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ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-9262-1776
Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Aberto
Title: A proposal of tail and control surfaces design
Alternate title (s): Uma proposta para projeto de empenagens e superfícies de controle
Author: Resende, Gustavo Jorge
First Advisor: Guimarães, Thiago Augusto Machado
First member of the Committee: Machini Malachias Marques, Filipe
Second member of the Committee: Martins de Castro Neto, Roberto
Summary: This work presents an analytical procedure to size the tail and control surfaces of a fixed wing aircraft during the conceptual or preliminary design phases. The objective is to provide a better understanding on how the desired stability characteristics of the aircraft can help its design. Furthermore, it will be developed a methodology to size both empennages and the control surfaces, from Flight Mechanics theory, with minimal dependence on historical data. The main design constrain is determined from the aircraft mission and the desired stability characteristics. Whereas few geometrical data are available at the early design phases, it is proposed a new design procedure that take into account some simplifications. Firstly, from wing aerodynamic data and desirable characteristics for the airplane, the horizontal tail is designed. Additionally, it is possible to design both the elevator and the vertical tail. Then, certification requirements, drives the ailerons and rudder sizing. This procedure was incorporated into the conceptual design of a hybrid aircraft. After a preliminary sizing based on the proposed approach, a dynamic stability analysis was done to evaluate the aircraft’s stability characteristics and flying qualities. Such characteristics were compared with airworthiness requirements and the evaluated requirements were met.
Abstract: Este trabalho apresenta um procedimento analítico para dimensionar as superfícies estabilizadoras e de controle para uma aeronave de asa fixa durante as fases de projeto conceitual ou projeto detalhado. O principal objetivo é prover um melhor entendimento sobre como as características de estabilidade da aeronave podem ajudar em seu projeto. Além disso, será apresentado o desenvolvimento de uma metodologia para dimensionar ambas empenagens e as superfícies de controle, a partir da teoria de Mecânica do Voo, com dependência mínima de dados históricos. A principal restrição de projeto será determinada pelo tipo de missão da aeronave e as características de estabilidade desejadas. Visto que se trata de um procedimento adotado durante as primeiras fases de projeto da aeronave, poucos dados geométricos estão disponíveis e, portanto, algumas simplificações foram adotadas. Primeiramente, a partir de dados aerodinâmicos da asa e algumas características desejáveis para a aeronave, faz-se o projeto da empenagem horizontal. A partir desta etapa é possível projetar tanto o profundor quanto a empenagem vertical. Então, a partir de requisitos de certificação, providos pelas autoridades, realiza-se o dimensionamento dos ailerons e do leme. Por fim, o procedimento desenvolvido foi incorporado no projeto conceitual de uma aeronave hibrida. Uma vez que o projeto é finalizado, realiza-se uma análise de estabilidade dinâmica para avaliar as características de estabilidade e a qualidade de voo da aeronave. Tais características foram comparadas com requisitos de aeronavegabilidade e os requisitos analisados foram todos cumpridos.
Keywords: Flight dynamics
Tail design
Control surfaces
Aeronautical design
Static stability
Empennage
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA AEROESPACIAL
Language: eng
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: RESENDE, Gustavo Jorge. A proposal of tail and control surfaces design. 2019. 97 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Aeronáutica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/25284
Date of defense: 20-May-2019
Appears in Collections:TCC - Engenharia Aeronáutica

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