Evaluación computacional del compartimiento de carga de una aeronave liviana, usando software libre

Abstract

Este documento presenta la evaluación estructural del cuerpo de una aeronave ligera de categoría vla (masa máxima al despegue inferior o igual a 1200 kg), usando software de dinámica computacional de fluidos (cfd) para evaluar el comportamiento aerodinámico de la aeronave y el método de elementos finitos para evaluar su comportamiento estructural. Para su evaluación estructural la aeronave se dividió en cabina, cuerpo y superficies de vuelo (alas y empenaje). Los modelos completos de la aeronave fueron extraídos del modelo cad, elaborado con el software SolidWorks® para cada uno de los subcomponentes de la cabina, el cuerpo y las alas y el empenaje. A partir de los cálculos y simulaciones hechas, se concluyó que la estructura central de la aeronave soporta las fuerzas y momentos aerodinámicos, con valores de esfuerzos por debajo de los valores de fluencia del material y factores de seguridad entre 1.58 y 2.60. Sin embargo, se necesita reforzar la unión del ala al fuselaje para que disminuya el es- fuerzo localizado que se produce en esa zona. A diferencia de otros métodos reportados en la literatura que utilizan programas muy especializados y de altos costos, el procedimiento para evaluar la aerodinámica y la estructura central de una aeronave liviana categoría vla que se desarrolló en este estudio, hizo uso de programas de dominio público, en alrededor de 80 % en el proceso de análisis.

This paper shows the structural evaluation of a vla category light aircraft (maximum take-off mass less than or equal to 1200 kg), using computational fluid dynamics (cfd) software to evaluate the aerodynamic behavior of the aircraft and the finite element method to evaluate its structural behavior. For its structural evaluation, the aircraft has been divided into cabin, body, and flight surfaces (wings and empennage). The complete models of the aircraft were extracted from the cad model made using SolidWorks® Software for each of the sub-components of the cockpit, body and wings, and the empennage. From the calculations and simulations performed, it was concluded that the central structure of the aircraft supports the aerodynamic forces and moments adequately, having values below the yield values of the material. However, it is necessary to reinforce the attachment of the wing to the fuselage to reduce the effort produced in that area. Unlike other methods reported in the literature that use very specialized and high-cost programs, the procedure to evaluate the aerodynamics and central structure of a vla category light aircraft that was developed in this study made use of public domain programs, at around 80 % of the analysis proces

Este documento apresenta a avaliação estrutural do corpo de uma aeronave leve categoria vla (massa máxima de decolagem menor ou igual a 1200 kg), utilizando software de dinâmica de fluidos computacional (cfd) para avaliar o comportamento aerodinâmico da aeronave e o método de elementos finitos avaliar seu comportamento estrutural. Para sua avaliação estrutural, a aeronave foi dividida em cabine, corpo e superfícies de voo (asas e empenagem). Os modelos completos da aeronave foram extraídos do modelo cad elaborado com o software SolidWorks para cada um dos subcomponentes do cockpit, o corpo e as asas e a empenagem. Com base nos cálculos e simulações realizados, concluiu-se que a estrutura central da aeronave suporta as forças e momentos aerodinâmicos, com valores de tensão abaixo dos valores de escoamento do material e fatores de segurança entre 1,58 e 2,60. No entanto, é necessário reforçar a união da asa à fuselagem para reduzir o estresse localizado produzido nessa área. Diferentemente de outros métodos relatados na literatura que utilizam programas muito especializados e de alto custo, o procedimento de avaliação da aerodinâmica e da estrutura central de uma aeronave leve da categoria vla que foi desenvolvido neste estudo, fez uso de programas de domínio público, em cerca de 80 % processo de análise