Eng. Aer. Luiz Augusto Tavares de Vargas

Prof. Paulo Henriques Iscold Andrade de Oliveira

Este trabalho visa o desenvolvimento de um método computacional para o cálculo aerodinâmico de aeronave completas para aplicações onde seja necessário velocidade de processamento elevada. Dentre as diversas aplicações deste método, pode-se citar o estudo de projetos conceituais e preliminares, onde são necessárias as avaliações de um número grande de configurações, processo de otimização, onde se repete a demanda do primeiro exemplo ou o cálculo das forças aerodinâmicas para aplicações de simuladores de vôo, evitando a necessidade de criação de tabelas multidimensionais que descrevam as características aerodinâmicas da aeronave.

O método desenvolvido é baseado em uma versão simplificada do Método de Vortice-Lattice, onde a distribuição de filamentos de vórtices é feita apenas ao longo da envergadura. De forma a suprimir o lapso de informação das característica das asa ao longo da corda, este método faz uso das características bi-dimensionais dos perfis que compõem a asa. Desta forma, têm-se, na verdade, uma vantagem sobre o Método de Vortice-Lattice pelo fato de que é possível levar em consideração as características bi-dimensionais dos perfis e prever, por exemplo, a ocorrência de estol.´Com este método é possível também prever os efeitos de: i) deflexões de comandos; ii) velocidade angulares; iii) torção geométrica; iv) torção aerodinâmica; iv) influência das esteiras; v) pequenos enflexamentos; vi) pequenos diedros; vii) winglets.

A velocidade de processamento para uma aeronave completa com mais de 100 painéis pode ser menor que 3 segundos em um ambiente gráfico. Espera-se que a implementação deste método em uma linguagem de programação de alto desempenho permita a sua utilização em processamentos de tempo real.

As principais características deste método são:

- Aceita infinitas superfícies planas e não-planas

- Possui 4 tipos de distribuição de malha

- Calcula as forças e momentos em três sistemas de coordenadas diferentes

- Calcula os coeficientes de força e momento em três sistemas de coordenadas diferentes

- Aceita torção geométrica

- Aceita torção aerodinâmica

- Aceita diedro

- Aceita enflexamento

- Utiliza informações bi-dimensionais tabeladas ou calculadas automaticamente

- Possui três opções para alinhamento da esteira

- Apresenta interface gráfica amigável

- Calcula arrasto induzido no Trefftz-Plane

- Inclui efeitos de arrasto parasita e momento aerodinâmico

- Calcula derivadas aerodinâmicas e de estabilidade e controle

- Aceita velocidade angular de rolamento, arfagem e picada

Asa em estol comparada com resultado de método potencial

Resultados de uma aeronave em rolamento

Polar completa de uma aeronave (linha verde claro - polar 2D)

Este método vem se apresentado uma alternativa promissora para o desenvolvimento de sistemas de simulação em tempo real baseados na geometria da aeronave. Além disto, como esta ferramenta pode apresentar resultados com diversos graus de detalhamento, sua utilização para etapas de projeto conceitual, preliminar e detalhado também tem se mostrado adequada. A expectativa do Centro de Estudos Aeronáuticos é que esta ferramenta venha a ser utilizada, em breve para três tarefas básicas:

• Projeto de novas aeronaves - nas diversas etapas de detalhamento

• Determinação da matriz de derivadas de uma aeronave para inclusão de simuladores de vôo baseados em modelos aerodinâmicos

• Desenvolvimento de um simulador de vôo baseado em geometria.