Projeto e Verificação Experimental de um Pitch Link Semi-Ativo para Redução de Vibrações em Helicópteros

• Processo: 13/15264-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2013
• Data de Término da vigência: 27 de setembro de 2018
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Estruturas Aeroespaciais
• Pesquisador responsável: Carlos de Marqui Junior
• Beneficiário: Marcel Araujo Clementino
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 15/04804-2 - Projeto e verificação experimental de um pitch link semi-ativo para redução de vibrações em helicópteros, BE.EP.DR
• Assunto(s): Helicópteros Controle de vibrações Piezoeletricidade
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Circuitos chaveados | Controle de vibrações | Helicópteros | piezeletricidade | Materiais e Estruturas Inteligentes

Resumo

Os materiais piezelétricos tem sido amplamente utilizados em pesquisas que visam a atenuação de vibrações em diversos ramos da engenharia. Em geral, os sistemas de controle de vibrações são classificados como sistemas ativos ou sistemas passivos. No primeiro caso, o efeito piezelétrico inverso é utilizado e uma fonte externa de energia é necessária para a alimentação do sistema e de todos os equipamentos utilizados. No segundo caso, o efeito piezelétrico direto é utilizado e circuitos relativamente simples, compostos por elementos passivos, são conectados aos materiais piezelétricos com o intuito de dissipar a energia mecânica convertida em energia elétrica. Recentemente, estes materiais passaram a ser conectados a circuitos chaveados para o tratamento não-linear de sua saída elétrica (tensão/corrente), resultando nos controladores semi-ativos e semi-passivos. Diferentes configurações de circuitos piezelétricos chaveados são apresentadas na literatura para a atenuação de vibrações. Algumas delas podem ser diretamente comparadas com sistemas mecânicos apresentados para a redução de vibrações em helicópteros. Um desses sistemas é o pitch link ativo apresentado e recentemente testado com sucesso por pesquisadores canadenses. Tal sistema possibilita a combinação de molas para o controle da variação de rigidez no pitch link. Tal alteração de propriedades quando realizada em momentos adequados propicia a atenuação de freqüências relevantes para o conforto de passageiros de helicópteros. Apesar dos bons resultados obtidos com o pitch link ativo, alguns pontos negativos são apontados, como dependência de uma fonte externa de energia para seu funcionamento e possibilidade de falhas mecânicas. Assim, o objetivo deste projeto é desenvolver um pitch link semi-ativo, autoalimentado, utilizando materiais piezelétricos e o tratamento não-linear do sinal elétrico gerado por tais materiais. A nova configuração proposta envolve um sistema eletromecânico em estado sólido do qual se espera bom desempenho na redução de vibrações, evitando também os problemas apontados no caso do pitch link ativo.

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

SILVA, TARCISIO M. P.; CLEMENTINO, MARCEL A.; DE MARQUI, JR., CARLOS; ERTURK, ALPER. An experimentally validated piezoelectric nonlinear energy sink for wideband vibration attenuation. Journal of Sound and Vibration, v. 437, p. 68-78, DEC 22 2018. (13/15264-3)

SILVA, TARCISIO MARINELLI PEREIRA; CLEMENTINO, MARCEL ARAUJO; DE SOUSA, VAGNER CANDIDO; JUNIOR, CARLOS DE MARQUI. An Experimental Study of a Piezoelectric Metastructure With Adaptive Resonant Shunt Circuits. IEEE-ASME TRANSACTIONS ON MECHATRONICS, v. 25, n. 2, p. 1076-1083, APR 2020. (17/08467-6, 13/15264-3, 18/15894-0, 15/26045-6)

SILVA, TARCISIO M. P.; CLEMENTINO, MARCEL A.; DE MARQUI JUNIOR, CARLOS; ERTURK, ALPER; ERTURK, A; HAN, JH. Effects of a piezoelectric based nonlinear energy sink on the behavior of an electromechanically coupled beam. ACTIVE AND PASSIVE SMART STRUCTURES AND INTEGRATED SYSTEMS XII, v. 10595, p. 9-pg., 2018-01-01. (13/15264-3)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

CLEMENTINO, Marcel Araujo. Projeto e verificação experimental de um pitch link piezelétrico inteligente para redução de vibração em helicópteros. 2019. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/SBD) São Carlos.