Projeto aerodinâmico e performance de hélice para a aeronave de transporte reg...

Para complementar a disciplina Projeto de Aeronaves II, do curso de Engenharia Aeronáutica da Escola de Engenharia de São Carlos (USP), em que se propõe o projeto preliminar de uma aeronave de transporte regional, surge a necessidade de realizar o projeto detalhado de um de seus componentes como Trabalho de Conclusão de Curso. O presente trabalho desenvolve o projeto aerodinâmico de uma hélice simples para as condições de operação da aeronave Harpia. Revisitando as teorias do disco atuador, dos elementos de pá e dos vórtices, são construídos dois modelos computacionais: o primeiro, para projeto da hélice, utiliza as funções de circulação de Prandtl ou Goldstein para otimizar a eficiência induzida da hélice, também utiliza o XFOIL para calcular polares de sustentação e arrasto de cada seção da pá, forma a permitir também a minimizar as perdas de perfil; o segundo, para análise da performance, calcula o mapa de eficiência e as curvas de coeficiente de tração e potência, para diversas condições de velocidade e variações no ângulo de passo das pás. E realizado o projeto de uma hélice para as especificações da aeronave mencionada, sua geometria e sua performance são obtidas e utilizadas no andamento do projeto da aeronave Harpia.

Título em Inglês

Propeller aerodynamic design and performance for a commuter aircraft

Palavras-chave em Inglês

Design
Propeller
Performance
Aerodynamics

Resumo em Inglês

To fulfill the purpose of the Aircraft Design II module, of the Aeronautical Engineering course at the Escola de Engenharia de S˜ao Carlos (USP), in which a preliminar project of an commuter aircraft is desired, the necessity to do a detailed design for one of its components as a Final Project emerges. The present work develops the design of a single rotation propeller for the operational conditions of the aircraft Harpia. Revisiting actuator disk, blade element and vortex theories, a pair of computational models is created: the first one, responsible for the propeller optimum design, uses Goldstein and Prandtl circulation functions to optimise induced efficiency, it then uses XFOIL to get lift and drag polars and make possible to also minimize profile losses; the second one, responsible for the designed propeller performance analysis, calculates the efficiency maps, thrust and power coefficient diagrams for off-design conditions of an interval of aircraft forward speeds and blade pitch angles. A propeller design for the determined specifications is done, its geometry and performance are obtained and brought for the Harpia aircraft project.

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Data de Publicação

2017-07-19

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