Fundamentos de Engenharia Aeronáutica - Volume único

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As principais cargas a serem determinadas para o dimensionamento estrutural de uma
asa são as seguintes:
Carregamento estático e dinâmico.
Tração no intradorso.
Compressão no extradorso.
Flexão na estrutura.
Torção na Estrutura.
Uma vez determinados esses esforços, uma metodologia que pode ser aplicada para o
dimensionamento estrutural da asa de uma aeronave destinada a participar da competição
AeroDesign é a seguinte: definir a distribuição de sustentação ao longo da envergadura da asa,
desenhar os diagramas de esforço cortante e momento fletor e então realizar uma simulação
numérica ou cálculo analítico para o dimensionamento estrutural da asa.
Como já foi comentado, a estrutura principal da asa é constituída por uma viga
(longarina, “spar”) ao longo da sua envergadura com a capacidade de resistir tanto a
momentos fletores como torsores como também a cargas pontuais.
Podem existir vários tipos de estruturas consoante com os carregamentos, geometria e
tempo de vida útil necessário. A maioria tem como base a utilização de nervuras
verticais(“ribs”) e de um revestimento formando uma estrutura com forma de caixa. No
entanto pode haver exceções quando a intensidade é baixa. A longarina ao longo da
envergadura deve ser continua desde a raiz da asa até a ponta se possível.
Em estrutura baseada em longarinas concentradas (“mass booms” ) que suportam a
maior parte dos esforços, o revestimento é mantido por nervuras e só suporta tensões de corte
e uma “caixa” é formada entre a longarina frontal e traseira ou como um bordo de ataque com
a forma de um “D” utilizando apenas a longarina frontal. Esta distribuição tem vantagens em
estruturas com carregamentos leves de maneira a que a longarina possa ser colocada na
secção do perfil aerodinâmico onde a espessura é maior. Este método de longarinas
concentradas permite que se desenvolvam grandes tensões nos extremos superiores e
inferiores da longarina onde existe uma resistência máxima, mas causa um problema
significativo porque o revestimento deve ser mantido para prevenir encurvadura (“buckling”)
que podem surgir devido ao carregamento existente. Para estabilizar o revestimento são
utilizadas nervuras ao longo da corda que permitem também manter o perfil aerodinâmico do
revestimento. No entanto este método não permite utilizar facilmente o critério de tolerância
ao dano.
Resumindo o conceito de longarinas concentradas só pode ser aplicada a estruturas
com carregamentos leves e devem ser evitadas ou pelo menos minimizadas as junções com as
longarinas concentradas. As aberturas nos revestimentos podem ser feitas numa direção
longitudinal desde que os momentos de torção não sejam excessivos. Uma abertura no
revestimento de grandes dimensões tal como para a instalação do trem de aterragem pode
causar problemas.
Quando as cargas aplicadas são de moderadas a altas é necessário que os momentos
fletores sejam suportados principalmente pelos revestimentos do extradorso e intradorso.
Para o efeito a carga é suportada pelo revestimento que é suportado por “stringers”
longitudinais ou por outro meio de suporte tal como uma construção em “sandwich”.