Simulação S01–– Aeronave Flexível e Eixo de Flexão em 25%

Nesta primeira simulação, o eixo de flexão foi posto em -0,25, isto é, na região mais próxima ao bordo de ataque da asa. Utilizando os filtros padrões propostos inicialmente, apenas um modo aeroelástico foi obtido. Este modo é o mesmo obtido na seção 5.2.2, sendo análogo às Figuras 5.2- 5.5.

5.3.1.1. Frequência e Taxa de Amortecimento— S01

A Figura 5.32 mostra a frequência e taxa de amortecimento obtidas na simulação S01.

Figura 5.32- Frequência e taxa de amortecimento- Aeronave flexível com eixo de flexão em 25% da corda aerodinâmica.

Fonte: Elaborado pelo autor.

O comportamento visto na frequência do modo é praticamente linear crescente, partindo de aproximadamente 3,3 Hz em 100 m/s e terminando em 600 m/s com um valor próximo à 4 Hz. Nota-se que apesar do valor aumentar ao longo da velocidade, a variação absoluta foi pequena (apenas 0,7 Hz de diferença).

Já a taxa de amortecimento apresenta um aumento mais acentuado no início da faixa de velocidades e praticamente estagna quando atinge a velocidade de 450 m/s. A taxa de

amortecimento tem uma relação diretamente proporcional com a velocidade, variando aproximadamente em 10 % e se mantendo em 33 % a 600 m/s. Não há nenhum indício de mudança no comportamento destas duas grandezas e, como o fator de amortecimento não atingiu nenhum valor negativo, pode-se concluir que não houve presença de flutter nesta simulação.

5.3.1.2. Modo 01— S01

O gráfico mostrado na Figura 5.33 revela os resultados de fase e amplitude obtidos para o modo 01 quanto às componentes de torção e flexão.

Figura 5.33- Torção e flexão para o modo 01- Aeronave flexível com eixo de flexão em 25% da corda aerodinâmica.

Fonte: Elaborado pelo autor.

A fase de torção em X (kx), vide Figura 5.33, tem um comportamento linear decrescente com apenas uma curvatura mais acentuada no início próximo dos 100 m/s. Percebe-se que os elementos 02, 03, 04 e 05 têm praticamente o mesmo valor de fase em torção ao longo da velocidade. Isto é, esta similaridade entre as fases dos elementos indica um movimento conjunto— valores máximos e mínimos de amplitude são alcançados aproximadamente no

mesmo tempo. Já o elemento 01 novamente teve valores de fase bem diferentes (próximo à - 180º) dos outros elementos. De uma maneira geral, nota-se que o comportamento da fase em torção é suave e sem saltos.

Para a amplitude de torção, nota-se um leve crescimento para os elementos 02, 03, 04 e 05, os mesmos elementos que tiveram uma similaridade entre os resultados de fase em torção. Isto implica que, apesar de um movimento em conjunto (movimento quase sincronizado), a amplitude de oscilação é próxima de zero (quase não há vibração).

Analisando agora os dados relativos à flexão das asas no eixo Y (ky), ainda na Figura 5.33, é possível perceber que os valores de fase, em geral, apresentam-se com um decaimento praticamente linear e com uma variação máxima em torno dos 50º. Os valores se iniciam bem próximos de 0º à 100 m/s e tendem à valores de fase cada vez mais negativos, proporcionalmente a velocidade, mas em taxas diferentes. Isto significa que, inicialmente, os elementos se movem praticamente juntos em flexão e em fase com a força excitadora (fase próxima dos 0º). Com o aumento da velocidade, os elementos começam a ter movimentos mais descompassados, pois as fases passam a ser distintas.

Para a amplitude de flexão em Y, apresentada também na Figura 5.33, um comportamento suave é visto para todos elementos, diferindo-se uns dos outros praticamente pela magnitude da amplitude. A diferença mais visível no comportamento seria a leve tendência do elemento 01 em aumentar sua amplitude simultaneamente ao decréscimo desta grandeza para os outros elementos.

O elemento 01 novamente se apresenta destoado dos demais― neste caso, com o maior valor de amplitude de torção e o menor valor de fase em torção (vide Figura 5.33). Quanto a flexão, o movimento do elemento 01 é praticamente instantâneo e os valores de amplitude em flexão são os maiores.

Analisando agora os dados apresentados pela Figura 5.34 em relação à diferença entre as componentes de torção e flexão. A diferença calculada é entre os valores de torção e flexão (kx-ky). Isto significa que valores positivos indicam que a fase ou amplitude da torção é maior do que a flexão e, consequentemente, valores negativos expressam superioridade numérica dos valores de flexão. Como mostrado previamente e ressaltado ao longo do corpo do texto, os esforços de flexão caracterizam o modo aeroelástico 01 encontrado e possuem valores maiores do que aqueles de torção. Logo, os valores de amplitude encontrados são negativos e expressam a supremacia da flexão nas vibrações sofridas por cada elemento da estrutura.

Figura 5.34- Diferença entre torção e flexão para o modo 01- Aeronave flexível com eixo de flexão em 25% da corda aerodinâmica.

Fonte: Elaborado pelo autor.

Um ponto importante a ser destacado na Figura 5.34 é que a diferença entre as componentes possui uma faixa de diferença de fase em torno dos 110º. Isto é, embora existe um movimento que não está em fase, o flutter não ocorreu neste primeiro modo. A justificativa para isso é baseada no fato de que as amplitudes de torção não são tão altas, o que reduz o efeito aerodinâmico instável provocado por esta componente. Isto é, como a amplitude de torção não é relevante, talvez isto pode inibir um acoplamento com a flexão e um efeito instável que seja capaz de superar a estabilidade.

Outra observação importante deve ser feita. A explicação feita anteriormente na seção 5.2.3 com o uso de “circunferências” para elucidar o mecanismo de ação do flutter desconsiderou o amortecimento presente no movimento34, algo que sempre estará presente. Além disso, foi notado nesta análise do modo 1 que a amplitude do movimento certamente exerce algum tipo de influência no movimento, outro ponto que deve ser somado na abordagem do mecanismo físico. Estas considerações não invalidam a proposição feita, mas indicam o campo de pesquisas que ainda pode ser desenvolvido. Isto é, a proposição preliminar do mecanismo físico da seção 5.2 pode e deve ser melhorada com a incorporação de mais parâmetros.

34 _{No modo 2, que foi visto a presença de flutter, a taxa de amortecimento máxima estava em torno dos} 20 %. Para o modo 1 aqui apresentado, o valor máximo visto está em torno dos 33 % e é crescente com a velocidade.