Métodos de Elementos Discretos AED-25 – Aerodinâmica Subsônica.
Aerodinâmica de Asas em Regime Incompressível AED-11 BESUNTS.
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Aerodinâmica de Asas em Regime IncompressívelAED-11BESUNTS
↓ 𝐴𝑅 :↓𝛼𝑒𝑓𝑒𝑡𝑖𝑣𝑜∴↓𝐶𝐿𝛼
𝐶𝐿𝛼=
2𝜋
1+2𝐴𝑅
𝑟𝑎𝑑−1
Teórico Experimental
-5 0 5 10 15 20-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Infinito Exp AR4 ExpAR2 Exp Infinito TeoAR4 Teo AR2 Teo
Alpha (º)
Cl
M 𝑒𝑠𝑚𝑜𝛼0
ALONGAMENTO
↓ 𝐴𝑅 :↓𝛼𝑒𝑓𝑒𝑡𝑖𝑣𝑜∴↓𝐶𝐿𝛼
𝐶𝐿𝛼=
𝑎0
1+ 2𝐴𝑅
𝑟𝑎𝑑−1
Esperado
Exp IC 95%
ALONGAMENTO
↓ 𝐴𝑅 :↓𝐶𝐿 , ↓𝛼𝑒𝑓𝑒𝑡𝑖𝑣𝑜
↓ 𝐴𝑅 :𝑒𝑠𝑡𝑜𝑙𝑚𝑎𝑖𝑠 𝑠𝑢𝑎𝑣𝑒 (𝑑𝑎𝑟𝑎𝑖𝑧𝑝𝑎𝑟𝑎𝑝𝑜𝑛𝑡𝑎 )
ALONGAMENTO
↓ 𝐴𝑅 :𝑒𝑠𝑡𝑜𝑙𝑚𝑎𝑖𝑠 𝑠𝑢𝑎𝑣𝑒
-5 0 5 10 15 20-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Infinito Exp AR4 Exp AR2 Exp
Infinito Teo AR4 Teo AR2 Teo
Alpha (º)
Cl
-5 0 5 10 15 20 250
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Alpha (º)
Cd
-5 0 5 10 15 20 25-0.16
-0.14
-0.12
-0.1
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0
Alpha (º)
Cm
𝒆𝒔𝒕𝒐𝒍
𝒆𝒔𝒕𝒐𝒍
↓ 𝐴𝑅 :↓ 𝑥𝐶𝐴
(%)
ALONGAMENTO
Alongamento
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
along infinito AR4AR2
Cd
Cl
-5 0 5 10 15 20 250
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Infinito Exp AR4 Exp AR2 Exp
Alpha (º)Cd
𝐶𝐷𝑖=
𝐶𝐿2
𝜋 AR (1+𝛿 )=𝐶𝐿
2
𝜋 𝑒 AR𝐶𝐷 ,1=𝐶𝐷 , 2+
𝐶𝐿2
4𝜋 𝑒Mesmo
Alongamento
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.250
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
along infinito AR4AR2
Cd
Cl2
↑ 𝐴𝑅→↑𝐹𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑂𝑠𝑤𝑎𝑙𝑑
Alongamento eexp eteórico
- -0,6000,035 0,92 [16]0,613 0,050 0,92 [16]
Alongamento Experimental Teórico- -
0,1326 0,08650,2596 0,1730
ENFLECHAMENTO
𝑈∞ ,𝑒𝑓=𝑈∞𝑐𝑜𝑠 Λ
𝐶𝑒𝑓=𝐶𝑐𝑜𝑠 Λ
ENFLECHAMENTO
Influência da Camada Limite
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
Enflech 0 Enflech 45 teo 0 teo 45
Alpha (º)
Cl
Enflech CLα teo CLα exp IC 95%
0º 1,39 π 1,62 π ±0,21
45º 1,09 π 1,14 π ±0,07
0 4 8 1 2 1 6Â n g u lo d e A ta q u e n a R a iz ( G ra u s )
0 .0
0 .4
0 .8
1 .2
Coe
ficie
nte
de S
uste
ntaç
ão (
CL
)
E n flec h a m e n to ( F i )
F i = 0 g ra u s
F i = 3 0 g rau s
F i = 4 5 g rau s
A sas R etan gu lares: A lon g . = 6A fil. = 1 ; P erfil S im étrico
ENFLECHAMENTO
(Teoria Pot)
Enflech Teor Exp
IC 95%
0º 0,25 0,26 ±0,03
45º 1,5 1,14 ±0,01
ENFLECHAMENTO
↑𝐶𝐷𝑖→↑𝜆0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2
-0.45
-0.25
-0.05
0.15
0.35
0.55
0.75
Enflech 0 Enflech 45
Cd
Cl
0 .0 0 0 .0 2 0 .0 4 0 .0 6 0 .0 8C o efic ien te d e A rra s to ( C D )
-0 .8 0
-0 .4 0
0 .0 0
0 .4 0
0 .8 0
1 .2 0
Coe
ficie
nte
de S
uste
ntaç
ão (
CL
)
E n fle c h a m e n to ( F i )
F i = 0 g rau s
F i = 3 0 g ra u s
F i = 4 5 g ra u s
A sas R eta n gu lares: A lon g . = 6A fil. = 1 ; P erfil S im étr ico
ENFLECHAMENTO Enflech Teo Exp
0º 0.8691 0,26
45º 0.6105 0,401
0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2-0.0999999999999995
4.71844785465692E-16
0.1
0.200000000000001
0.300000000000001
0.4
0.500000000000001
0.600000000000001
Enflech 0 Enflech 45
Cd
Cl^
2
ENFLECHAMENTO
-1 .0 -0 .5 0 .0 0 .5 1 .0C o o rd en a d a ao lo n g o d a E n v e rg ad u ra (y /s )
0 .0 0
0 .0 1
0 .0 2
0 .0 3
Circ
ulaç
ão A
dim
ensi
onal
( G
ama)
F i = 0 g ra u s
F i = 3 0 g ra u s
F i = 4 5 g ra u s
N O T A : C u rv as se m s ím b o lo s rep re se n ta m a d is tr ib u içã o e líp tic a d e c ircu la çã o
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0Coordenada ao longo da semi-envergadura (y/s)
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
C oef
icie
nte
de S
uste
ntaç
ão L
ocal
( C l
/ CL
)
Enflechamento ( Fi )
Fi = 0 graus
Fi = 30 graus
Fi = 45 graus
Po
nt
a
(maior nas pontas)
Não estola completamente (circulação não homogênea)
ENFLECHAMENTO Proximidade (Exp): Efeitos de placa
plana e camada limite.
10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5 150.5
0.55
0.6
0.65
0.7
0.75
0.8
0.85
0.9Enflech 0 Enflech 45 teo 0teo 45
Alpha (º)
Cl
Cl
= 30o
= 0o
-5 -3 -1 1 3 5 7 9 11 13 150
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
Enflech 0 Enflech 45
Alpha (º)
Cd
0 .0 4 .0 8 .0 1 2 .0 1 6 .0Â n g u lo d e A taq u e n a R a iz ( G ra u s )
0 .0 0
0 .0 2
0 .0 4
0 .0 6
0 .0 8
Coe
ficie
nte
de A
rras
to (
CD
)
E n fle c h a m en to
F i = 0 g ra u s
F i = 3 0 g ra u s
F i = 4 5 g ra u s
A sa s R etan gu la res: A lo n g . = 6A fil. = 1 ; P erfil S im étr ic o
ENFLECHAMENTO Coeficiente de arrasto local influencia o coeficiente de arrasto total Ponta da asa estola primeiro (distribuição de circulação), local aumenta de
forma abrupta (pontas – arrasto de pressão – efeito de ângulo de ataque) Raiz continua a apresentar mais baixo (não atingiu estol)
-1 0 .0 -5 .0 0 .0 5 .0 1 0 .0 1 5 .0Â n g u lo d e A ta q u e n a R a iz ( G ra u s )
0 .0
1 .0
2 .0
3 .0
Posi
ção
do C
entro
de
Pres
são
(Xcp
)
F i = 0 g rau s
F i = 3 0 g rau s
F i = 4 5 g rau s
A sa s R eta n gu la res: A lo n g . = 6A fil. = 1 ; P erfil S im étr ico
Cr
B / 2
V o
= 450
ENFLECHAMENTO (maior módulo) na região linear Estol deslocamento do centro de pressão em direção ao bordo de ataque da asa Efeito de pitch–up devido ao deslocamento do centro de pressão (redução do
módulo do coeficiente de momento)
•E o pitch-up?
4 6 8 10 12 14-0.600000000000001
-0.500000000000001
-0.400000000000001
-0.300000000000001
-0.200000000000001
-0.100000000000001
-5.55111512312578E-16
0.0999999999999994
0.199999999999999
0.299999999999999
Enflech 0 Enflech 45
Alpha (º)
Cm
Cm
= 0o
= 45o
Teo.
Exp.
AFILAMENTO Estol (EXP):• Asa retangular (λ = 1)
Estol na raiz• Asa intermediária (λ =
0.5) Estol praticamente uniforme
• Asa pontiaguda (λ = 0.2) Estol de ponta de asa
AFILAMENTO
• Vórtice de ponta de asa αi
• intensidade do vórtice
•
AFILAMENTO
•
AFILAMENTO
0 .0 4 .0 8 .0 1 2 .0 1 6 .0Â n g u lo d e A taq u e n a R a iz ( G rau s )
0 .0 0
0 .0 2
0 .0 4
0 .0 6
0 .0 8
Coe
ficie
nte
de A
rras
to (
CD
)
A fila m e n to = 1
A f ila m e n to = 0 .5
A f ila m e n to = 0 .2
A sa s T ra p ezo id a is: E n fl. = 0 G ra u sA lo n g . = 6 ; P e rfil S im étr ico
pequena variação Mínimo em
AFILAMENTO
0 .0 4 .0 8 .0 1 2 .0 1 6 .0Â n g u lo d e A ta q u e n a R a iz ( G ra u s )
0 .0
0 .4
0 .8
1 .2
Coe
ficie
nte
de S
uste
ntaç
ão (
CL
)
A filam en to = 1
A filam en to = 0 .5
A filam en to = 0 .2
A sa s T ra p ezo id a is: E n fl. = 0 G rau sA lo n g . = 6 ; P er fil S im étr ico
↑𝜆→↑𝐶𝐿
AFILAMENTO
• depende de L e de
0 .0 4 .0 8 .0 1 2 .0 1 6 .0Â n g u lo d e A ta q u e n a R a iz ( G ra u s )
0 .0 0 0
0 .0 0 2
0 .0 0 4
0 .0 0 6
0 .0 0 8C
oefic
ient
e de
Mom
ento
( C
m )
c/ R
elaç
ão a
1/4
da
Cor
da n
a R
aiz
A fila m e n to = 1
A fila m e n to = 0 .5
A fila m e n to = 0 .2
A sa s T ra p ezo id a is: E n fl. = 0 G rau sA lo n g . = 6 ; P er fil S im étr ico
Relação não direta
Alongamento (Aplicação)Autonomia e Alcance; Redução do Arrasto Induzido; Otimização do Cruzeiro;
Complexidade Estrutural
Robustez e fatores de carga elevados; Redução do momento de inércia e aumento da manobrabilidade
Alongamento (Aplicação)
AR = 8,56 – Range ~ 14000 Km
AR = 7,5 – Range ~ 15000 Km
Afilamento (Aplicação)Correção da distribuição de sustentação ao longo da asa; Redução do Esforço Estrutural
na raiz; Controle de regiões supersônicas e subsônicas sobre a superfície da asa
Facilidade de Manufatura
Afilamento (Aplicação)CASOS ESPECIAIS
Asa em forma de disco
Asa elíptica
Afilamento maior do que 1
Enflechamento (Aplicação)Redução do arrasto no regime transônico e baixo supersônico; momento cabrador no
estol; utilização de efeitos de compressibilidade
Aumento do Cl máximo e do Cl alpha; Momento picador no estol
Enflechamento (Aplicação)
Aumento do Cl máximo e do Cl alpha; Momento picador no estol
Redução do arrasto no regime transônico e baixo supersônico; momento cabrador no estol; utilização de efeitos de compressibilidade
Enflechamento (Aplicação)Estol de ponta de asa (perda
da superfície de controle); estabilização da rolagem
Estol de raiz; instabilidade em rolagem;
carregamentos estruturais severos na ponta de asa
POSITIVO
NEGATIVO
Enflechamento (Aplicação)GEOMETRIA VARIÁVEL
Otimização para regime de cruzeiro e pouso/decolagem; aumento da complexidade da aeronave; massa adicional elevada devido ao sistema de variação de geometria;
específico para aeronaves militares
Torção (Aplicação)Correção da distribuição de sustentação ao longo da asa; Impedir estol de ponta de asa;
garantir rolagem de aeronaves sem superfícies de controle
Facilidade de Manufatura