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Copy of Equipe Taperá Girls #54

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Thaís Nunhes

on 24 October 2013

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Transcript of Copy of Equipe Taperá Girls #54

Equipe Taperá Girls
N°054

Projeto Conceitual da Aeronave
7. Análise Estrutural
Análise aerodinâmica
Análise do Sistema Elétrico
Apresentação
da equipe
SAE – AeroDesign 2013
Análise de Estabilidade
Aeronave
"Águia Paulista"

Análise de Desempenho
Talita Fernandes Gabriele (Capitã)
Thaís Vieira Nunhes
Marco Aurélio Silveira Fração (Piloto)

Integrantes:
Orientador:
A Equipe
Taperá Girls
agradece a atenção de todos!

Apresentação da Equipe
1ª participação da equipe na competição;

Projeto "Ada Rogato",
força da mulher brasileira;

Aeronave "Águia Paulista".

Projetar e construir uma aeronave
eficiente atendendo as exigências da
Comissão Técnica;

Desenvolver ferramentas de liderança
e "trabalho em equipe";

Evidenciar o potencial feminino no
AeroDesign;

Terminar a competição entre os dez
primeiros colocados.
1ª Fase
Leitura e esclarecimento acerca do regulamento da competição 2013;

Concedida a reutilização do projeto desenvolvido em 2012.
2ª Fase
Monoplano – Asa Trapezoidal
Envergadura - 2m
AR - 5
Área alar - 0,8m²
Trem de pouso triciclo
Motor OS.61 - Hélice APC 13”x4”
Empenagem convencional
Peso vazio 40N
Capacidade de carga útil 7,1kg

Melhor Configuraçaõ adotada pela equipe:
Modificações de Projeto
Para adotarmos a melhor configuração verificada para a
aeronave, efetuamos sete principais modificações em relação
ao projeto iniciado em 2012.

A seguir, serão listadas cada uma delas:

Demais alterações
referentes a dimensão da aeronave
Seleção do perfil aerodinâmico
Perfil selecionado Eppler 423.

Realizada comparação entre 3 perfis mais usuais no AeroDesign: Eppler 423, Selig 1223 e Worthmann FX-74;

Critério de seleção: Obter maiores coeficientes de sustentação, elevada eficiência aerodinâmica (cl/cd)máx e alto ângulo de estol;

Forma geométrica da asa
Determinação do CLmáx da asa
Correção do coeficiente de sustentação do perfil para a asa finita;



A partir da determinação do coeficiente angular da curva CL x  da asa.



ASA
EMPENAGEM E FUSELAGEM
Forma geométrica e perfis da empenagem
Determinação das áreas mínimas necessárias para empenagem: Solução das equações de volume de cauda seguindo citações de McCormick;

O perfil adotado foi o NACA 0012 para ambas as superfícies e a empenagem possui a configuração convencional.


Polar Arrasto da aeronave

Calculada a partir do cálculo de coeficiente total de
arrasto da aeronave;

Área molhada calculada pelo SolidWorks;

Avaliação aerodinâmica completa.

Desempenho de decolagem
Estimar o comprimento de pista necessário para decolar a aeronave com um peso total de 110N;

Fundamentado na teoria proposta por Anderson;

CL e CD determinados para uma condição de 0,7 da velocidade de decolagem, igual a 1,2 da velocidade de estol.

Gráfico de Carga Útil
Potência e Desempenho de Subida
Razão de subida calculada a partir da sobra de potência e do peso máximo de decolagem, apresentando uma razão de subida de 2,2m/s
e um ângulo de subida de 7,49° a 1000m.

Desempenho de Pouso
Determinação do ângulo de planeio e a
a razao de descida;

Resultados obtidos para uma condição de máximo alcance;
A avaliação do desempenho da aeronave durante o pouso foi realizada considerando uma velocidade de aproximação 30% maior que a velocidade de estol.
Localização do CG
Calculado considerando uma linha de referência localizada no nariz da aeronave;

O resultado obtido foi hCG = 0,113m = 28,38% da cma;

Coincide com o centro do compartimento de carga.


Contribuições da asa, fuselagem e da empenagem;

Os critérios de estabilidade foram atendidos:


Margem estática de 19,77% e posição do ponto neutro em 48,15% da cma.

Estabilidade Longitudinal Estática
Estabilidade Direcional e Lateral Estática
Os critérios de estabilidade foram atendidos:
Direcional –
Cnβ= 0,00886grau¯¹

Lateral –
CLβ= -0,00069grau ¯¹

A aeronave possui tendência possui a tendência de retornar a sua posição de equilíbrio;
Diagrama v-n de manobra e rajada
Dimensionamento do
Trem de Pouso e da Empenagem
Dimensionamento da fuselagem
Conclusões
“Eu não viajo por turismo. O Brasil
é um país muito especial. Eu quero divulgar esse país para o mundo todo”

Ada Rogato
Seleção dos Atuadores
Conexões Elétricas
Para dimensionar os 4 atuadores conectados às superfícies de controle, foram obtidos os esforços segundo a metodologia proposta por Nelson;

Os esforços demandados para se acionar o motor e a bequilha foram obtidos experimentalmente, através de ensaios em bancada;

A seleção dos modelos levaram em consideração os requisitos de torque e também a disponibilidade para compra.
Duração de 1h até que a bateria precise ser recarregada ou substituída.
Fiação 22AWG composta de extensões simples e extensões em Y,

Cores padronizadas (preto para negativo, vermelho para positivo e amarelo ou laranja para sinal), com conectores universais do tipo S.


Resumo dos componentes empregados no projeto elétrico da aeronave:
Esquema de Ligação
Fator de carga limite de 2,5;

Velocidade de mergulho igual a 1,25 da velocidade máxima;

Consideradas rajadas de 2m/s,
4m/s e 6m/s que estão dentro do envelope de manobra.

Determinação do carregamento dinâmico considerando um pouso em três e em duas rodas;

Carregamentos vertical de 252,5N e horizontal de 101N;



Estrutura da empenagem foi totalmente construída em isopor;

A superfície vertical é trapezoidal com 35% de sua área destinada ao leme de direção.
A superfície horizontal é totalmente móvel e possui a forma geométrica retangular.
O desenvolvimento de um projeto confiável resultou em uma aeronave altamente competitiva;

O projeto muito contribuiu para o desenvolvimento pessoal e profissional da equipe.
Os testes realizados confirmam as informações presentes no relatório de projeto, inclusive no que diz respeito aos valores previstos para a acuracidade;
Estudos para reestruturação e adequação da aeronave:

Parâmetros de projeto: Decolagem nos 50m e peso vazio inferior a 40N;

Simulação de pontuação para diversos modelos e dimensões de aeronaves;
2. Perfil Aerodinâmico
3. Superfícies de controle
4. Alterações no trem de pouso principal
5. Fixação da asa
6. Tubo de cauda
1. Forma geométrica
e estrutura da asa
2012:
2013:
2012:
2013:
2012:
2013:
2012:
2013:
2012:
2013:
Perfil TP 2012,
perfil próprio
Asa reto trapezoidal;
Asa trapezoidal;
Perfil Eppler 423
Asa nervurada em madeira balsa com longarina tubular de fibra de carbono.
A área total obtida de 1,06 m²
e AR de 6,34;
Asa construída em EPS sólido, mantendo a longarina tubular de fibra de carbono.
A nova área total obtida é de 0,8 m² e o novo alongamento de asa (AR) igual a 5;
No ano anterior, a equipe confeccionou as peças em madeira balsa em estrutura convencional nervurada.
Para o projeto atual, as superfícies da empenagem foram construídas com EPS sólido.
Construído em aço;
Construído em fibra de carbono laminada com kevlar;
Estrutura treliçada.
Estrutura de viga com seção transversal retangular.
Anteriormente realizada com duas hastes paralelas;

Fixação com dois parafusos.
Colocou-se uma haste de fixação centralizada e mais próxima ao bordo de ataque;

Fixação com cinco parafusos.
Um aumento no diâmetro apresentou melhores resultados relacionados a estabilidade e controle da aeronave
Aplicação da teoria da linha sustentadora na envergadura da asa através da aproximação de Schrenk;

Cálculo estrutural da longarina da asa: tensão atuante de 178,4MPa;

Análise de tensões na longarina da asa.
Dimensionamento Estrutural da Asa
Dimensionamento e escolha da bateria
A partir dos dados de consumo dos servos, bem como do receptor de rádio, é possível estimar a potência requerida do sistema elétrico;

Descrição da corrente necessária para a decolagem:
Selecionada uma bateria LiFe, capaz de fornecer uma corrente de aproximadamente 1300mA.
Calculado a partir da equação de decolagem;

Variação da densidade do ar entre 0m e 2300m em incrementos de 100m;

Peso máximo de decolagem subtraído do peso vazio da aeronave fornece a carga útil transportada de 7,1kg.


Realizadas modificações em seu comprimento a fim de ajustar a aeronave às dimensões presentes no regulamento de 2013;

Construída em honeycomb e madeira balsa;

O “tail boom” possui seção tubular de fibra de carbono com espessura de parede de 1,5mm, fixado por um único ponto de conexão na parte traseira da fuselagem.

A parede de fogo foi construída com uma base única em honeycomb acoplada diretamente à parte frontal da fuselagem propiciando segurança e grande facilidade de manutenção.
Identificação da hélice que fornecia os maiores valores de tração;

Valores de tração disponível e sua variação com a velocidade determinados a partir do “AeroDesign Propeller Selector”.

A hélice APC 13”x4” é capaz de fornecer maior tração disponível em baixas velocidades;

Análise ao nível do mar e em 1000m.


Seleção da hélice e curvas de tração

Para adequar o projeto ao regulamento de 2013, a envergadura da
asa foi reduzida para 2m;

Consideramos a possibilidade de alterações na forma geométrica da asa;

Seleção realizada em função de três modelos:
Retangular, trapezoidal e mista.

Análise fundamentada na determinação do
CLmáx para cada asa avaliada;

A geometria da asa escolhida foi trapezoidal.
Objetivos da Equipe
Prof. MSc. Nilson Roberto Inocente Junior
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