Similaridade dinâmica aplicada a modelos de aeronaves de asas rotativas

Abstract

Este trabalho tem como objetivo aplicar um método de similaridade dinâmica baseado nas equações características de sistemas dinâmicos em um protótipo de aeronave de asas rotativas, para a escolha de um modelo em escala reduzida que mais se aproxime da dinâmica do protótipo no domínio adimensional, favorecendo uma adequada predição e avaliação da sua dinâmica de voo. Embora o método de análise dimensional seja amplamente utilizado nos estudos de similaridade aplicados à dinâmica de veículos que aparecem na literatura especializada, o método da equação característica, que é mais popular na área da mecânica dos fluidos, apresenta algumas particularidades que fazem do seu uso uma alternativa interessante do ponto de vista prático. Em contraste com o primeiro, que não requer um conhecimento detalhado sobre a dinâmica do sistema para conduzir a um conjunto mínimo, mas não único, de parâmetros Π adimensionais, o segundo método permite a obtenção de um conjunto único de parâmetros Π com significados físicos, dispensando procedimentos de tentativa e erro. A capacidade de prever a dinâmica de um veículo a partir de uma versão em escala têm contribuído para a evolução de diversos equipamentos e procedimentos. Neste sentido, a dinâmica do protótipo é comparada, no espaço adimensional, com a dos modelos em escala, com o objetivo de escolher aquele que apresente um comportamento mais próximo da performance do sistema em escala real. Após a escolha do melhor modelo, excitações em função de forças e momentos resultantes são aplicadas a fim de comparar o comportamento dinâmico do protótipo com o do modelo escolhido, para duas configurações distintas de decolagem. Com a análise da similaridade dinâmica incompleta por meio de modelos em escala, espera-se que o aeromodelo escolhido se comporte o mais próximo possível do protótipo real, comparado aos demais modelos considerados. Para testar o método, o helicóptero Huey II utilizado pela Polícia Civil do Estado do Rio de Janeiro é tomado como protótipo e, como modelos em escala reduzida, são escolhidos quatro aeromodelos comerciais. Como resultado, observa-se que a classificação dos modelos que melhor representam o protótipo no espaço adimensional depende tanto das variáveis de estado, que são escolhidas como prioridade no estudo, quanto da manobra que se pretende analisar.