Estudo de escoamento invíscido para projeto conceitual de aeronaves de combate

Abstract

Este trabalho investiga a viabilidade da utilização de simulações de escoamento invíscido em Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) para o projeto conceitual de aeronaves de combate, com o objetivo de fornecer informações aerodinâmicas valiosas e ágeis. Para isso, a metodologia se baseou no Generic Future Fighter (GFF), uma plataforma desenvolvida em uma cooperação Brasil-Suécia, e utilizou o software SU2 para resolver as equações do movimento na forma invíscida, incompressível e estacionária. A validação foi realizada a partir da comparação dos resultados com dados experimentais. O estudo de refinamento de malha não estruturada confirmou a sensibilidade da solução de escoamento invíscido ao refinamento, relacionado à dissipação numérica presente. Os resultados demonstraram boa correlação para o coeficiente de sustentação (CL) e o coeficiente de arrasto (CD), enquanto o coeficiente de momento de arfagem (CM ) se mostrou mais difícil de ser capturado. A análise de quatro configurações do GFF (original, tailless, canardless e wing only) comparou o desempenho aerodinâmico e a topologia do escoamento entre essas configurações. Os resultados indicam que tanto o canard quanto a empenagem modificam o escoamento de forma determinante e também influenciam as capacidades de cada aeronave, o que indica um perfil de missão mais adequado para cada configuração.

This work investigates the feasibility of using inviscid flow simulations within Computational Fluid Dynamics (CFD) for the conceptual design of combat aircraft, aiming to provide valuable and agile aerodynamic information. The methodology was based on the Generic Future Fighter (GFF), a platform developed through a Brazil-Sweden cooperation, and utilized the software SU2 to solve the equations of motion in their inviscid, incompressible, and steady-state form. Validation was performed by comparing the results with experimental data. The unstructured mesh refinement study confirmed the sensitivity of the inviscid flow solution to refinement, which is related to the inherent numerical dissipation. The results demonstrated good correlation for the lift coefficient (CL) and drag coefficient (CD), while the pitching moment coefficient (CM ) proved more challenging to capture. An analysis of four GFF configurations (original, tailless, canardless, and wing only) compared their aerodynamic performance and flow topology. The findings indicate that both the canard and the empennage modify the flow in a determining manner, influencing the capabilities of each aircraft, which suggests a more suitable mission profile for each configuration.