Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/33860
Type: Dissertação
Title: Avaliação do aumento na massa de bordos de ataque da asa de aviões comerciais projetados para resistir ao impacto com aeronaves remotamente pilotadas
Other Titles: Assessment of mass increase in wing fixed leading edge from commercial aircrafts designed to withstand impact with unmaned aerial vehicles
Authors: Tomaz de Paula Drumond
First Advisor: Marcelo Greco
First Referee: Carlos Alberto Cimini Junior
Second Referee: Eduardo Bauzer Medeiros
Third Referee: Daniel Nelson Maciel
Abstract: O número de Aeronaves Remotamente Pilotadas (RPA - Remotely Piloted Aircraft), popularmente conhecidas como drones, operando nos céus de centros urbanos tem aumentado significativamente, o que representa um aumento no risco de impacto entre este tipo de veículo e uma aeronave tripulada, seja este evento intencional ou não. De forma a melhor compreender os fenômenos envolvidos em um impacto entre a RPA e a asa de um avião comercial, o presente trabalho busca reproduzir o evento através de simulações numéricas e compará-lo a situações que envolvam impacto de pássaro, considerando os requisitos existentes atualmente. Inicialmente, são feitas simulações para validar o modelo numérico de um pássaro com dimensões conforme estipula o requisito RBAC 25.571 (e). Uma vez validado o modelo do pássaro, ele é utilizado para fazer o dimensionamento inicial do bordo de ataque da asa de uma aeronave comercial. Posteriormente, faz-se a validação de modelos numéricos dos componentes mais rígidos de uma RPA, para que, uma vez conectados, eles possam representar o drone completo em simulações de impacto. O bordo de ataque da asa inicialmente dimensionado com o pássaro é então submetido ao impacto com o modelo completo da RPA, de forma a comparar cenários envolvendo tanto o pequeno veículo aéreo quanto o animal. Os resultados mostram que o impacto com a RPA é mais crítico devido ao fato de sua estrutura ser formada por componentes mais duros e rígidos, os quais induzem esforços mais concentrados e de maior magnitude. De forma a continuar garantindo a segurança de voo após um impacto com a RPA em estudo, são avaliados reforços na estrutura do bordo de ataque da asa. Ao final, constata-se que as propostas em que foram posicionados reforços na longarina e a proposta de uma estrutura adicional atrás do revestimento foram capazes de garantir a continuidade do voo após o impacto, embora tenham representado um aumento de 13% e 10% na massa da asa da aeronave, respectivamente.
Abstract: During last years, the number of Unmanned Aircraft Systems (UAS), popular known as drones, operating in the sky of urban centers has quite increased, which represents an increase in the risk of an airborne impact, intentionally or not, between these vehicles and manned aircrafts. In a way to better understand the impact between an UAS and a commercial aircraft wing phenomena, the present work reproduces the event by means of numerical simulation and compare it with situations involving bird impact considering the current requirements. Initially, simulations are performed to validate the numerical model of a bird with dimensions as stipulated on requirement RBAC 25.571(e). Once the bird model is validated, it is used to perform the initial dimensioning of a wing fixed leading edge in a commercial aircraft. Posteriorly, it is performed the numerical models validation of the UAS most stiffened components, so they could be connected and represent the complete drone in an impact simulation. The wing fixed leading edge initially designed with the bird strike is subjected then to an impact with the UAS complete model in order to compare both scenarios involving the small aerial vehicle and animal. Results confirms that the UAS impact is more critical due to its structure that is composed by harder and more stiffened materials, which induces higher and more concentrated loads in the impacted structure. In order to grant the flight safety after an impact with the UAS evaluated, reinforcements are assessed in the wing fixed leading edge structure. Finally, it is found that reinforcements positioned in the spar and the use of an additional structure placed behind the skin are capable to grant the flight safety after impact, although both proposals induce a mass increase in the wing structure of 13% and 10%, respectively.
Subject: Engenharia de estruturas
Aeronave não tripulada
Método dos elementos finitos
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAS
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Estruturas
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/33860
Issue Date: 6-Mar-2020
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado



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