Aircraft Conceptual Design Computarional Tool for Static Aeroelastic Analysis

Abstract

A aeroelasticidade estática examina a interação entre as forças aerodinâmicas e a deformação estrutural em regime estacionário. Essa interação pode induzir fenômenos como divergência, reversão de controle e redistribuição de carga, todos os quais afetam o desempenho da aeronave. Na fase de projeto conceitual, a previsão precisa da redistribuição de carga permite que os projetistas otimizem a geometria da asa para melhorar o desempenho de estruturas altamente flexíveis.

Para facilitar o projeto da asa com uma análise aeroelástica de baixo custo, um modelo estrutural de 12 graus de liberdade foi integrado ao método Athena Vortex Lattice (AVL). Pa ra facilitar o projeto da asa com uma análise aeroelástica de baixo custo, um modelo estrutural de 12 graus de liberdade foi integrado ao método Athena Vortex Lattice (AVL). A ferramenta foi usada para analisar a asa NI-19 da Equipe Nisus Aerodesign , da UFSC-CTJ, para avaliar a velocidade crítica de divergência e redistribuição de carga para voo de cruzeiro nivelado. Os resultados mostram que, para voo nivelado, a divergência ocorre a uma velocidade de 73,25 m/s, superior à velocidade de cruzeiro, que é de 14,6 m/s. A redistribuição de carga para voo de cruzeiro reduziu a sustentação e o arrasto em 1,87% e 4,04%, respectivamente. m/s.

Static aeroelasticity examines the interaction between aerodynamic forces and struc- tural deformation under steady-state conditions. This interaction can induce phenom- ena like divergence, control reversal, and load redistribution, all of which affect aircraft performance. In the conceptual design phase, accurately predicting load redistribution allows designers to optimize wing geometry for enhanced performance for highly flex- ible structures. To facilitate the wing design with a low-cost aeroelastic analysis, a 12-degree-of-freedom structural model was integrated with the Athena Vortex Lattice (AVL) method. The tool was used to analyze the NI-19 Wing of the SAE Aerodesign Nisus Team, from UFSC-CTJ, to evaluate the critical speed for divergence and load redistribution for leveled cruise flight. The results show that for leveled flight, the divergence occurs at a speed of 73.25 m/s, greater than the cruise speed, that is 14.6 m/s. The load redistribution for cruise flight reduced both the lift and the drag in 1.87% and 4.04%, respectively.