363rio Final 2006 v3.doc) - ?· 1.1. O que é o Aerodesign O Aerodesign é uma competição de engenharia…

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    Relatrio final Setembro de 2006

    Resumo Executivo

    A equipe Keep Flying, da Escola Politcnica da Universidade de So Paulo, participante da SAE Aerodesign Brasil, uma competio organizada pela SAE (Sociedade dos Engenheiros da Mobilidade) junto com a Embraer.

    Nela, estudantes de engenharia, fsica e cincias aeronuticas devem colocar em prtica o contedo terico obtido em sala de aula, com o desenvolvimento de uma aeronave que consiga, dentro das restries do regulamento, carregar o mximo de carga til possvel. Na competio de 2006 participaram 65 equipes de 13 estados mais o Distrito Federal, alm de duas equipes venezuelanas e uma portuguesa. Ocorreu no CTA - Centro Tecnolgico Aeroespacial em So Jos dos Campos, onde se concentra, em nosso pas, o conhecimento da tcnica aeuronutica.

    Aps carregar uma carga recorde de 12,135 kg, a equipe Keep Flying conquistou pela primeira vez o ttulo, com 193,2 pontos na classificao geral. A segunda colocada na Competio pela Classe Regular foi a equipe Uir, da Universidade Federal de Itajub, de Minas Gerais. A aeronave da equipe conseguiu transportar 11,120 quilos e obter 188,5 pontos.

    Com isso, a equipe ganhou o direito de participar na etapa internacional da competio, o SAE Aerodesign East, que ocorrer em Fort Worth, Texas, nos dias 4 a 6 de Maio de 2007.

    Este relatrio final contm um resumo de todas as informaes sobre o desenvolvimento do projeto 2006 da Keep Flying e do andamento da competio.

    Imagem 1 Equipe Keep Flying

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    1. Introduo

    1.1. O que o Aerodesign O Aerodesign uma competio de engenharia onde estudantes devem, dentro das restries do regulamento, projetar e construir uma aeronave tipo aeromodelo que carregue o mximo de carga til possvel (o peso da aeronave no carga til).

    1.2. Edies do Aerodesign Existem trs edies do Aerodesign, o Aerodesign East, Aerodesign West (ambos nos EUA) e o Aerodesign Brasil. Neste ltimo, os dois primeiros colocados da categoria Regular e o campeo da categoria Aberta ganham direito de participar das edies americanas, onde vo equipes de vrios pases.

    1.3. Regulamento A principal regra do Aerodesign aquela que, dentro de algumas restries (que variam de acordo com o ano), seja projetada e construda uma aeronave que seja capaz de carregar o mximo de carga possvel. Para que na competio o vo seja computado na pontuao, o avio deve:

    Decolar dentro de uma pista de 61 metros; Realizar uma volta de 360 graus e pousar dentro da pista; No perder nenhuma pea durante todo o procedimento de vo;

    1.4. Pontuao:

    A pontuao abaixo se refere ao Aerodesign Brasil 2006, porm bastante semelhante s edies internacionais e de outros anos.

    Relatrio de projeto: Por volta de 2 meses antes da competio as equipes devem entregar relatrios tcnicos contendo todo o raciocnio adotado para o projeto do avio. So avaliados critrios como aerodinmica, estabilidade, estruturas, desempenho e projeto. A pontuao mxima do relatrio de 80 pontos, sendo que as melhores equipes obtm por volta de 50 a 60 pontos.

    Apresentao oral: No primeiro dia de competio as equipes devem fazer uma apresentao de 15 minutos para a banca examinadora sobre o projeto que elas desenvolveram. Como a prpria organizao diz, a inteno que as equipes vendam seu projeto, mostrando que so melhores que as dos

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    concorrentes. Aps a apresentao a comisso julgadora faz algumas perguntas. A pontuao mxima de 20 pontos, sendo que os primeiros colocados obtm de 15 a 17 pontos.

    Carga til carregada: So dados 8 pontos para cada quilograma de carga til carregada. A Keep Flying, por exemplo, carregou 12,135 kg de carga til, totalizando 97 pontos.

    Pouso em 122m: O avio deve tocar a pista e parar completamente em 122m. Para isso podem ser utilizados freios, por exemplo, desde que o avio no saia da pista ou perca alguma pea. Se isso for realizado, so ganhos 2 pontos. http://www.software995.com/

    Acuracidade: Uma bonificao adicional dada se durante o vo foi carregada uma carga prxima quela prevista em projeto. Quanto mais perto a carga carregada for da prevista, maior a pontuao (para um mximo de 20 pontos).

    Eficincia estrutural: Eficincia estrutural a relao Carga til/Peso do avio. Quanto melhor esta relao, maior a bonificao (ou seja, deve-se fazer o avio mais leve possvel capaz de carregar o mximo de peso possvel). A Keep Flying, por exemplo, carregou uma carga 3,3 vezes maior que o peso do avio.

    1.5. Restries de projeto 1.5.1. Brasil

    O regulamento da edio brasileira de 2006 para a categoria Regular props como restrio de projeto que fosse construda qualquer tipo de aeronave que coubesse num hangar com um certo volume. Visto de cima, ele teria forma de um losango, com 2,4 m de largura e 2,8 m de comprimento. A altura dele de 70 cm. Alm disso, h tambm a restrio de motor para um modelo pr-determinado, o que faz com que todas as equipes tenham a mesma potncia disponvel. Porm, a escolha das hlices livre, sendo necessrio um estudo para definir seu melhor rendimento.

    1.5.2. East

    Imagem 2 Apresentao oral

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    No Aerodesign East, a restrio de motor a mesma. O avio poder ser feito com qualquer dimenso, porm sua rea de asa (quando visto de cima) dever ter no mximo 1000 polegadas quadradas (cerca de 0,65 m). 2. Equipe Keep Flying

    2.1. Histrico Criada em 2003, a equipe Keep Flying consta na sua quarta edio com 18

    membros, vindos das mais diversas reas da engenharia, incluindo mecnica, mecatrnica, naval e eltrica. Esta variao de especializaes, que no ocorre em muitas equipes participantes, proporciona a vantagem de se haver diversos conhecimentos tcnicos e modos de pensar na equipe. As duas edies anteriores no qual a equipe participou, obteve-se um 41 lugar em 2003 e 34 lugar em 2004. Apesar do resultado final nas competies passadas, a equipe adquiriu a experincia do planejamento e desenvolvimento do projeto e o know-how de vrias tcnicas e materiais que eram utilizados. Com isso, alguns erros puderam ser corrigidos, e uma melhor eficincia na equipe foi obtida. Entre alguns pontos positivos da evoluo da equipe para o ano de 2005 podemos citar a passagem de conhecimento para novos integrantes, melhor organizao interna da equipe e desenvolvimento de novos estudos. Aps estas melhorias, a equipe de 2005 conseguiu um indito terceiro lugar na classificao geral. Pela primeira vez a Escola Politcnica trazia um trofu da competio para casa.

    2.2. Keep Flying em 2006 Aps os bons resultados obtidos em 2005, a equipe de 2006 focou-se em

    melhorar pontos ainda falhos, tanto na rea de estudos quanto administrativas, para atingir o ambicioso objetivo de ser campe.

    Destaca-se neste perodo o fortalecimento de obteno de recursos, tanto na quantidade adquirida como um estreitamento no relacionamento equipe patrocinador. Tambm novas metodologias de projeto foram empregadas, mais testes de vo foram realizados e pela primeira vez foram feitos testes em tnel de vento.

    Com as informaes obtidas durante os vos testes, foi possvel adotar uma estratgia mais agressiva na competio, fator determinante na conquista do campeonato.

    3. Projeto

    3.1. Metodologia de projeto

    Com base nas restries de projeto dadas no regulamento, a metodologia foi descrita nas seguintes etapas:

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    Potncia disponvel: Anlise da potncia disponvel no motor e na escolha da hlice que traz melhor desempenho aeronave.

    Modelagem: Modelar as principais foras atuantes no avio de modo que ela possa ser implementada em um programa de computador. Com isso, podemos definir quais so os parmetros fixados no projeto e quais so as variveis que queremos otimizar.

    No caso, foi definido que a caracterstica a ser otimizada do avio seria a rea das asas, fator que melhora a sustentao do avio, porm tambm aumenta as foras de resistncia do ar com o avio (foras de arrasto). Aps as simulaes, foi observado que um avio com rea de asa de 2m seria o mais eficiente, dado a pista de 61 m.

    Aerodinmica: Aps esta primeira definio, foram feitas anlises como o perfil da asa a ser utilizada (que determina a sua sustentao) e o nmero de asas (foram utilizadas duas asas, chamado de biplano). Com a utilizao de duas asas, foi decidido a utilizao de asas laterais menores que ligariam as pontas delas, configurao esta chamada de boxwing (pois visto de frente vemos a asa em formato de caixa. Este dispositivo visou a diminuio das foras de arrasto, e foram feitos vrios testes do avio com e sem ela para analisar sua viabilidade.

    Hangaragem: Determinado os principais parmetros, o avio foi sendo modificado de modo que ele coubesse dentro do volume definido pelo regulamento. Neste ponto tambm foi definido as dimenses da cauda, fator importante para a estabilidade e controle do avio, e que muito dependente do espao disponvel para coloc-la.

    Estruturas: paralelamente ao projeto aerodinmico, foi sendo realizado o projeto estrutural do avio, que tinha como principal funo a diminuio do peso do avio (pois cada 1 kg que o avio pesa a mais 1 kg de carga til mxima carregada a menos, alm de piorar a bonificao Eficincia Estrutural).

    Foram testados vrios materiais de alta tecnologia para isso, tais como fibra de carbono e kevlar. O peso final do avio ficou em torno de 3,6 kg, o biplano mais leve da competio. Avies de apenas uma asa, apesar de serem mais leves, tambm carregavam menos carga til.

    3.2. Prottipo

    Aps dimensionamento do avio, foi realizado o primeiro projeto construtivo, que seria o prottipo. Sua funo testar na prtica os estudos tericos e comprovar se estamos em direo ao caminho correto ou no.

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    O prottipo foi testado em tnel de vento para que suas caractersticas aerodinmicas fossem medidas em vrias velocidad