XXXI Congresso de Iniciação Científica
Influência da Altitude nos Modos de Vibração de uma Fuselagem Aeronáutica.
Matheus de Melo Rocha, Prof. Dr. Paulo José Paupitz Gonçalves, Faculdade de Engenharia de Bauru, Bauru, Engenharia Mecânica, matheusmelorocha@gmail.com, sem bolsa.
Palavras Chave: Fuselagem, Aeronáutica, Dinâmica.
Introdução
As fuselagens aeronáuticas são compostas por:
vigas (longarinas e stringers), revestimento, e frames (Bulkheads). Nos últimos anos, a indústria aeronáutica vem se preocupando cada vez mais com o conforto de suas aeronaves. O conforto acústico, por exemplo, é relacionado diretamente com a vibração da fuselagem, tornando um tópico de interesse das grandes fabricantes de aviões.
Figura 1. Fuselagem Aeronáutica, FAA, 2012.
Objetivo
Desenvolver um modelo de fuselagem parametrizado e analisar dinamicamente a mesma, investigando a variação da frequência natural dos modos de acordo com o aumento de altitude.
Material e Métodos
O modelo de fuselagem criado, contendo duas seções, utilizando o software livre de criação de malha Gmsh, foi parametrizado de acordo com o número de stringers e comprimento da fuselagem.
Figura 2. Malha do Modelo de Fuselagem Utilizado nas Análises Dinâmicas.
Em seguida, foi implementado no software livre de elementos finitos Calculix para a realização da
análise dinâmica variando a pressão interna da cabine, calculada utilizando a ferramenta “Air Pressure at Altitude Calculator” – MIDÉ, a cada 5 mil pés numa faixa de altitude entre 10 mil pés a 50 mil pés. Foi realizada uma análise modal de 20 modos para cada altitude avaliada à uma pressão de pressurização da cabine referente à 8 mil pés de altitude, segundo norma da FAA.
Resultados e Discussão
A análise dinâmica realizada no modelo de fuselagem estudado evidenciou que a frequência natural sofre um aumento conforme a pressão relativa na fuselagem aumenta. Conforme a altitude de voo aumenta, a pressão relativa na cabine também aumenta, de forma que, em todos os modos, haja um aumento aproximadamente quadrático na frequência. Entretanto, esses aumentos se mostraram pequenos, variando em torno de um até no máximo cinco hertz, talvez, devido a rigidez excessiva do modelo.
Figura 3. Resultado gráfico da análise do modo 17.
Conclusões
Os resultados obtidos pelas análises foram semelhantes aos presentes na literatura1. O aumento da altitude influencia aumentando a frequência natural. Possivelmente, com uma maior complexidade do modelo, inserindo mais seções da fuselagem e adicionando portas e janelas, seriam obtidos resultados mais próximos à realidade.
1 YC FUNG. On the vibration of thin cylindrical shells under internal
pressure. Journal of the Aeronautical Sciences, v. 24, n. 9, p. 650- 660, 1957.
