Aplicação de materiais inteligentes para controle da instabilidade de whirl-flutter - Bastos, Sérvio Túlio Suenai Haramura [UNESP] (2024)
O fenômeno do whirl-flutter é uma instabilidade aeroelástica que deve ser considerada durante o projeto de uma aeronave. Esse é provocado pelo acoplamento dos modos estruturais da asa em concomitância com as forças aerodinâmicas que atuam nas pás das hélices e com efeito giroscópico atuante no rotor. Desse modo, um movimento instável pode ser produzido, causando danos e até falhas estruturais na aeronave. Normalmente, hélices ou rotores em uma 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. Deste modo, com o intuito de melhorar o desempenho de tais aeronaves, diversos estudos buscaram formas de controle vibracional dos rotores das aeronaves. Contudo, mesmo com ampla aplicação em diversos estudos envolvendo problemas aeroelásticos, a aplicação piezoelétrica para problemas envolvendo o whirl-flutter, seja passivamente como transdutores (coleta de energia ou controle passivo) ou como atuadores (ativamente), permanecem, até onde se sabe, pouco exploradas. Ademais, comumente diversos estudos buscam a análise de estruturas lineares, negligenciando efeitos não lineares. No entanto, esses são intrínsecos a todo tipo de aeronave podendo surgir em projeto ou durante a vida operacional das mesmas. Tais efeitos podem engendrar, por exemplo, oscilações em ciclo limite ou comportamentos imprevisíveis não observados em projeto, podendo causar inclusive causar falhas catastróficas. Dessa forma, fica clara a importância tanto do fenômeno ora apresentado e da aplicabilidade dos materiais piezoelétricos e, portanto, a presente pesquisa buscou a realização da análise numérica para o controle vibracional do whirl-flutter em rotores de aeronaves de forma passiva, ativa e híbrida com a inclusão de materiais piezoelétricos nos sistemas linear e não linear com a inclusão do hardening estrutural e da folga, assim possibilitando a observância do controle das amplitudes de oscilação e postergação da velocidade flutter. Ademais, a idealização de um aparato experimental visando possíveis validações experimentais foi buscada.