Aplicação de materiais inteligentes para controle da instabilidade de whirl-flutter

• Processo: 21/09276-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2024
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Estruturas Aeroespaciais
• Pesquisador responsável: Rui Marcos Grombone de Vasconcellos
• Beneficiário: Sérvio Túlio Suenai Haramura Bastos
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia. Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus Experimental São João da Boa Vista. São João da Boa Vista , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/12372-9 - Efeitos de descontinuidades estruturais no controle da instabilidade de whirl-flutter, BE.EP.MS
• Assunto(s): Materiais inteligentes Materiais piezoelétricos Aeroelasticidade Colheita de energia Aerodinâmica de aeronaves
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Controle ativo | energy harvesting | passivo e híbrido | Piezoeletricos | Whirl-flutter | Aeroelasticidade

Resumo

O fenômeno do whirl-flutter é entendido como uma instabilidade aeroelástica que deve ser considerada durante o projeto de uma aeronave. Esse é provocado pelo acoplamento de todos os modos estruturais da asa com as forças aerodinâmicas que atuam nas pás das hélices e o efeito giroscópico que age no rotor produzindo um movimento instável que pode causar danos e até falhas estruturais na aeronave. Normalmente, hélices ou rotores em um nacele de uma asa são susceptíveis a tal fenômeno, especialmente quando esses possuem grande diâmetro, como no caso das aeronaves com capacidade de decolagem e pouso vertical (VTOL) com rotores móveis, como as tilt-rotors. Para uma determinada velocidade de cruzeiro tal instabilidade influencia no design dos rotores, da asa e dos pylons. Em virtude dos complicados princípios físicos que compõem esse fenômeno torna-se fundamental realização de experimentos para a validação dos resultados obtidos analiticamente. Com o fim de melhorar o desempenho de tais aeronaves diversos estudos buscaram formas de controle vibracional dos rotores das aeronaves, sendo que a alternativas com materiais piezoelétricos, que podem ser aplicados tanto passivamente como transdutores(energy harvesting) como atuadores (ativamente), tem sido buscadas. Com tal material, pode-se melhorar as margens de estabilidade do sistema e realizar o controle vibracional contribuindo para a redução do custo de manutenção e operação e melhorar a performance de diversas aeronaves. Dessa forma, fica clara a importância tanto do fenômeno ora apresentado e da aplicabilidade dos materiais piezoelétricos e, portanto, propõem-se a realização da análise numérica para o controle vibracional do whirl-flutter em rotores de aeronaves aplicando-se materiais piezoelétricos de maneira passiva, ativa e híbrida. Em concomitância, será desenvolvido um aparato experimental, com a possibilidade de validação experimental dos resultados numéricos. Com os resultados da presente proposta espera-se obter formas mais efetivas para o controle da presente instabilidade em rotores de aeronaves. (AU)