Influência de diferentes geometrias de uma asa no cálculo de carga aerodinâmica na empenagem horizontal de uma aeronave

Abstract

Esse trabalho visa estudar a influência de diferentes geometrias de uma asa no cálculo de carga aerodinâmica na empenagem horizontal de uma aeronave. Para isso foram criados modelos aerodinâmicos utilizando o método Doublet-Lattice. Uma revisão bibliográfica foi apresentada abordando temas relacionados aos conceitos utilizados no trabalho, como o método DoubletLattice, métodos dos painéis, efeito de downwash. A descrição detalhada da modelagem foi apresentada, desde a criação da geometria, mostrando a modelagem das condições de deflexão dos painéis, até o cálculo dos coeficientes de pressão aerodinâmica. Foram realizadas 8 modificações na geometria de uma asa de um avião previamente conhecido. O processo do cálculo de cargas foi apresentado, juntamente com a dedução da equação para o cálculo da estabilidade estática horizontal para simular uma condição de voo nivelada. Diferentes condições de voo foram analisadas, variando parâmetros como velocidade, posição do flap, e fator de carga. Os resultados foram analisados sobre duas óticas, buscando verificar as influências das modificações da geometria da asa nas condições de voo equilibrado e o efeito no cálculo de carga a partir dessa condição, e a influências dessas mesmas modificações no escoamento que chega na empenagem horizontal devido a presença da asa, conhecido como efeito de downwash. A partir da análise realizada foi possível concluir que modificações geométricas que mudam o ponto de aplicação de carga demonstram resultados mais expressivos de variação de carga na empenagem horizontal no caso de voo nivelado, e modificações que alteram a forma do escoamento recebido pela empenagem horizontal tem como resultados mudanças nas cargas calculadas para essa superfície menos expressivas

This work aims to study the influence of different wing geometries on the aerodynamic load calculation on the horizontal tail of an aircraft. To do this, aerodynamic models were created using the Doublet-Lattice method. A literature review was presented addressing themes related to the concepts used in the work, such as the Doublet-Lattice method, panel methods, downwash effect. The detailed description of the modeling was presented, from the geometry creation, showing the modeling of the deflection conditions of the panels, to the calculation of the aerodynamic pressure coefficients. Eight modifications were made to the geometry of a wing of a previously known airplane. The loads calculation process was presented, with the deduction of the equation for the calculation of horizontal static stability to simulate a normal flight condition. Different flight conditions were analyzed by varying parameters such as speed, flap position, and load factor. The results were analyzed from two perspectives, trying to verify the influence of the wing geometry modifications on the balanced flight conditions and the effect on the load calculation from this condition, and the influence of these same modifications on the flow that reaches the horizontal tail due to wing presence, known as downwash effect. From the analysis performed it was possible to conclude that geometric changes that change the load application point show more expressive results of load variation in the case of the normal flight condition, and modifications that change the flow shape received by horizontal tail results in changes in it loads calculation results