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http://hdl.handle.net/1843/BUOS-ARVF7R| Type: | Dissertação de Mestrado |
| Title: | Estudo e otimização de uma asa sob efeito de hélice na configuração tractor para redução de arrasto |
| Authors: | Leandro Neves Pedreiro |
| First Advisor: | Rudolf Huebner |
| First Co-advisor: | Fernando Diogo de Carvalho Grossi |
| First Referee: | Guilherme de Souza Papini |
| Second Referee: | Fernando Martini Catalano |
| Abstract: | O presente trabalho apresenta um estudo dos efeitos de hélice no arrasto de uma asa na configuração tractor e uma proposta de otimização de forma de uma asa representativa de uma aeronave turboélice regional. Para o estudo, a hélice é modelada como um disco de espessura infinitesimal onde aplica-se a Teoria do Elemento de Pá com correções de ponta e de efeitos tridimensionais nas polares de suas seções devido à sua rotação. A modelagem é validada comparando com resultados experimentais de hélices disponíveis na literatura. Por meio de simulações RANS, obtém-se o efeito hélice nas asas consideradas e suas variações de arrasto advindas de modificações de forma. Inicialmente, é feito um estudo paramétrico em uma asa retangular acerca dos efeitos no arrasto de modificações de espessura e torção separadamente, para condições de voo representativas de cruzeiro e subida. Os resultados mostram que a redução de espessura da asa diminui o arrasto de forma, enquanto a alteração de torção altera seu arrasto induzido, modificando seu fator de Oswald. Em seguida é feito um estudo para uma proposta de otimização da asa de uma aeronave turboélice, fundamentada na mudança simultaneamente de espessura e torção da região da asa imersa na esteira da hélice. Dentre as melhores asas analisadas, a redução de arrasto é de cerca de 3,2 dc na condição de cruzeiro. Ao considerar os efeitos combinados da redução de arrasto nas etapas de subida e cruzeiro de uma missão típica, a melhor asa possui redução de espessura e incidências opostas dentro da região com torção, sendo que sua utilização implica no aumento de 33% no alcance ou 46% na carga paga em relação a configuração original. A presente pesquisa mostra a importância de se levar em consideração o efeito de hélice tractor no projeto aerodinâmico das superfícies próximas a ela. |
| Abstract: | This thesis presents a study of propeller effects on drag of a tractor wing and a wing form optimization proposal of a representative regional turboprop wing. In this study, the propeller is modeled as a disk with infinitesimal thickness and is applied the Blade Element Method with tip loss and rotation effects correction. The propeller model is validatedcomparing with propeller experimental results available in literature. The propeller effects over the wings and the drag variation due to wing form modifications are obtained with RANS simulations. Initially, a parametric study is made with a rectangular wing in order to understand the effects of thickness and twist insulated modification on wing drag for representative flight conditions of cruise and climb. The results show the thickness reduction decreases the wing form drag and the twist modifications varies the wing induced drag, modifying the wing Oswald factor. Then, a study is made to propose a turboprop aircraft wing optimization based on simultaneously thickness and twist modificationson the wing area immersed in the propeller slipstream. Among the best analyzed wings, the wing drag reduction is about 3.2 dc in cruise condition. With combined effects of reduction drag in climb and cruise conditions of a typical mission profile, the wing with best results has thickness reduction and opposite incidence angles in the twist region. This wing implies increase of 33% in aircraft range or 46% in the payload regarding the original configuration. This present work shows the value of considering the tractor propeller effectin the aerodynamic design of surfaces near to it. |
| Subject: | Aviões Asas Hélices de avião Engenharia mecânica |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-ARVF7R |
| Issue Date: | 4-May-2017 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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