Publicação
Structural improvements of a FishBAC design
| Resumo: | A indústria aeronáutica é conhecida pela sua elevada exigência. Actualmente, essa exigência é cada vez mais notória, o que leva à procura ativa de ideias e soluções que sejam inovadoras, criativas e mais eficientes para a continua evolução do desempenho das aeronaves. Uma das novas e promissoras ideias é a asa do tipo Fish Bone Active Camber (FishBAC), que se insere na categoria de asas que tem uma curvatura variável consoante o pretendido. Neste trabalho, propõe-se novas soluções que possam responder às limitações dos modelos atuais da tecnologia FishBAC. Como mecanismo adaptativo (morphing) baseado na flexibilidade, a distribuição e orientação da rigidez dentro do FishBAC são incrivelmente importantes. O objectivo geral é conseguir uma elevada flexibilidade na direcção da curvatura variável mantendo, simultaneamente, uma elevada rigidez nas outras direcções. A geometria do FishBAC foi projetada para criar um elevado nível de anisotropia estrutural. Este trabalho procura levar esta estrutura mais longe, investigando uma série de alterações de concepção que irão aumentar ainda mais a anisotropia geométrica e dos materiais utilizados, de modo a aumentar o desempenho do FishBAC . Estas soluções foram obtidas usando três modelos diferentes. O primeiro modelo apresenta recortes rectangulares na espinha (spine). O segundo tem pultrusões de polímero reforçádo com fibra de carbono (Carbon fiber reinforced polymer - CFRP) presasãs longarinas e colocadas junto à pele (skin). E o terceiro modelo combina as características dos outros dois. Os resultados de uma análise de elementos finitos (Finite Element Analysis - FEA), obtidos para estes modelos, foram comparados a um modelo básico FishBAC sem modificações. Concluiu-se que os recortes têm um efeito positivo na diminuição da rigidez do modelo, com um impacto modesto na variação da deflexão do bordo de fuga, ao longo da envergadura. As pultrusões de CFRP demonstraram ser muito menos eficazes para responder ao problema da elevada variação da deflexão do bordo de fuga do que seria de esperar para estruturas quem incluem este tipo de reforços (pultrusões de CFRP). |
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| Autores principais: | Nunes, Tiago Emanuel Pereira |
| Assunto: | Análise de elementos finitos Modelo computacional Asa adaptativa FishBAC Fibra de carbono reforçada com polímero FEA CAD Morphing wing CFRP |
| Ano: | 2022 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Academia da Força Aérea |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | Academia da Força Aérea |
| Resumo: | A indústria aeronáutica é conhecida pela sua elevada exigência. Actualmente, essa exigência é cada vez mais notória, o que leva à procura ativa de ideias e soluções que sejam inovadoras, criativas e mais eficientes para a continua evolução do desempenho das aeronaves. Uma das novas e promissoras ideias é a asa do tipo Fish Bone Active Camber (FishBAC), que se insere na categoria de asas que tem uma curvatura variável consoante o pretendido. Neste trabalho, propõe-se novas soluções que possam responder às limitações dos modelos atuais da tecnologia FishBAC. Como mecanismo adaptativo (morphing) baseado na flexibilidade, a distribuição e orientação da rigidez dentro do FishBAC são incrivelmente importantes. O objectivo geral é conseguir uma elevada flexibilidade na direcção da curvatura variável mantendo, simultaneamente, uma elevada rigidez nas outras direcções. A geometria do FishBAC foi projetada para criar um elevado nível de anisotropia estrutural. Este trabalho procura levar esta estrutura mais longe, investigando uma série de alterações de concepção que irão aumentar ainda mais a anisotropia geométrica e dos materiais utilizados, de modo a aumentar o desempenho do FishBAC . Estas soluções foram obtidas usando três modelos diferentes. O primeiro modelo apresenta recortes rectangulares na espinha (spine). O segundo tem pultrusões de polímero reforçádo com fibra de carbono (Carbon fiber reinforced polymer - CFRP) presasãs longarinas e colocadas junto à pele (skin). E o terceiro modelo combina as características dos outros dois. Os resultados de uma análise de elementos finitos (Finite Element Analysis - FEA), obtidos para estes modelos, foram comparados a um modelo básico FishBAC sem modificações. Concluiu-se que os recortes têm um efeito positivo na diminuição da rigidez do modelo, com um impacto modesto na variação da deflexão do bordo de fuga, ao longo da envergadura. As pultrusões de CFRP demonstraram ser muito menos eficazes para responder ao problema da elevada variação da deflexão do bordo de fuga do que seria de esperar para estruturas quem incluem este tipo de reforços (pultrusões de CFRP). |
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