Dados do Trabalhos de Conclusão

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
ENGENHARIA DE DEFESA (31007015011P8)
SIMILARIDADE DINÂMICA APLICADA A MODELOS DE AERONAVES DE ASAS ROTATIVAS
ANDRE FILIPE ESTEVES VILLAR
DISSERTAÇÃO
01/09/2017

Este trabalho tem como objetivo aplicar um método de similaridade dinâmica baseado nas equações características de sistemas dinâmicos em um protótipo de aeronave de asas rotativas, para a escolha de um modelo em escala reduzida que mais se aproxime da dinâmica do protótipo no domínio adimensional, favorecendo uma adequada predição e avaliação da sua dinâmica de voo. Embora o método de análise dimensional seja amplamente utilizado nos estudos de similaridade aplicados à dinâmica de veículos que aparecem na literatura especializada, o método da equação característica, que é mais popular na área da mecânica dos fluidos, apresenta algumas particularidades que fazem do seu uso uma alternativa interessante do ponto de vista prático. Em contraste com o primeiro, que não requer um conhecimento detalhado sobre a dinâmica do sistema para conduzir a um conjunto mínimo, mas não único, de parâmetros Π adimensionais, o segundo método permite a obtenção de um conjunto único de parâmetros Π com significados físicos, dispensando procedimentos de tentativa e erro. A capacidade de prever a dinâmica de um veículo a partir de uma versão em escala têm contribuído para a evolução de diversos equipamentos e procedimentos. Neste sentido, a dinâmica do protótipo é comparada, no espaço adimensional, com a dos modelos em escala, com o objetivo de escolher aquele que apresente um comportamento mais próximo da performance do sistema em escala real. Após a escolha do melhor modelo, excitações em função de forças e momentos resultantes são aplicadas a fim de comparar o comportamento dinâmico do protótipo com o do modelo escolhido, para duas configurações distintas de decolagem. Com a análise da similaridade dinâmica incompleta por meio de modelos em escala, espera-se que o aeromodelo escolhido se comporte o mais próximo possível do protótipo real, comparado aos demais modelos considerados. Para testar o método, o helicóptero Huey II utilizado pela Polícia Civil do Estado do Rio de Janeiro é tomado como protótipo e, como modelos em escala reduzida, são escolhidos quatro aeromodelos comerciais. Como resultado, observa-se que a classificação dos modelos que melhor representam o protótipo no espaço adimensional depende tanto das variáveis de estado, que são escolhidas como prioridade no estudo, quanto da manobra que se pretende analisar.

Helicóptero
This work aims to apply a dynamic similarity method based on the characteristic equations of dynamic systems in a helicopter prototype, in order to choose a small scaled model that is closer to the dynamics of the prototype in the dimensionless domain, favoring an adequate prediction and evaluation of their flight dynamics. Although the dimensional analysis method is widely employed in the similarity studies applied to vehicle dynamics appearing in the specialized literature, the characteristic equation method, which is more popular in fluid mechanics field, presents some features that make its use an interesting alternative from the practical point of view. In contrast with the former, which do not require a detailed knowledge about the system dynamics to lead to a minimal but not unique set of dimensionless Π parameters, the latter allows obtaining a unique set of Π parameters having physical meanings without demanding a trial-and-error procedure. The ability to predict the dynamics of a vehicle from a scaled version has contributed to the evolution of many equipments and procedures. In this sense, the dynamics of the prototype is compared, in the dimensionless space, with the scaled models, in the purpose of choosing the one presenting a behavior closer to the behavior of the full-scale system. After taking the best model, excitations as resulting functions of forces and moments are applied in order to compare the dynamic behavior of the prototype with that of the chosen model for two different takeoff configurations. With the analysis of the incomplete dynamic similarity through the scaled models, it is expected that the chosen model will behave as close as possible to the actual prototype, compared to the other models considered. To test the method, the Huey II helicopter used by the Judiciary Police of the State of Rio de Janeiro is taken as a prototype and, as small scaled models, four commercial aircraft models are chosen. As a result, it is observed that the choice of the model that best represents the prototype in the dimensionless space depends both on the state variables that are chosen as priority in the study and on the maneuver to be analyzed.
Helicóptero;Predição
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PORTUGUES
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
O trabalho possui divulgação autorizada

Contexto

ENGENHARIA DE DEFESA
MECATRÔNICA E SISTEMAS DE ARMAS
Análise e controle de sistemas não estácionários: novas técnicas e aplicações em Engenharia de Defesa

Banca Examinadora

PAULO CESAR PELLANDA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
CARLOS MAGLUTA Participante Externo
MAURO SPERANZA NETO Participante Externo

Vínculo

Servidor Público
Empresa Pública ou Estatal
Outros
Sim