Otimização topológica de trem de pouso de AeroDesign SAE

Abstract

A indústria aeronáutica e aeroespacial tem um grande desafio em relação ao desenvolvimento de estruturas confiáveis, eficazes, com massa reduzida, tudo isso aliando-se a um tempo reduzido para desenvolvimento e fabricação. Desenvolver o projeto de uma aeronave que se destina a Competições da SAE Brasil AeroDesign, não é distinto. O principal desafio que a comissão técnica da Competição impõe é o desenvolvimento de uma aeronave rádio controlada objetivando a garantia de sua eficiência estrutural, isto é, projetar, construir e testar aviões o mais leves possível e que transportem a maior quantidade de carga possível. Para que isso ocorra, fazer um dimensionamento estrutural correto é essencial para que se cumpra essa missão. Nesse âmbito, o objetivo deste trabalho é o estudo do projeto para dimensionamento de alguns elementos de uma aeronave, pretendendo reduzir massa, fazendo uso do método analítico através do Método de von Mises como também do Método de Otimização Topológica (MOT), auxiliado por softwares que geralmente são utilizados nas diversas áreas industriais, inclusive na indústria aeronáutica. O trem de pouso principal de uma aeronave destinada a Competição de AeroDesign foi escolhido como objeto de estudo deste trabalho, em que Método de Otimização Topológica foi aplicado. O estudo foi realizado inicialmente através de softwares de modelagem 3D que tem disponibilidade de técnicas de simulação estrutural para auxiliar na verificação e comparação das tensões impostas à estrutura durante sua utilização. Seguidamente foi aplicado o software Ansys® Discovery Student destinado para realizar a Otimização Topológica para que o trem de pouso fosse comparado com o modelo anterior nas condições de tensões e massa. Os resultados do processo de otimização fizeram a conversão para um layout em que o material foi melhor distribuído em relação solicitações que lhes foram impostas, concluindo com uma redução considerável de massa e o tipo de estrutura em comparação ao método utilizado antes. Sendo assim possível, a viabilidade da substituição do método anterior pelo MOT no desenvolvimento do trem de pouso, bem como de toda a aeronave.