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Projeto de hélice para um dispositivo variador de passo aplicado a uma aeronave da competição SAE Brasil AeroDesign
| dc.contributor.advisor | Kucera, Sérgio da Silva | |
| dc.contributor.author | Gomes, Mailson Ledielson | |
| dc.contributor.other | Altafini, Carlos Roberto | |
| dc.contributor.other | Grison, Vagner | |
| dc.date.accessioned | 2024-10-29T14:21:02Z | |
| dc.date.available | 2024-10-29T14:21:02Z | |
| dc.date.issued | 2024-09-07 | |
| dc.date.submitted | 2021-07-16 | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.ucs.br/11338/13917 | |
| dc.description | Este trabalho teve como objetivo projetar uma hélice para um dispositivo variador de passo, de modo a maximizar a eficiência geral do grupo motopropulsor de uma aeronave da competição SAE AeroDesign. Dando sequência aos estudos já realizados, e por meio de trabalhos correlatos, foi realizado o estudo de uma hélice, a partir de um perfil Clark Y. O modelo virtual foi obtido em modelagem CAD, por meio de cálculos analíticos e método numérico de resolução, baseados na teoria do elemento de pá e seus resultados comparados com uma hélice APC 12,25? x 3,75?, de passo fixo. Os parâmetros geométricos obtidos pela especificação dos requisitos permitiram caracterizar o modelo, bem como definir as condições de operação, sendo a condição de projeto definida na máxima eficiência aerodinâmica do perfil, na velocidade de estol, a 10.000 rpm e passo mínimo. As demais condições de comparação foram definidas variando a rotação para 13.000 rpm e velocidade de cruzeiro. Para os passos máximo e mínimo foram avaliados somente o desempenho do modelo. As forças de tração e torque foram obtidas através de integração ao longo da pá, em função do raio, sendo suas funções obtidas por regressão não-linear. Esses valores permitiram calcular os parâmetros de desempenho do modelo. A comparação dos resultados demonstrou uma maior eficiência para o modelo proposto em todas as condições de comparação (20% maior na velocidade de estol e 14% maior na de cruzeiro). Vale ressaltar, porém, que o rendimento do modelo proposto é teórico, envolvendo várias simplificações, enquanto que o da APC é o real. Os valores da razão de avanço J se mostraram muito próximos (em torno de 5%), em todas as condições de comparação, enquanto que os resultados de tração, torque e potência obtidos no modelo teórico se mostraram abaixo dos fornecidos pela APC (em 15%, ou mais). Assim, considerando a configuração de análise proposta, a hélice APC é a melhor opção, por proporcionar maior tração na fase de decolagem (crítica) da missão. No entanto, baseado apenas neste estudo, não foi possível delimitar a utilização do dispositivo variador de passo. Mesmo assim, ele continua sendo uma opção competitiva de fato, de modo que novas avaliações, metodológicas e de configurações distintas (outras opções de perfis, valores de corda e diâmetro externo, motores elétricos) viabilizem melhores resultados. Como objeto de melhoria contínua, torna-se imprescindível mais estudos, investigações e avaliações além das apresentadas aqui. [resumo fornecido pelo autor] | pt_BR |
| dc.description.abstract | This work aimed to design a propeller, for a variable pitch mechanism, in order to maximize the overall efficiency of the moto-propeller of an aircraft in the SAE AeroDesign competition. Continuing the studies already carried out, and through related works, a study of a blade was carried out, from a Clark Y profile. The virtual model was obtained in CAD modeling, through analytical calculations and numerical method of resolution, based on the blade element theory and its results compared with an 12.25? x 3.75? fixed pitch APC propeller. The geometric parameters obtained by the specification of the requirements allowed to characterize the model, as well as to define the operating conditions, with the design condition being defined in the maximum aerodynamic efficiency of the profile, at stall speed, at 10,000 rpm and minimum pitch. The other comparison conditions were defined by changing rotation to 13,000 rpm and cruise speed. For the maximum and minimum pitch, only the performance of the model was evaluated. Thrust and torque forces were obtained through integration along the blade, as a function of radius, and their functions were obtained by non-linear regression. These values allowed us to calculate the model's performance parameters. The comparison of results showed a greater efficiency for the proposed model in all comparison conditions (20% higher in stall speed and 14% higher in cruise speed). It is noteworthy, however, that the yield of the proposed model is theoretical, involving several simplifications, while that of the APC is the real one. The values of the advance ratio J were very close (around 5%) in all comparison conditions, while the results of thrust, torque and power obtained in the theoretical model were below those provided by APC (in 15 %, or more). Thus, considering the proposed analysis configuration, the APC propeller is the best option, as it provides greater thrust in the (critical) takeoff phase of the mission. However, based only on this study, it was not possible to delimit the use of the variable pitch mechanism. Even so, it remains surely competitive option, so that new assessments, methodologies and different configurations (other profile options, chord values and external diameter, electric motors) enable better results. As an object of continuous improvement, make more studies, investigations and evaluations beyond those presented here are essential. [resumo fornecido pelo autor] | pt_BR |
| dc.language.iso | pt | pt_BR |
| dc.subject | Aeronaves | pt_BR |
| dc.subject | Engenharia mecânica | pt_BR |
| dc.title | Projeto de hélice para um dispositivo variador de passo aplicado a uma aeronave da competição SAE Brasil AeroDesign | pt_BR |
| dc.type | Monografia | pt_BR |
| mtd2-br.advisor.instituation | Universidade de Caxias do Sul | pt_BR |
| mtd2-br.program.name | Engenharia Mecânica - Bacharelado | pt_BR |
| mtd2-br.campus | Campus Universitário de Caxias do Sul | pt_BR |
