Análise numérica computacional da força de arrasto em uma asa padrão AeroDesign de acordo com a aplicação do winglet

Resumo

O objetivo deste trabalho é alcançar um melhor desempenho em voo e coadjuvar no carregamento da maior carga paga possível. O setor de aerodinâmica atua na melhoria da eficiência aerodinâmica da aeronave, portanto, o aerodinamicista procura a melhor solução que contribua para a eficácia da aeronave, tal como a redução das forças de arrasto. O arrasto induzido provém da força de sustentação e relaciona-se com os vórtices de fuga que surgem nas pontas da asa, além de ser o componente do arrasto que apresenta maior relevância comparado aos demais. A utilização de componentes estruturais, como winglets, auxilia na redução desses vórtices e na redução do arrasto total da aeronave. No contexto da competição SAE Brasil AeroDesign, o emprego destes componentes pode atender aos requisitos do projeto, visto as restrições de regulamento. A metodologia empregada foi a simulação utilizando o software ANSYS CFX® para asas modeladas com diferentes configurações de winglet e mesmas condições de contorno, no intuito de verificar a melhor aplicação para a asa em estudo. Fixou-se o ângulo de diedro do winglet em 45°, manteve as cordas e utilizou a altura do winglet como parâmetro a ser estudado. Nas simulações, variou-se o ângulo de ataque da asa para obter a variação da força de arrasto. Nos resultados obtidos ´foi possível verificar que as forças de sustentação das asas com winglet de h=10% da semi envergadura, além de possuir valores menores de força de arrasto, apresentam valores superiores de força de sustentação, para todos os ângulos analisados, com uma variação de até mais de 6 N de força de sustentação em relação a asa sem winglet. Conclui-se que foi possível observar uma melhoria de desempenho da asa com a aplicação do winglet, no contexto do AeroDesign, e que a compensação no ganho de eficiência pode auxiliar nas equipes de competição a levarem mais carga na aeronave, devido ao aumento de sustentação, e, também, auxiliar nas manobras de decolagem e pouso da aeronave.