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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Otimização aeroelástica e análise de desempenho de uma aeronave híbrida utilizando múltiplas superfícies de controle
Alternate title (s): Aeroelastic optimization and performance analysis of a hybrid-electric aircraft using multiple control surfaces
Author: Castro Neto, Roberto Martins de
First Advisor: Guimarães, Thiago Augusto Machado
First member of the Committee: Sanches, Leonardo
Second member of the Committee: Marques, Flávio Donizeti
Summary: 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.
Abstract: 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.
Keywords: Múltiplas superfícies de controle
Multiple control surfaces
Aeroelasticidade
Aeroelasticity
Cargas
Flight loads
Eficiência Aerodinâmica
Aerodynamic efficiency
Desempenho de Cruzeiro
Flight performance
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA AEROESPACIAL::ESTRUTURAS AEROESPACIAIS::AEROELASTICIDADE
Subject: Engenharia mecânica
Aeroelasticidade
Aeronaves - Aerodinâmica
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: 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
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.115
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37541
Date of defense: 28-Feb-2020
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