Estudo comparativo dos efeitos da variação de parâmetros geométricos de uma asa finita do tipo aerodesign através da teoria da linha sustentadora

Abstract

Este trabalho tem por objetivo realizar um estudo comparativo do impacto aerodinâmico de modificações geométricas aplicadas à forma em planta de uma asa finita do tipo Aerodesign, verificando parâmetros aerodinâmicos e o comportamento das distribuições sob a envergadura da asa. A metodologia utilizada para o estudo foi a teoria da linha sustentadora clássica de Prandtl devido à sua simplicidade de aplicação e baixo custo computacional. Primeiramente foi analisada uma asa retangular real do tipo Aerodesign e comparada com uma asa teórica elíptica ideal, onde foi constatada uma discrepância considerável na eficiência aerodinâmica e no perfil de distribuição de carregamentos ao longo da envergadura. A primeira modificação geométrica analisada foi a de afilamento, onde foi observada uma distribuição mais próxima da elíptica e uma redução no arrasto induzido sob a asa. Posteriormente foi analisada a torção geométrica linear aplicada à asa, onde foi observada uma queda substancial no coeficiente de sustentação da asa, mas também uma maior proximidade da distribuição elíptica. Por último foi realizada a análise da asa com aumento no ângulo de incidência, onde foi observado o acréscimo no coeficiente de sustentação da asa e uma modificação desprezível no perfil de carregamentos sob a envergadura.

Abstract. This paper aims to perform a comparative study of the aerodynamic impact of geometric modifications applied to an Aerodesign finite wing’s planform, verifying aerodynamic parameters and the behavior of the distributions along the wing span. The methodology used for this study was Prandtl's classic lifting line theory due to its simplicity of application and low computational cost. First, a real rectangular Aerodesign wing was analyzed and compared with a theoretical ideal elliptical wing, where a considerable discrepancy was found in the aerodynamic efficiency and in the load distribution profile along the span. The first geometric modification analyzed was the tapering, where a distribution closer to the elliptical and a reduction in the wing’s induced drag was observed. Subsequently, the linear geometric torsion applied to the wing was analyzed, where a substantial drop in the wing lift coefficient was observed, but also a greater proximity to the elliptical distribution. Finally, the analysis of the wing was performed with an increase in the angle of incidence, where an increase in the coefficient of lift of the wing and a negligible change in the load profile along the wingspan was observed.