Fundamentos de Engenharia Aeronáutica - Volume único

Recommendations

Info

460Figura 6.88 – Construção da asa AeroDesign.Figura 6.89 – Construção da empenagem AeroDesign.
4616.6 - Método do Elementos FinitosNo âmbito da Engenharia de Estruturas, o Método dos Elementos Finitos (MEF) temcomo objetivo a determinação do estado de tensão e de deformação de um sólido degeometria arbitrária sujeito a forças externas.Este tipo de cálculo tem a designação genérica de análise de estruturas e surge, porexemplo, no estudo de edifícios, pontes, barragens, automóveis, aeronaves, etc.Quando existe a necessidade de projetar uma estrutura, é habitual proceder-se a umasucessão de análises e modificações das suas características, com o objetivo de se alcançaruma solução satisfatória, quer em termos econômicos, quer na verificação dos pré-requisitosfuncionais e regulamentares.As técnicas descritas nesta aula apenas correspondem à fase de análise docomportamento de uma estrutura cuja geometria, materiais e forças são a priori conhecidos.Estruturas Reticuladas e Não ReticuladasNos cursos de Engenharia Aeronáutica e de Engenharia Mecânica é tradicionalcomeçar o estudo da análise de estruturas com vigas, pórticos e treliças.As estruturas deste tipo recebem a designação de reticuladas, por serem constituídaspor barras prismáticas cuja seção transversal apresenta dimensões muito inferiores aocomprimento do seu eixo.As estruturas não reticuladas são, em geral, estudadas como meios contínuos (e.g.,cascas, sólidos).Nas estruturas reticuladas surgem já muitos conceitos que são comuns à generalidadedas estruturas, tais como o de equilíbrio, compatibilidade, tensão, deformação, relação entretensão e deformação, etc.No âmbito das estruturas reticuladas torna-se particularmente simples explicar ométodo das forças e o método dos deslocamentos, bem como outras técnicas que, em geral,são difíceis de estender aos meios contínuos.Tipo de AnáliseQuando surge a necessidade de resolver um problema de análise de uma estrutura, aprimeira questão que se coloca é a sua classificação quanto à geometria, modelo do materialconstituinte e forças aplicadas.O modo como o MEF é formulado e aplicado depende, em parte, das simplificaçõesinerentes a cada tipo de problema.Análise Dinâmica ou EstáticaAs ações sobre as estruturas são em geral dinâmicas, devendo ser consideradas asforças de inércia associadas às acelerações a que cada um dos seus componentes fica sujeito.Por este motivo, seria de esperar que a análise de uma estrutura teria obrigatoriamentede ter em consideração os efeitos dinâmicos.Contudo, em muitas situações é razoável considerar que as forças são aplicadas de ummodo suficientemente lento, tornando desprezáveis as forças de inércia. Nestes casos a análisedesigna-se estática.Análise Linear ou Não LinearNa análise de uma estrutura sólida, é habitual considerar que os deslocamentosprovocados pelas forças externas são muito pequenos quando comparados com as dimensõesdos componentes da estrutura.Nestas circunstâncias, admite-se que não existe influência da modificação dageometria da estrutura na distribuição dos esforços e das tensões, assim, todo o estudo é feitocom base na geometria inicial indeformada.
Page 1 and 2:
1LUIZ EDUARDO MIRANDA JOSÉ RODRIGU
Page 3 and 4:
3FUNDAMENTOS DAENGENHARIA AERONÁUT
Page 5 and 6:
5Ao EstudanteQue a presente obra re
Page 7 and 8:
7AGRADECIMENTOSForam muitas as pess
Page 9 and 10:
9SUMÁRIOCapítulo 1- Conceitos Fun
Page 11 and 12:
11Figura 1.2 - Evolução da indús
Page 13 and 14:
13estabilidade longitudinal estáti
Page 15 and 16:
15Estrutura das asas: Para o caso d
Page 17 and 18:
17Figura 1.10 - Modelo de empenagem
Page 19 and 20:
19Movimentos da aeronave: durante o
Page 21 and 22:
21Figura 1.18 - Deflexão do profun
Page 23 and 24:
Figura 1.21 - Aeronave da equipe Ta
Page 25 and 26:
25Quando uma asa se desloca atravé
Page 27 and 28:
27A diferença de pressão criada e
Page 29 and 30:
29Figura 2.5 - Definição do ângu
Page 31 and 32:
31Perfil Eppler 423 - cl/cd x alfa
Page 33 and 34:
33Tanto o coeficiente angular da cu
Page 35 and 36:
35construção de asas na indústri
Page 37 and 38:
37Solução:Para um ângulo de ataq
Page 39 and 40:
39O balanceamento e a controlabilid
Page 41 and 42:
41(2.10) em relação ao ângulo de
Page 43 and 44:
43aerodinâmica. Normalmente os qua
Page 45 and 46:
45Tabela 2.2 - Perfil Eppler 423 -
Page 47 and 48:
47Tabela 2.3 - Perfil Selig 1223 Po
Page 49 and 50:
49Tabela 2.4 - Perfil Selig 1223 RT
Page 51 and 52:
51Tabela 2.5 - Perfil Wortmann FX 7
Page 53 and 54:
53de cada modelo analisado. A Figur
Page 55 and 56:
55Solução:Aplicando-se a equaçã
Page 57 and 58:
57de uma asa baixa podem ser repres
Page 59 and 60:
59AR2,300,401= =5,75Asa 2: esta asa
Page 61 and 62:
61Solução:A relação de afilamen
Page 63 and 64:
63Portanto, a corda média aerodin
Page 65 and 66:
65wtgα i= (2.24)VComo este ângulo
Page 67 and 68:
67Asas enflechadas: a função prin
Page 69 and 70:
69Exemplo 2.9 - Comparação da cur
Page 71 and 72:
71CLCL= 0,0812⋅(−6,0−(−8,5)
Page 73 and 74:
73Na curva apresentada, pode-se not
Page 75 and 76:
752.5.6.1 - Influência da forma ge
Page 77 and 78:
77Figura 2.38 - Localização dos f
Page 79 and 80:
79C= ( 1 + x)⋅LmáxcfC LmáxsfCLm
Page 81 and 82:
81obtidos no diagrama (v-n) são re
Page 83 and 84:
83O processo apresentado foi aplica
Page 85 and 86:
85c r2⋅S=(1 + λ)⋅b(2.41a)Para
Page 87 and 88:
87asa mostrando uma tabela de resul
Page 89 and 90:
89Como forma de se estimar o arrast
Page 91 and 92:
91Uma segunda variável que modific
Page 93 and 94:
93CCDi2Di1=12,25= 0,444Considerando
Page 95 and 96:
95φ =(16 ⋅0,352,5)1+(16 ⋅0,352
Page 97 and 98:
97ou,D0 = q ⋅ S wet⋅ C F(2.54a)
Page 99 and 100:
99Dados: ρ = 1,225kg/m³, µ = 1,7
Page 101 and 102:
101área da asa. Baseado em dados h
Page 103 and 104:
103Outro ponto importante com rela
Page 105 and 106:
1052.8 - Polar de arrasto da aerona
Page 107 and 108:
107A curva apresentada na Figura 2.
Page 109 and 110:
109da origem do sistema de coordena
Page 111 and 112:
111CD= C(2.72)2D min+ K( CL− CL m
Page 113 and 114:
113CD=20,045+ 0,05194 ⋅ CLPara o
Page 115 and 116:
115Figura 2.55 - Configuração de
Page 117 and 118:
117Geralmente o ângulo de decalage
Page 119 and 120:
119k =k =⎛ G ⎞⎜1 ,8 ⋅ ⎟ +
Page 121 and 122:
121Aeronave Taperá 2009 - IFSPCara
Page 123 and 124:
123Cada uma das duas configuraçõe
Page 125 and 126:
125Tabela 3.2 - Características t
Page 127 and 128:
127As hélices para aviões rádio
Page 129 and 130:
129Nas Equações (3.1) e (3.2), T
Page 131 and 132:
131Assim, a partir da Equação (3.
Page 133 and 134:
133Eficiência da hélice em funç
Page 135 and 136:
135Exemplo 3.1 - Determinação da
Page 137 and 138:
137Td=PE⋅ηhvTdTd827,74⋅ 0,2670
Page 139 and 140:
139Td=PE⋅ηhvA partir dos parâme
Page 141 and 142:
141Hélice Bolly 13,5”x5”A tra
Page 143 and 144:
143O gráfico da tração disponív
Page 145 and 146:
145CAPÍTULO 4ANÁLISE DE DESEMPENH
Page 147 and 148:
147onde foram avaliados alguns mode
Page 149 and 150:
149CD= CD0C+π ⋅e2L0⋅ AR(4.7a)O
Page 151 and 152:
1515) Conhecido o peso e o valor da
Page 153 and 154:
153Dessa forma, a tração requerid
Page 155 and 156:
155v (m/s) T d (N) APC 13”x4” D
Page 157 and 158:
157importantes que permitem avaliar
Page 159 and 160:
159Pr=2 ⋅Wρ ⋅ S3⋅CC2D3L(4.16
Page 161 and 162:
161Isolando-se C D0 , tem-se que:31
Page 163 and 164:
163Pr= 277,430 WEste processo deve
Page 165 and 166:
16521032min⎟ ⎟ ⎠⎞⎜⎜⎝
Page 167 and 168:
167Portanto, a tração disponível
Page 169 and 170:
169tração disponível é tangente
Page 171 and 172:
171WTr=( CL/ CD)O C L requerido par
Page 173 and 174:
173Tr= 56,425NPara v = 10m/sA traç
Page 175 and 176:
175CLh2 ⋅Wh⋅ S ⋅ v2= ρ2CLhCL
Page 177 and 178:
177Variação da tração com a alt
Page 179 and 180:
179Figura 4.10 - Variação caracte
Page 181 and 182:
181Figura 4.12 - Influência da alt
Page 183 and 184:
183Prh= 389,306 WConsiderando a vel
Page 185 and 186:
185O processo é repetido para toda
Page 187 and 188:
187Variação da potência com a al
Page 189 and 190:
189Figura 4.13 - Forças atuantes d
Page 191 and 192:
191É importante observar que ao lo
Page 193 and 194:
193∆P = 284,200− 337,841∆P =
Page 195 and 196:
195θR / Cmáx= 4, 821°É importan
Page 197 and 198:
197o gráfico resultante é o segui
Page 199 and 200:
199Na Equação (4.55c) percebe-se
Page 201 and 202:
201eficiência aerodinâmica máxim
Page 203 and 204:
203E = 8,13O ângulo de planeio par
Page 205 and 206:
205R D= −26,039⋅ sen4,630ºRD=
Page 207 and 208:
207E = 12,345O ângulo de planeio p
Page 209 and 210:
209CD=20,022+ 0,065 ⋅ CLCD= 0,022
Page 211 and 212:
211E = 11,450O ângulo de planeio
Page 213 and 214:
213v =2 ⋅W⋅ cos γρ ⋅ S ⋅C
Page 215 and 216:
215v = 17,222 m/sA velocidade horiz
Page 217 and 218:
217direção de movimento da aerona
Page 219 and 220:
219Considerando que no instante da
Page 221 and 222:
221Com relação ao coeficiente de
Page 223 and 224:
223π ⋅ e ⋅ ⋅ µ= 0ARC LLO(4.
Page 225 and 226:
225Figura 4.26 - Influência da var
Page 227 and 228:
227C D= 0,02614A velocidade de esto
Page 229 and 230:
229h = 0m e também para as altitud
Page 231 and 232:
231SLoSLo=7056595,128=11,856 mPara
Page 233 and 234:
233W (N)S lo (m)70 11,85680 15,8359
Page 235 and 236:
235SLo=16,291mPara W = 80NO coefici
Page 237 and 238:
237Decolagem na altitude h = 3000m.
Page 239 and 240:
239Para W = 80NO coeficiente de sus
Page 241 and 242:
241W (N)S lo (m)70 22,73680 30,6469
Page 243 and 244:
243tLvt⋅ m= −(4.98b)Fsabendo-se
Page 245 and 246:
245Um modelo genérico desse tipo d
Page 247 and 248:
2471 22D = ⋅1,225⋅ (0,7 ⋅16,3
Page 249 and 250:
249φ =(16 ⋅ h / b)21 + (16 ⋅ h
Page 251 and 252:
251Figura 4.33 - Aeronave Taperá n
Page 253 and 254:
253vestol=2 ⋅ 601,225 ⋅ 0,9 ⋅
Page 255 and 256:
255W (N)S L (m)60 33,7770 39,4080 4
Page 257 and 258:
257SL=g ⋅ ρ ⋅ S ⋅ CLmáx2W
Page 259 and 260:
259A correspondente força de arras
Page 261 and 262:
261b) Fator de carga último: Este
Page 263 and 264:
263Assim, tem-se que:v*= v estol⋅
Page 265 and 266:
265O contorno do diagrama que limit
Page 267 and 268:
267O resultado obtido para todos os
Page 269 and 270:
269Para v = 24m/snmáxnmáxnmáxρ
Page 271 and 272:
2714.12 - Desempenho em curvaAté o
Page 273 and 274:
273A força F R representa fisicame
Page 275 and 276:
2751 2senφ = ⋅ ( n −1)(4.129e)
Page 277 and 278:
2772 4 22 ⋅ T ⋅ ρ ⋅ v ⋅ S2
Page 279 and 280:
279n222q ⋅T⋅ S q ⋅ CD0⋅ S=
Page 281 and 282:
281Rmin=ρ ⋅ g ⋅4 ⋅ K ⋅( T
Page 283 and 284:
283A Figura 4.38 pode ser obtida at
Page 285 and 286:
285Figura 4.41 - Envelope de vôo c
Page 287 and 288:
287Para h = 500m, a seguinte curva
Page 289 and 290:
Page 291 and 292:
Page 293 and 294:
Page 295 and 296:
Page 297 and 298:
297A partir da análise realizada,
Page 299 and 300:
299É importante lembrar que para c
Page 301 and 302:
3012estol+ ⋅ a ⋅ S L0 = v 2(4.1
Page 303 and 304:
303tD30=1,628tD=18,427 sDurante a d
Page 305 and 306:
305L =1 ⋅ ρ 2⋅ (0,7 ⋅ vlo )
Page 307 and 308:
307Figura 4.45 - Processo para obte
Page 309 and 310:
3091 2L = ⋅1,225⋅ (0,7 ⋅15,05
Page 311 and 312:
311L = 16,740 NA correspondente for
Page 313 and 314:
Page 315 and 316:
Page 317 and 318:
3174.16 - Dicas para a análise de
Page 319 and 320:
319CAPÍTULO 5ANÁLISE DE ESTABILID
Page 321 and 322:
321Para o caso de um avião, é fá
Page 323 and 324:
323Figura 5.8 - Estabilidade dinâm
Page 325 and 326:
325Figura 5.10 - posição do CG em
Page 327 and 328:
327Com relação a corda média aer
Page 329 and 330:
329anti-horário) tendendo a rotaci
Page 331 and 332:
331Figura 5.15 - Contribuição da
Page 333 and 334:
333Realize comentários sobre os re
Page 335 and 336:
335CL= 0,631O valor do coeficiente
Page 337 and 338:
5.5.2 - Contribuição da superfíc
Page 339 and 340:
339para esta análise pode ser obti
Page 341 and 342:
341representa o efeito provocado pe
Page 343 and 344:
343Substituindo a Equação (5.39b)
Page 345 and 346:
345a = C L α t= 0,0751 grau -1A eq
Page 347 and 348:
347pois nos resultados obtidos tem-
Page 349 and 350:
349A aplicação das Equações (5.
Page 351 and 352:
351e⎛ dε⎞CM αt= − VH⋅ η
Page 353 and 354:
353Figura 5.23 - Representação do
Page 355 and 356:
355diferença geralmente é muito p
Page 357 and 358:
357Pela análise da Figura 5.26 é
Page 359 and 360:
359sustentação que fará com que
Page 361 and 362:
361Na Equação (5.69) é possível
Page 363 and 364:
363Para se garantir a capacidade de
Page 365 and 366:
365Pela análise da Figura 5.37 é
Page 367 and 368:
367Para possuir estabilidade direci
Page 369 and 370:
369submetida a um aumento de ângul
Page 371 and 372:
371Figura 5.41 - dimensões Z w e d
Page 373 and 374:
373Matematicamente essa situação
Page 375 and 376:
375Para o caso de uma deflexão neg
Page 377 and 378:
377a tendência desestabilizadora n
Page 379 and 380:
379∆Cl∆LC= =q ⋅ S ⋅ bL⋅ q
Page 381 and 382:
3818) Determinar e traçar o gráfi
Page 383 and 384:
383Figura 6.2 - Estrutura interna d
Page 385 and 386:
385Figura 6.4 - Componentes estrutu
Page 387 and 388:
387Figura 6.8 Construção semi-mon
Page 389 and 390:
389Figura 6.10 - Estações da fuse
Page 391 and 392:
391Figura 6.11 - Formatos típicos
Page 393 and 394:
393Figura 6.16 - Longarina com plac
Page 395 and 396:
395adicionar pequenos pregos, uma v
Page 397 and 398:
397Figura 6.23 - Asa com longarina
Page 399 and 400:
399Uma nacele também contém uma p
Page 401 and 402:
401Figura 6.30 Carenagem de motor a
Page 403 and 404:
403dobradiça à longarina do ailer
Page 405 and 406:
405Os ailerons externos consistem d
Page 407 and 408:
407Figura 6.39 - Flape deslizante c
Page 409 and 410: 409Figura 6.42 - Localização típ
Page 411 and 412: a) Distorções gradualmente cresce
Page 413 and 414: tempo de vida, é normal selecionar
Page 415 and 416: 415d) Para reagir a cargas devido a
Page 417 and 418: 417Quando usada na presença de um
Page 419 and 420: 419Figura 6.50 - Análise dinâmica
Page 421 and 422: 421Figura 6.53 - Evolução do proj
Page 423 and 424: 423Vantagens e Desvantagens de uma
Page 425 and 426: 425Materiais Mais Usados na Fuselag
Page 427 and 428: b) Estrutura Monocoque ou Semi-mono
Page 429 and 430: 429Figura 6.61 - Exemplo de anális
Page 431 and 432: 431Figura 6.65 - Modelos de trem de
Page 433 and 434: 433Cargas para Pouso em Três Rodas
Page 435 and 436: 435Figura 6.70 - Exemplo de Drop-Te
Page 437 and 438: 437Figura 6.71 - Modelos de trem do
Page 439 and 440: 439Cálculo Estrutural da Empenagem
Page 441 and 442: 441Figura 6.74 - Exemplo de simula
Page 443 and 444: 443b) Fator de carga último: Este
Page 445 and 446: 445A velocidade máxima presente na
Page 447 and 448: fissuras seja cumprida. Este crité
Page 449 and 450: 449Ligas de AlumínioClassificaçã
Page 451 and 452: 451Características do TitânioPor
Page 453 and 454: 453Madeira Aeronáutica - FreijóAp
Page 455 and 456: 455Propriedades da Fibra de Carbono
Page 457 and 458: 457Figura 6.83 - Aplicação dos Ma
Page 459: 459Figura 6.87 - Exemplo de simula
Page 463 and 464: 463Figura 6.91 - Exemplo de simula
Page 465 and 466: 465A seguir são apresentadas algum
Page 467 and 468: 467B) Cálculos de aerodinâmica:Ca
Page 469 and 470: 469A SAE BRASIL é filiada à SAE I
Page 471 and 472: 471suas etapas, desde a concepção
Page 473 and 474: 473III Competição SAE-AeroDesign
Page 475 and 476: 475VII Competição SAE-AeroDesign
Page 477 and 478: 477Participação da Primeira Equip
Page 479 and 480: 479Figura 7.22 - Aeronaves vencedor
Page 481 and 482: 481podem todos trabalhar em todas a
Page 483 and 484: 483acadêmicos seja tratada como um
Page 485 and 486: 485Figura 7.29 - Evolução do proj
Page 487 and 488: 487Figura 7.32 - Otimização multi
Page 489 and 490: 489Alterações nas RegrasSem inten
Page 491 and 492: 491Verificar a melhor opção antes
Page 493 and 494: 493Perspectiva IsométricaMostrar a
Page 495 and 496: 495Figura 7.37 - Folha 4 - Detalhes
Page 497 and 498: 497Termo de ResponsabilidadeNão es
Page 499 and 500: 499Estabilidade lateral e direciona
Page 501 and 502: 501Fatos a Serem Evitados na Aprese
Page 503 and 504: 503
Page 505 and 506: 505
Page 507 and 508: 507
Page 509 and 510: 509
Page 511 and 512:
511CAPÍTULO 8RELATÓRIO DE PROJETO
Page 513 and 514:
513direcional e a lateral e quando
Page 515 and 516:
515Lista de Símbolos de Abreviatur
Page 517 and 518:
5172 - ANÁLISE AERODINÂMICA2.1 -
Page 519 and 520:
519A variável a 0 = 0,110grau -1 f
Page 521 and 522:
5210,70m, c rHt = 0,25m, c tHt = 0,
Page 523 and 524:
5233 - ANÁLISE DE DESEMPENHO3.1 -
Page 525 and 526:
22( 0,7 ⋅ v ) ⋅ S ⋅ ( C + ⋅
Page 527 and 528:
527Outro ponto importante da análi
Page 529 and 530:
529Na Equação (29), o valor de C
Page 531 and 532:
531utilizado n máx =2,5, mínimo v
Page 533 and 534:
533Figura 14 - Envelope de vôo da
Page 535 and 536:
5354. ANÁLISE DE ESTABILIDADE EST
Page 537 and 538:
537O critério necessário para a e
Page 539 and 540:
5395. ANÁLISE ESTRUTURAL5.1 Distri
Page 541 and 542:
541do peso é aplicado ao trem do n
Page 543 and 544:
5436. CONCLUSÕESComo conclusões d
show all

Fundamentos de Engenharia Aeronáutica - Volume único

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?