PROJETO AERODINÂMICO DE AERONAVE CARGUEIRA

O desenvolvimento de uma aeronave consiste na conexao de varios sistemas interligados. Com relacoes extremamente dependentes as areas de aerodinâmica, estabilidade, desempenho e estruturas elevam a aplicacao dos conceitos de engenharia aos limites. Este trabalho apresenta os objetivos dos elementos aerodinâmicos, bem como a metodologia de projeto e resultados do dimensionamento de uma aeronave do tipo cargueira destinada a XV Competicao SAE Brasil de Aerodesign. Foram estabelecidos requisitos conforme a missao e caracteristicas esperadas para a aeronave. Esta e a parte conceitual, onde os problemas sao definidos e os primeiros parâmetros sao introduzidos no projeto. A aeronave deve cumprir voos dentro da area limitada pela comissao organizadora, voo suave com raios de curvatura alto, porem para garantir seguranca total do voo e possuir capacidade de controle para realizar manobras de seguranca com raios de curvatura menor. Os primeiros conceitos aerodinâmicos sao aplicados de imediato definindo assim a localizacao da asa, formato da asa, tipo de empenagem e layout da aeronave. A aeronave tambem deve ser eficiente estruturalmente. Em consequencia, surgem as etapas de projeto preliminar e detalhado, ou seja, deve ser leve e carregar grande quantidade de carga. Estas entradas conceituais servem para guiar o desenvolvimento de todas as areas, visto que as superficies aerodinâmicas influenciam de forma direta na geracao de sustentacao. Suas dimensoes relacionam de imediato o aumento do peso e a capacidade de carga. As dimensoes de envergadura e cordas aerodinâmicas levaram em consideracao parâmetros como razao de alongamento para que o objetivo de ter uma asa de alta eficiencia fosse atingido. Alem da eficiencia aerodinâmica, a distribuicao da sustentacao na asa afeta o dimensionamento estrutural da asa. Para que esta distribuicao aconteca de forma harmonica, foi dimensionada uma torcao geometrica que combinada com a razao de afilamento contribui com melhor distribuicao dos esforcos, resultando em menor peso estrutural. Para atender as exigencias de estabilidade, a asa foi projetada com diedro. As demais superficies aerodinâmicas tiveram seus perfis e dimensoes estimadas no projeto preliminar, posteriormente na etapa de projeto detalhado estas superficies foram o foco dos dimensionamentos de estabilidade. A localizacao dos estabilizadores foi definida atraves de simulacao numerica. As reacoes geradas pelos elementos da empenagem foram analisados utilizando conceitos de mecânica classica por equacoes de forcas e momentos. Os calculos foram estruturados no software Excel. A facilidade de comparacao entre varias aeronaves neste metodo de calculo permite a analise de varias configuracoes de forma pratica. A geracao de graficos contribuiu para a analise pratica dos resultados. O resultado do dimensionamento e uma aeronave capaz de carregar mais de 4 vezes o seu peso em forma de carga. A sustentacao gerada pela asa bem como os comandos e caracteristicas estaveis da aeronave foram verificados em voo. Uma serie de 15 testes com o prototipo confere os dimensionamentos e a metodologia de calculo utilizada. Tambem foram realizados ensaios em tunel de vento validando as equacoes utilizadas. A aeronave esta preparada para realizar os voos nas condicoes estabelecidas pelos projetistas. Os voos com o prototipo carregado com o peso maximo confirmaram a alta capacidade de carregar carga da aeronave e conferem alto grau de competitividade para a equipe.