Otimização multidisciplinar da asa de uma aeronave projetada para a competição de aerodesign

Kaique Henrique Mina¹; Marcelo Araujo da Silva¹

¹ Universidade Federal do ABC

doi:10.20906/CPS/CILAMCE2017-0111

Resumo

Este trabalho visa apresentar uma metodologia para desenvolvimento de uma asa para o projeto de uma aeronave destinada a participar da competição SAE Aerodesign, utilizando o conceito de otimização multidisciplinar (MDO), através da elaboração de uma ferramenta computacional desenvolvida em MatLab®, integrado a softwares para análises de parâmetros de projeto, como o XFLR5. O objetivo é gerar uma asa que maximize a pontuação de voo da aeronave, obtida através de uma função objetivo concedida pela organizadora da competição. A aeronave deve atender a requisitos geométricos e restrições do regulamento, sendo capaz de ser inserida em um hangar cônico, com diâmetro na base de 2,5 m e altura de 0,75 m, decolar em até 60 m de pista e carregar até 20 Kg de carga paga, utilizando motores pré-definidos pela SAE. A função objetivo tem como variáveis, o peso vazio da aeronave e a carga paga máxima que esta é capaz de carregar. A primeira variável está vinculada a otimização estrutural e geométrica da asa e a segunda, ligada a seu projeto aerodinâmico e desempenho na decolagem. Muitas das variáveis de projeto envolvidas para obtenção da melhor pontuação de voo da aeronave, como alongamento, afilamento, seleção do perfil aerodinâmico da asa, MTOW (Maximum take off weight), torção, entre outras, impactam positiva ou negativamente em um aspecto de projeto, tornando mais complexa a determinação da melhor configuração de projeto para a asa. Logo, se faz necessária a implementação de uma metodologia de otimização com restrições e uso de métodos numéricos para resolver o problema. Para a otimização aerodinâmica, será utilizado um método numérico matricial, responsável por receber alguns dados geométricos e parâmetros aerodinâmicos de perfis de asa, (selecionados pós-análise feita no software XFLR5) para retornar as características aerodinâmicas da asa, sendo uma delas, o seu carregamento aerodinâmico, que junto das propriedades dos materiais desta, irá compor o fluxo de otimização estrutural, onde serão feitos os cálculos das dimen

Palavras-chave: Otimização ; Aeronave; Projeto