Dimensionamento e análise de diferentes seções transversais para a longarina da asa de uma aeronave rádio controlada para a competição aerodesign

Abstract

Resumo: Este trabalho, tomou como referência as dimensões do projeto da equipe AeroTau – Equipe de AeroDesign da Universidade de Taubaté do ano 2018 para a competição de âmbito internacional SAE BRASIL AeroDesign. Tem o intuito de analisar e comparar geometrias de seções transversais da longarina da asa em função do seu material, dimensão e manufatura para melhor desempenho na competição. A longarina da asa, sendo o principal componente estrutural de uma aeronave deve ser o primeiro elemento estrutural a ser dimensionado, pois é o componente estrutural que suportará os esforços durante o percurso de voo. Inicialmente foi realizado o levantamento das forças referente a sustentação e arrasto na asa, as quais provocam esforços transversais e longitudinais, momentos torçores e fletores. Foi aplicado como principal critério para a análise, o momento fletor e o torçor os quais são os maiores responsáveis pela instabilidade e fratura da asa ao longo de seu envelope de voo. Serão realizados os levantamentos teóricos de quais geometrias poderiam fornecer melhor eficiência estrutural. É importante que a escolha também seja baseada nos recursos disponíveis pela equipe e que seja de fácil manuseio com ferramentas comuns, custo e de fácil manufatura. A seleção dos materiais deve-se ser criteriosa, uma vez que suas propriedades específicas irão influenciar diretamente na resistência e no peso da estrutura. O dimensionamento foi feito analiticamente utilizando o método de análise de tensão, as deflexões foram obtidas numericamente utilizando o método elementos finitos para se obter um projeto de longarina de uma asa que melhor atenda aos requisitos de projeto e tenha uma maior eficiência na competição. Sendo assim, se chegou em uma configuração que esteja de acordo com os equipamentos e investimentos disponíveis pela equipe e que mesmo assim forneça uma aeronave eficiente com ganho significativo em carga paga pela ótima relação resistência/peso para melhor colocação na competição SAE BRASIL AeroDesign 2019.

Abstract: This work took as reference the dimensions of the AeroTau - AeroDesign Team project of the University of Taubaté of the year 2018 for the international competition SAE BRASIL AeroDesign. It is intended to analyze and compare geometries of cross sections of the wing spar according to its material, size and manufacture for better performance in the competition. The wing spar being the main structural component of an aircraft must be the first structural element to be dimensioned, since it is the structural component that will withstand the forces during the flight path. Initially, the forces were surveyed for lift and drag on the wing, which provoke transverse and longitudinal forces, twisting moments and bending moments. It was applied as the main criterion for the analysis, the bending moment and the torser which are most responsible for the instability and fracture of the wing along its flight envelope. Theoretical surveys will be carried out of which geometries could provide better structural efficiency. It is important that the choice is also based on the resources available to the team and that it is easy to handle with common tools, cost and easy to manufacture. The selection of materials should be judicious, since their specific properties will directly influence the strength and weight of the structure. The sizing was done analytically using the stress analysis method, the deflections were obtained numerically using the finite element method to obtain a wing girder design that best meets design requirements and has a higher efficiency in competition. Therefore, it was arrived at in a configuration that is in accordance with the equipments and investments available by the team and that nevertheless provides an efficient aircraft with significant gain in load paid by the excellent relation resistance / weight for better placement in the competition SAE BRASIL AeroDesign 2019.