Estudo de modelos quase-lineares baseados na teoria de vórtices para o cálculo de velocidades induzidas em rotores de helicóptero em vôo com simetria axial

• Main Author: Donizeti de Andrade
• Publication Date: 1987
• Format: Master thesis
• Language: por
• Source: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do ITA
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• topic: Helicópteros; Aerodinâmica; Aerodinâmica de rotores; Física

Entre os diversos aspectos aerodinâmicos de interesse para aplicação em asas rotativas, no presente trabalho são estados e implementados numericamente os modelos quase-lineares para o cálculo de velocidades induzidas, através da Teoria de Vórtices, em rotores de helicópteros em vôo com simetria axial. Estes modelos foram propostos por Vozhdayev em "Theory of the Lifting Airscrew". Inicialmente faz-se uma caracterização do ambiente aerodinâmico em rotores de helicóptero, sendo apresentadas as teorias que estudam o assunto. São apresentados e discutidos os métodos de modelamento da esteira de vórtices sob o rotor em vôo pairado, para fins dos cálculos de carregamentos aerodinâmicos e previsão de desempenho. A seguir são apresentados os modelos da Teoria da Linha de Sustentação, da Teoria do Disco e da Teoria da Superfície de Sustentação para o estudo do rotor de helicóptero em vôo axial. Os modelos utilizam esteira helicoidal de vórtices, prescrita e sem contração, sendo a velocidade média de deslocamento dos vórtices livres na esteira calculada pela Teoria da Quantidade de Movimento. O cálculo das velocidades induzidas nas pás do rotor é feito por meio da Lei de Biot-Savart. São apresentados e analisados os resultados da implementação numérica dos referidos modelos para as previsões de carregamento aerodinâmico e desempenho de rotores em vôo pairado. Finalmente, é discutido o emprego da Teoria de Vórtices em modelos teóricos nos quais a esteira desempenha papel importante (como é o caso do helicóptero em vôo pairado), são ressaltadas as limitações dos modelos e dos resultados aqui apresentados, estabelecidas conclusões gerais e apontadas sugestões para futuros trabalhos.