Análise de estabilidade aero-servo-viscoelástica no domínio da frequência e do tempo.

Abstract

Análise de estabilidade aeroelástica é uma etapa de extrema importância no processo de certificação e de projeto de aeronaves, uma vez que possibilita o desenvolvimento de técnicas que visam o aumento da faixa de velocidades de voo. Neste contexto, esse trabalho propõe um modelo de controle aeroelástico híbrido (controle ativo PD combinado com controle passivo viscoelástico), aplicado em uma asa reta e homogênea com superfície de controle acoplada no bordo de fuga. O modelo físico considera dois graus de liberdade (torção e flexão), ao passo que o modelo aerodinâmico é do tipo não estacionário e conta com aproximações para inibir a dependência da frequência reduzida. A investigação foi realizada nos domínios do tempo e da frequência, evidenciando que essas abordagens são complementares. No emprego do controle ativo, observou-se maior influência do ganho proporcional na presença de amortecimento viscoso, enquanto na ausência deste o ganho derivativo mostrou-se mais eficaz. Contudo, observou-se que o controlador proporcional exige esforço de controle muito elevado. No emprego do controle passivo no domínio da frequência, uma metodologia de análise de autovalores iterativa foi implementada conjuntamente com o Método p-k, tendo em vista a dependência da frequência e da temperatura. No domínio do tempo, o comportamento viscoelástico foi modelado por meio da aproximação por derivadas fracionárias. Verificou-se que o aumento do fator de forma viscoelástico tende a aumentar o envelope de voo, enquanto o aumento de temperatura provoca o efeito oposto. O emprego do controle híbrido resultou em um aumento da velocidade crítica de até 34% em comparação ao caso sem controle e de até 7% em comparação ao caso com apenas controle passivo.