Metodologia da pesquisa

UNIVERSIDADE DA REGIO DE JOINVILLE UNIVILLE

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE PRODUO MECNICA

ENGENHARIA MECNICA

Desenvolvimento de um projeto estrutural para um aeromodelo de acordo com o regulamento do ano de 2015 da competio aero Design SAE BrasilANDR ZANATTA LUCIANOJoinville SC 20151 INTRODUO

Este trabalho tem como objeto desenvolver conhecimento e experincias em torno do assunto projeto estrutural da fuselagem de um aeromodelo radio controlado com o mximo de carga til, o mnimo de peso morto e o mximo de eficincia nos quesitos aerodinmicos estruturais e estabilidade nas diversas condies que o modelo deve ser colocado a teste nos testes de bancada, no teste pratico e principalmente na competio.Com o avano da tecnologia na rea de simulao em mecnica dos fluidos e estrutural o trabalho ser uma importante fonte de pesquisa sobre mtodos de analises atravs de clculos estruturais e atravs de programas de simulao computacional.

A competio Aero Design da SAE Brasil realizada anualmente desde 1990 no estado de So Paulo integra estudantes de engenharia de diversas instituies da Amrica Latina. Este trabalho segue o regulamento da competio e se baseia em normas internacionais de construo de aeronaves leves a fim de alcanar os objetivos o melhor possvel.

Foi selecionada a componente fuselagem como tema do trabalho pelo fato de ser a parte principal em relao resistncia mecnica do aeromodelo, a fuselagem a ligao entre todos os componentes crticos do aeromodelo: (asas, cauda, motor, trem de pouso, carga til) e portanto suportando as principais cargas em todas as condies de manobra como decolagem, voo, pouso. Assim sendo o componente mais critico e que precisando de uma analise mais profunda.

.1.1 OBJETIVOS1.1.1 Objetivo geral

Confeccionar a parte estrutural da fuselagem de um aeromodelo para competio Aero Design de 2015 atendendo o regulamento e buscando o mximo de eficincia estrutural com o mnimo de peso morto para alcanar uma boa colocao na competio.1.1.2 Objetivos especficos

O trabalho tem como objetivo desenvolver o projeto estrutural da fuselagem do aeromodelo seguindo alguns critrios:

Buscar um formato e peso mais adequado possvel;Elaborar o projeto com base em normas da aviao;Fazer a simulao do projeto com o auxilio do software Ansys;Fabricar, testar e validar as analises do projeto com testes prticos;Desenvolver o aeromodelo em conformidade ao regulamento 2015 da SAE Brasil para a competio Aero Design.3 Fundamentao terica3.1 Aeronaves (Livro Barros sumario, pasta)

Segundo Barros,(2006) as pesquisas e desenvolvimentos se estenderam por mais de dois sculos iniciando-se com pequenos bales de ar quente em 1709 como brasileiro Bartolomeu de Gusmo e posterior gases mais leves que o ar com nenhum sistema de controle de direo. Foi em 19 de outubro de 1901, quando o dirigvel de Alberto Santos Dumont contornou a torre Eiffel, em Paris que se considerou o primeiro voo controlado da histria. Porem foi em 12 de novembro de 1906 que Santos Dumont escreveu seu nome na histria da aviao com o vo do famoso 14 bis na presena de muitas pessoas inclusive membros do Aero Clube da Frana que validaram seu voo.

Como o inicio da historia da aviao mundial bastante confusa e pouco precisa sobre o que se considerava o primeiro voo e qual foi este, pois a diversos nomes relacionados as tentativas de ser o primeiro a conseguir a faanha na poca. Mas entre as diversas discordncias trs pessoas se destacam Santos Dumont e os irmos Wright, com o passar de poucos anos a evoluo da aviao foi dando saltos expressivos em questes como ergonomia do piloto, pilotagem, tempo de voo e distncia percorrida.

Com o passar dos anos a aviao foi evoluindo para o que conhecemos hoje. Toda tecnologia aplicada as aeronaves principalmente da evoluo da eletrnica e informtica que se mostra um grande auxilio para os pilotos. Esta evoluo foi fundamental tambm para o aeromodelismo radio controlado, todo sistema de comando acionado por servos motores que recebem os comandos atravs do radio controle. 3.2 Aeromodelismo

Segundo as informaes fornecidas pela Confederao Brasileira de Aeromodelismo (http://www.cobra.org.br/historia.asp) os aeromodelos mais antigos datam do inicio 1871 como o primeiro aeromodelo a voar com motor a elstico que tambm foi inventado por Alphonse Penaud da Frana em 1870 que o utilizou para a produo do aeromodelo no controlado, porem com boa estabilidade devido ao seu diedro nas asas e sua empenagem horizontal e vertical e para compensar o binrio gerado pela rotao da hlice foi torcida a empenagem ligeiramente para um dos lados. O nome dado ao aeromodelo foi Planophore que voou 60 metros de distancia 20 metros de altura por 13 segundos, este foi o primeiro aeroplano que efetuou um vo livre estvel.

No Brasil o aeromodelismo inicia em 1936 com a importao de aeromodelos pouco sofisticados. Em 19 de julho de 1942, foi realizado o primeiro Campeonato Paulista de Aeromodelismo, no Campo de Marte dando inicio a diversas outras competies de aeromodelismo, mas apenas em 1987 foi reconhecido como esporte no Brasil.3.3 A competio de aeromodelismo da SAE

Conforme informaes disponibilizadas pela prpria SAE Brasil em seu site a Competio SAE AeroDesign ocorre nos Estados Unidos desde 1986 e no Brasil em 1999 desde ento a competio realizada anualmente em So Jose dos Campos no estado de So Paulo dentro do Aeroporto de So Jos dos Campos - Professor Urbano Ernesto Stumpf compartilhado entre o ITA e a EMBRAER.

A competio vem sendo gradativamente melhorada a cada ano juntamente o regulamento da competio tambm sofre alteraes a fim de aumentar a competitividade entre as equipes participantes nas trs classes existentes, que so, a regular a advanced e a micro. Cada uma com caractersticas especificas conforme regulamento da SAE Brasil.

A analise deste trabalho ser considerado a classe regular devido Metodologia de projetos

Ciclo de vida do projeto/mtodo cientifico(pg. 23 livro gerencia em projetos

Ferramentas de gesto de projetos, PDCA

Regulamento SAE Brasil(2015)

Normas da aviao (Antnio/Igor/ingls)

Normas estruturais

Nomenclatura de componentes. Trelias: tipos, formas, qualidades, pontos de apoio e fora(livro de esttica)

Forcas internas(livro de resistncia dos materiais)

Materiais para aeronutica/aeromodelismo

Projeto estrutural(esttica/resistncia/elementos de maquina)

Lista de formulas

Software de simulao (analise finita, apostila ansys, pasta tutorial ansys)

3 RESULTADOS ESPERADOSCom o trabalho concludo devera se obter um modelo em escala real que suporte todas as cargas ao longo dos testes e que tenha sido desenvolvido em conformidade com o regulamento da competio e com as normas tcnicas da aviao.Projeto Informacional

Projeto:

1) Construo estrutura de uma aeronave para voar e suportar uma carga total de 20kg, incluindo o peso da ppria aeronave

2) a fuselagem da aeronave deve possuir resistncia estrutural no que diz respeito ao voo, decolagem e pouso

3) A relao do peso carregado e o peso da aeronave deve ser o maior possvel, considerando o peso total mximo de 20 kg e carga til mnimo de 4kg

4) Comprimento de pista para levantar voo

5) Comprimento da pista para manobras

6) Manobra especfica

7) Projeto Simples (construo com poucos componentes, poucos elementos de fixao)

8) Manuteno simples

9) Atender as dimenses exigidas pelo Regulamento da competio

10) Elementos de fixao dentro das normas (estrutural)

11) Ligaes estruturais visveis

12) Sem folgas excessivas

14) Estar dentro da restrio dimensional

16) Erro na preciso do centro de gravidade dentro da norma

17) Compartimento de carga dentro das normas e optimizado pra retirada

18) Dentro das normas de segurana

Tipo de Projeto: Projeto Novo

Volume de Fabricao: Construo de poucos prottipos

Tecnologia de Fabricao: .....

Informaes Levantadas: Aeronaves das seguintes instituies, Regulamentos SAE-Brasil Aerodesign 2015

Ciclo de vida (verificar documento Excel usurio/projetos

4.2 REQUISITOS OU ESPECIFICACOES DO PROJETO

Regulamento SAE Brasil

Normas da aviao

Custo de matrias

Tempo de projeto

Viabilidade de transporteManuteno

Facilidade de construo

Complexidade da estrutura

4 METODOLOGIA DE PROJETO PARA A FUSELAGEM DO AEROMODELO4.1 AS FASES DO PROJETO

Conceitual

Preliminar

Detalhado

4.2 Organograma de atividades/ Diagrama das fases do projeto (imagem)Definir pr geometria

Calcular esforos atuantes na estrutura

Calcular esforos nos componentes da estrutura

Definir material da estrutura

Analisando densidade flexibilidade resistncias a toro compresso trao flexo fadiga...

Dimensionar trelias e demais componentes

Gerar desenho 3d e 2d para construo

Simular com software

Desenvolver lista de compras com material/oramento/compra e ferramentas para construoElaborar cronograma das atividades pratica

Desenvolver tcnicas de construo

Fabricar prottipo

Testar em banca e em teste pratico de voo

Fazer os ajustes e retroalimentar o projeto

Desenvolver estrutura final

Testar e ajustar com testes em voo4.2 REQUISITOS OU ESPECIFICACOES DO PROJETO