Baixe Relatorio Planador- aeronaves e conceitos importantes e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Engenharia Aeronáutica, somente na Docsity! 5.1 – Planador 5.1.1 – Conceitos Ao levar em conta os principais aspectos de uma aeronave planadora, percebe-se que diversos conceitos estão embotidos em cada parte do projeto, seja na construção da asa, fuselagem, empenagens, ou nos estudos de desempenho. O entendimento destes conceitos é de suma importância para que uma aeronave possa ser projetada. Destacam-se: Asa aeronáutica É a parte da aeronave responsável pela produção da sustentação. Existem diversas geometrias de asas, e sua escolha depende do intuito da aeronave. A asa da aeronave possui alguns aspectos básicos e uma nomenclatura própria. Envergarura=b Área da asa=S Corda na raiz=Cr Corda na ponta=Cp 1 Figura SEQ Figura \* ARABIC 2-Principais tipos de asas. Fuselagem É o corpo principal do avião, onde as demais estruturas (asas, empenagem, etc) são fixadas. Diedro É o ângulo de inclinação da asa em relação a um plano horizontal. Pode ser tanto positivo, como negativo. Relação de aspecto (AR) É a relação entre a envergadura da asa e sua corda média. É calculado pela fórmula: Ar= b²/A É um dos mais importantes parâmetros a ser definido no projeto da asa, pois afeta praticamente todas as suas características. Relação de afilamento da asa (l) Representa a variação da corda da asa, ou seja, a razão entre a corda na ponta e a corda na raiz da asa (l=Cp/Cr) Aerodinâmica 2 Figura SEQ Figura \* ARABIC 6- Nomenclatura de um perfil aerodinâmico. Ângulo de ataque e Ângulo de Incidência Em aviação, ângulo de ataque é o ângulo formado pela corda do aerofólio e a direção do sem movimento relativo ao ar. Já o ângulo de incidência é formado entre o eixo longitudinal do avião e a linha da corda da asa. Figura SEQ Figura \* ARABIC 7-Diferença entre o ângulo de ataque e o ângulo de incidencia. Centro de Gravidade (CG__ ) O centro de gravidade é , de modo geral, o ponto onde se concentra todo o peso de um objeto. É de suma importância no projeto de qualquer aeronave, pois influencia em praticamente todos os aspectos da mesma. 5 Centro de Pressão (CP __) O centro de pressão é o ponto onde a força resultante aerodinâmica (A) intercepta a linha de corda do perfil aerodinâmico. Este ponto é geralmente obtido a partir de ensaios em túnel de vento, os quais permitem determinar a distribuição da pressão nas diferentes partes do perfil aerodinâmico ou com modelos matemáticos fundamentados na geometria do perfil em estudo. O balanceamanto da aeronave é governado pela mudança da posição do CP. Figura SEQ Figura \* A8-Distribuição da pressão em um perfil eaerodinâmico. Empenagem Parte formada pelos estabilizadores horizontais e verticais da aeronave. Localiza-se na extremidade da fuselagem. 6 Figura SEQ Figura \* ARABIC 9-Diferentes tipos de empenagem. Estabilizadores São os componentes responsáveis por estabilizar a aeronave em todos os seus eixos. A maioria das aeronaves possuem dois estabilizadores, sendo um horizontal e um vertical. Eles atuam como pequenas asas, porém são feitos de maneira que não gerem sustentação enquanto a aeronave se mantém estável. O estabilizador horizontal é responsável pela estabilidade longitudinal da aeronave, enquanto o estabilizador vertical fica por conta de manter sua estabilidade lateral. Implicações importantes dos conceitos abordados Elevado ângulo de ataque Pode levar a aeronave a uma situação de grande perda de sustentação (situação de “estol”). Quando o ângulo de ataque da aeronave atinge o ângulo de estol, ela perde a sustentação e tende a cair em solo. Por isto, no estudo de cada perfil aerodinâmico é analizado este ângulo. 7 Figura SEQ Figura \* ARABIC 12-Efeitos do diedro negativo de uma asa. Efeitos do centro de gravidade A posição do centro de gravidade da aeronave influencia muito na estabilidade da mesma. A respeito da posição relativa do CG e a localização do CP, experiências demonstram que um avião com CG localizado entre 20% e 35% da corda da asa possui um balanceamento satisfatório e boa estabilidade. Figura SEQ Figura \* ARABIC 13-Influencias do CG na estabilidade da aeronave. Se o CG a aeronave estiver localizado muito à frente do ponto neutro, ela tenderá a inclinar-se para frente. Já se o CG estiver muito atrás do ponto neutro, existirá uma tendência de cauda, “empinando” a aeronave. A correção dessas tendências é feita pela alteração no ângulo de ataque dos estabilizadores. Efeitos do dimensionamento da aeronave 10 Para o dimensionamento da aeronave é preciso levar em conta o objetivo da mesma. É importante o estudo da relação entre a envergadura (b) da asa e o comprimento (i) do avião (razão b/i). A asa de um avião planador, por exemplo, precisa ter uma envergadura grande em relação ao comprimento dele. Outro importante aspecto é a posição da asa e da empenagem na fuselagem. Experimentos mostram que um avião na qual a distância entre os bordos de ataque da asa e do estabilizador horizontal representa de 50% a 60% do comprimento da fuselagem apresenta boas características de voo. Empregando os conceitos na construção do planador Com o entendimento dos conceitos básicos descritos acima, foi feita a escolha das características do planador, como o tipo da asa, o formato da fuselagem, escolha do perfil aerodinâmico e o dimensionamento do projeto. 5.1.1 – Cálculos Asa A geometria escolhida para a asa do projeto foi a trapezoidal, com as seguintes dimensões: 11 A área total(em metros) da asa será duas vezes a área da meia asa: A relação de afilamento será: A relação de aspecto será: O perfil escolhido para a asa foi o Eppler 423. Por possuir dados conhecidos e ser possível a análise de gráficos característicos deste perfil. foi possível estimar a força de sustentação e de arrasto existentes quando o planador está em uma velocidade v. 12 Figura 15- Empenagem horizontal do planador Considerando a empenagem horizontal como uma pequena asa de envergadura b, corda na raiz Cr e corda na ponta Cp, a área S (em metros) do estabilizador horizontal será: = 0,01425m² Assim, sua relação de aspecto (AR) será,aproximadamente: 15 Estabilizador Vertical Figura SEQ Figura \* ARABIC 16-Empenagem Vertical do planador Considerando a empenagem vertical tenha altura b, corda na raiz Cr e corda na ponta Cp, a área S (em metros) do estabilizador vertical será: Assim, sua relação de aspecto (AR) será,aproximadamente: Centro aerodinâmico da asa 16 Pela analise das curvas CL x a e CM x a do perfil Eppler 423 foi possível determinar a posição do centro aerodinâmico do perfil a partir da posição c/4 ( 25% da corda da asa ). 17