Análise de estruturas multimodulares de parede fina para aeronáutica - Pereira, Lia Catarina Gonçalves (2011)
O objectivo desta tese é o estudo aerodinâmico e o cálculo estrutural de uma asa de aeronave ligeira, em voo de cruzeiro. Para tal, escolheu-se como modelo um dos aviões da Redbull Air Race, por se ter informações sobre a altitude média de voo e a velocidade máxima permitida. Nesta competição existem dois tipos de aviões, o Zivko Edge 540 e o MXS-R. Optou-se pela aeronave mais usada nesta competição, o Zivko Edge 540. A primeira fase consistiu na caracterização do perfil optimizado da asa com recurso ao software PROFILI 2.27c. Este software, através de variáveis impostas inicialmente (corda do perfil, altitude e velocidade) fornece uma tabela e vários gráficos sobre os coeficiente de sustentação, arrasto e momento no centro aerodinâmico de cada perfil e as dimensões mais relevantes para o seu desenho, dando ainda a possibilidade de combinar perfis. Após se ter encontrado o melhor perfil da ponta e da raiz, combinou- -se estes por forma a discretizar a asa em pequenos elementos para se obter os perfis ao longo desta. Tendo obtido os perfis ao longo da asa é agora possível calcular as forças de sustentação, arrasto e o momento sobre cada elemento em que a asa foi discretizada. Continuou-se o estudo aerodinâmico e obteve-se a sustentação real da asa e a velocidade mínima para a aeronave permanecer em voo recto e nivelado. A etapa seguinte foi a de projectar a estrutura interna da asa de forma a se conseguir a melhor relação rigidez/massa, afastando-se no entanto o 1º modo de vibração da frequência de excitação do motor. Este procedimento deve ser seguido mesmo tendo em conta que a fuselagem pode atenuar a transmissibilidade de amplitude do motor até à asa, tendo assim menor impacto na vibração da asa. Além destas acções dinâmicas, a asa deve suportar também as pressões e momentos gerados em voo e uma força equivalente a 10G, ou seja, dez vezes o peso da aeronave com piloto e combustível.