PRJ-22. Dimensionamento Estrutural. Prof. Dr. Adson Agrico de Paula Departamento de Projetos de Aeronaves Divisão de Engenharia Aeronáutica - ITA

Transcrição

1 PRJ-22 Dimensionamento Estrutural Prof. Dr. Adson Agrico de Paula Departamento de Projetos de Aeronaves Divisão de Engenharia Aeronáutica - ITA

2 Elementos da aeronave Asa Empenagens Fuselagens Motor, armamento, trem de pouso

3 Elementos estruturais Longarina Nervura Reforçadores Cavernas Revestimento

4 Elementos da aeronave Asa Empenagens Fuselagens Motor, armamento, trem de pouso

5 Longarina Longarinas treliçadas Longarinas alma + flange

6 Longarina

7 TRELIÇAS Gatam mais tempo devido ao número de partesa serem montadas e ferramentas mais elaboradas. Nenhum ou pequeno grau de redundância. Uma pequena falha pode comprometer toda a estrutura.

8 Longarinas Estruturas mais leves. Projeto fail-safe. Para aeronaves modernas a caixa de torção da asa pode ser usada como tanque de combustível. Essa é uma função que a estrutura treliçada não pode exercer.

9 Arranjo estrutural da asa O arranjo estrtural das longarinas dependerá do tipo de aeronave e cargas aerodinâmicas consideradas. - Mono longarina: aeronaves leves - Caixa de torção : aeronaves comerciais - Multilongarina : Aeroanves de caça

10 Mono longarina

11 Estruturas de multiplas longarina

12 Estruturas de multiplas longarina São utilizadas em caças que são submetidos a altas cargas aerodinâmicas e sua estrutura de asa é limitada a baixos valores de espessura de perfil devido aos requisitos de arrasto de onda. Por exemplo o F-16 apresenta 11 longarinas, 5 nervuras e revestimentos sem reforçadores.

13 CAIXA DE TORÇÃO

14 CAIXA DE TORÇÃO

15 CAIXA DE TORÇÃO As aeroaves comerciais em sua maioria utilizam a caixa de torção como estrutura que suporta a carga principal recebida pela asa. A caixa de torção deve estar localizada em uma posição que tenha a máxima vantagem em altura estrutural obtida dentro dos contornos do perfil (Isso diminui o peso estrutural!!!!). A caixa de torção tem seus limites estabelecidos pelo as longarinas dianteiras e traseiras e os revestimentos do intra e extra-dorso da asa.

16 Localização da longarina As posições das longarinas dianteiras e traseiras normalmente são limitadas pelos dispositivos de hipersustentação. Podemos considerar valores típicos: Longarina dianteira (15-30 % corda) Longarina traseira (65-75 % corda)

17 Localização das nervuras Estabelecido na fase inicial do projeto. Ajuda a estabilizar o revestimento da caixa de torção. Pontos de fixação para revestimentos dos bordos de ataque e fuga. Pontos de fixação para flaps, slats, ailerons, spoilers.

18 Localização das nervuras Ponto de fixação para motor e trem de pouso localizados na asa. Maior espaçamento inboard. O espaçamento aumenta com a profundidade da caixa. O peso da nervura é considerável e deve se otimizado.

19 Localização das nervuras

20 Localização das nervuras

21 Pontos duros de suporte na asa DC-8

22 Pontos duros de suporte na asa

23 Pontos duros de suporte na asa SAAB 340-B

24 Posicionamento da nervura com relação ao escoamento Perpendicular à longarina Na direção do voo

25 Localização das nervuras Aeronaves leves : 36 polegadas Aeronaves de transporte comercial: 24 polegadas Caças e aeronaves de treinamento: o espaçamento de nervura varia largamente

26 Layout estrutural de asa Boeing 767 Airbus 380 Spitirefire Etc...

27 Layout de Asa : Boeing 767

28 Layout de Asa : Boeing 767

29 Layout de Asa : SPITFIRE

30 Layout de Asa : A380

31 Projeto da junção asa fuselagem Asas tem sua junção com a fuselagem em dois modos: Asas parafusadas na fuselagem carregamento. na seção de Asas incluindo a seção de carregamento são fixadas na fuselagem por um grande número de pequenos parafusos.

32 Projeto da junção asa fuselagem

33 Projeto da junção asa fuselagem

34 Projeto da junção asa fuselagem

35 Projeto da junção asa fuselagem

36 Projeto da junção asa fuselagem

37 Projeto controle de rolamento (DC-10)/INBOARD

38 Projeto da junção asa fuselagem (DC-10/Outboard)

39 Spoiler (DC-10/Outboard)

40 Flaps (Double slotted) DC-9

41 FLAP (double slotted ) DC-10 Outboard

42 Flap vane DC-10 double slotted flaps

43 Projeto da junção asa fuselagem

44 DC-10 leading edge Slat

45 Fixação de armamento

46 Elementos da aeronave Asa Empenagens Fuselagens Motor, armamento, trem de pouso

47 Empenagem horizontal Quatro tipos estruturais de empenagem: Uma longarina com auxiliar traseira (aviões leves). Uma longarina pivotada na raíz (caças modernos). Ex: F-111, F-15, F-18 Duas longarinas (aeronaves de transporte) EX: L-1011 Multi-longarina EX: DC-10

48 Empenagem horizontal As posições das longarinas dianteiras e traseiras normalmente são limitadas pelos dispositivos de superfície de controle. Podemos considerar valores típicos: Longarina dianteria (15-25 % corda) Longarina traseira (65-75 % corda)

49 Nervura Estabilizar a caixa de torção da empenagem. Serve de ponto duro para fixações das superfícies de controle e suas articulações.

50 Localização das nervuras Aeronaves leves : polegadas Aeronaves de transporte comercial: 24 polegadas Caças e aeronaves de treinamento: o espaçamento de nervura varia largamente

51 Boeing 767 : Horizontal Tail

52 Boeing 767 : Vertical Tail

53 Aeroespatiale Corvette: Horizontal Tail

54 Aeroespatiale Corvette: Vertical Tail

55 DC 10: Vertical Tail

56 DC-10: Horizontal Tail

57 EMPENAGEM CONVENCIONAL VS ALTA Do ponto de vista de carga estátic são comparáveis. Considerações de flutter exigem aumento de rigides da configuração em T.

58 EMPENAGEM CONVENCIONAL Convair 880

59 EMPENAGEM CONVENCIONAL DC-10

60 EMPENAGEM ALTA

61 Aviação geral: uma longarina Cargas leves

62 Aviação comercial: caixa de torção

63 EMPENAGEM HORIZONTAL: TIPOS DE ESTRUTURAS Existem dois tipos de estruturas: Primeiro Tipo Caixa de torção com longarinas, nervuras leves pouco espaçadas (menos de 10 polegadas) com revestimentos sem reforçadores. Baixo custo de manufatura e alta rigidez torcional (devido a espessura do revestimento) requerida para análise de flutter.

64 EMPENAGEM HORIZONTAL: TIPO I

65 EMPENAGEM HORIZONTAL Primeiro Tipo Caixa de torção com longarinas, nervuras robustas e reforçadores nos revestimentos (reforçadores de painéis ou reforçadores integrados). É uma estrutura mais leve.

66 EMPENAGEM HORIZONTAL: TIPO II L 1011

67 EMPENAGEM HORIZONTAL: TIPO II B 747

68 EMPENAGEM HORIZONTAL: INTEGRAÇÃO O projeto se basea-se em uma estrutura rígida passante na fuselagem com pontos de rotação pinado e de aplicação da carga do atuador

69 EMPENAGEM HORIZONTAL: INTEGRAÇÃO Boeing 737

70 EMPENAGEM HORIZONTAL: INTEGRAÇÃO L 1011

71 EMPENAGEM HORIZONTAL: CAÇAS Estrutura multi-longarina. Fixação e rotação na fuselagem através de uma longarina única.

72 EMPENAGEM HORIZONTAL: CAÇAS

73 EMPENAGEM HORIZONTAL: CAÇAS

74 EMPENAGEM HORIZONTAL: CAÇAS F-14 F-15

75 EMPENAGEM HORIZONTAL: CAÇAS F-16

76 EMPENAGEM VERTICAL Estrutura similar a empenagem horizontal. Dois tipos de junções.

77 EMPENAGRM VERTICAL: 747

78 EMPENAGEM VERTICAL: 747

79 EMPEANAGEM VERTICAL: 747