de uma aeronave híbrida utilizando múltiplas superfícies de controle. 2020. 93 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.115 https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37541 http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.115 |
identifier_str_mv |
CASTRO NETO, Roberto Martins de. Otimização aeroelástica e análise de desempenho de uma aeronave híbrida utilizando múltiplas superfícies de controle. 2020. 93 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.115 |
url |
https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37541 http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.115 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Uberlândia Brasil Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Uberlândia Brasil Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UFU instname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU) instacron:UFU |
instname_str |
Universidade Federal de Uberlândia (UFU) |
instacron_str |
UFU |
institution |
UFU |
reponame_str |
Repositório Institucional da UFU |
collection |
Repositório Institucional da UFU |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU) |
repository.mail.fl_str_mv |
diinf@dirbi.ufu.br |
_version_ |
1805569629582524416 |