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CONEM 2022
XI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica - CONEM 2022
ANÁLISE ESTRUTURAL DA ASA DE UMA AERONAVE RÁDIO CONTROLADA, PERTENCENTE À EQUIPE DRACO VOLANS DE AERODESIGN
Submission Author:
Talles Carvalho , RJ
Co-Authors:
Talles Carvalho, Braulio Pimenta
Presenter: Talles Carvalho
doi://10.26678/ABCM.CONEM2022.CON22-0138
Abstract
A competição SAE Brasil AeroDesign é destinada a estudantes de engenharia que desejam desenvolver habilidades e técnicas de projeto aeronáutico, desde a concepção da aeronave, até o projeto detalhado, construção e ensaios. Atualmente, há três categorias distintas: regular, advanced e micro, cada uma com requisitos específicos. A equipe de competição Draco Volans, que representa a Universidade de Brasília (UnB) na classe regular, possui sete áreas de projeto, sendo uma delas a área de estruturas e ensaios estruturais, que é responsável por dimensionar todos os componentes mecânicos do avião, bem como validá-los por meio de testes e simulações. O principal objetivo a ser atingido na competição SAE Brasil AeroDesign é de projetar um avião com o menor peso vazio possível e que possua a maior carga paga. A partir das restrições geométricas impostas pelo comitê organizador, é feito um algoritmo em Python que gera as configurações ótimas, isto é, aquelas que maximizam o MTOW (Maximum Take-Off Weight). A partir da seleção da melhor aeronave, que também considera aspectos construtivos, são realizadas as análises aerodinâmicas e das cargas atuantes nas condições críticas de voo, e consequentemente, os carregamentos mais severos são repassados para a área de estruturas. O objetivo deste estudo é descrever as análises estruturais para as longarinas principal e secundária, bem como o dimensionamento de toda a asa, considerando a aeronave DVXFW-III, cuja configuração é de asa voadora e que foi projetada pela Draco Volans para a 22ª competição SAE Brasil AeroDesign. Após os carregamentos críticos de voo serem obtidos, os quais ocorrem nas situações com elevon defletido a +15° e -15º, foram calculados os esforços internos, definindo então a posição de cada longarina e se seguindo com o dimensionamento analítico. Posteriormente, na tentativa de otimizar as longarinas e perfis para minimizar peso sem carga, analisou-se a asa usando o método de elementos finitos, a partir do software Nastran. Para minimizar o MTOW, foram utilizados madeira balsa e tubos de carbono como materiais de construção e, pelo fato de não serem isotrópicos, usou-se como critério de falha o da máxima tensão, considerando as direções principais das fibras. Com a análise numérica foi possível reduzir cerca de 30% da massa da asa, mantendo uma ótima rigidez e resistência com um coeficiente de segurança de 1,7.
Keywords
Otimização, Longarina, Método dos Elementos Finitos, Critério da Máxima Tensão, Eficiência Estrutural
