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CONEM 2022
XI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica - CONEM 2022
DIMENSIONAMENTO E OTIMIZAÇÃO DE UM TREM DE POUSO PRINCIPAL, FABRICADO COM FIBRA DE CARBONO, PARA A 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.CON22-0145
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 para a 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 de pouso, consequentemente os carregamentos mais severos são repassados para a área de estruturas. O objetivo deste estudo é descrever o dimensionamento e otimização do trem de pouso principal (TPP) da aeronave DVXFW-III, cuja configuração é de asa voadora, projetada pela Draco Volans para a 22ª competição SAE Brasil AeroDesign. A situação crítica de pouso analisada é de apenas um toque no solo, com fator de impacto (FI) de 2,67 e ângulo de tombamento lateral de 7,3º, o que implica em modos de falha principais por flexão, compressão e flambagem. Utilizou-se como material o laminado carbono epóxi, em que a lâmina é bidirecional (twill). Modelou-se o TPP com geometria simplificada, a fim de dimensioná-lo analiticamente usando o critério de Tsai-Wu, a partir de algoritmo desenvolvido no software MATLAB. Posteriormente, após ter obtido o número mínimo de camadas usando um fator de segurança de 1,2, fez-se validação e otimização na geometria final utilizando o método de elementos finitos a partir do software Ansys. Com a metodologia de dimensionamento seguida, reduziu-se o número de camadas e atingiu-se o coeficiente de segurança de 1,5.
Keywords
Otimização, TPP, Método dos Elementos Finitos, Critério de Tsai-Wu, Fibra de Carbono
