Linha de pesquisa: APIE - Integração Aero-Propulsiva em Aeronaves Elétricas
Título: APIE-ME6 – Análise de vibração de hélices com massa desbalanceada
Orientador: Domingos A. Rade
Co-Orientador: -
Duração: 24 meses
Número de vagas: 1 vaga(s)
Data limite para inscrição: 05/04/2024
Formação esperada: -
Idiomas: -
Obrigatório processo de seleção / aprovação pelo ITA e inscrição no Programa de Pós-Graduação: Sim
Expectativa de início das atividades: 04/03/2024


Escopo

Novos projetos de aeronaves usando propulsão distribuída com sistemas elétrico e híbrido-elétrico têm atraído a atenção devido a vários benefícios potenciais O uso de propulsão elétrica/híbrida-elétrica pode aumentar a eficiência da propulsão, com os motores térmicos sempre trabalhando em suas condições ideais, enquanto os motores elétricos fornecem propulsão extra durante as fases de voo mais exigentes. A propulsão distribuída também pode reduzir a área da asa e aumentar a taxa efetiva de bypass. Além disso, o ruído e as emissões podem ser reduzidos, especialmente durante a decolagem e pouso.

Pás desbalanceadas em massa levam a vibrações que causam fadiga nos componentes da aeronave, o que pode levar a falhas estruturais. Essas questões são bem conhecidas desde o início da aviação e muitas técnicas foram estudadas para melhorar a fabricação e mitigar os efeitos de desbalanceamento.

O desbalanceamento das pás também pode afetar o comportamento aeroelástico. A massa desbalanceada pode alterar a velocidade do flutter e reduzir o envelope de voo. Recentemente, foi estudado o acoplamento de um motor desbalanceado a uma asa flexível, mostrando que o desbalanceamento aumenta as amplitudes e frequências ressonantes da asa.

A utilização de propulsão distribuída, com grande número de hélices, impõe atenção especial a esta questão. Os efeitos acoplados do desbalanceamento na vibração da célula devem ser levados em consideração. Além disso, diferentes velocidades de rotação podem ser aplicadas a cada motor, levando a diferentes forças de desequilíbrio em cada parte do avião, que variam com o tempo, a fase do voo e as manobras.


Objetivos

Dentro deste contexto, a proposta de pesquisa tem como foco o desenvolvimento de metodologias de projeto e ferramentas numéricas que possibilitem o entendimento das vibrações causadas por hélices com massa desbalanceada. Os principais desafios científicos e tecnológicos incluem: (i) proposição de um modelo preciso e computacionalmente barato para lidar com as vibrações causadas pelo desbalanceamento, levando em consideração motores “N” acoplados à interação fuselagem/pilão; (ii) desenvolvimento de ferramenta de análise que forneça orientação operacional ao processo de desenvolvimento de veículos; (iii) possibilidade de análises de folga e avaliações de margem de vibração para diferentes configurações de aeronaves a hélice; (iv) uma ferramenta de projeto que permite a avaliação da sensibilidade a parâmetros do veículo que não estão bem definidos ou contêm grandes incertezas; (iv) reduzir as incertezas realizando e avaliando as informações dos testes de solo


Resultados Esperados

1. Desenvolvimento e validação de procedimentos de modelagem para análises de vibração de hélices desbalanceadas em sistemas de propulsão distribuída e suas interações com a fuselagem.
2. Avaliação de alguns conceitos de design potencialmente aplicáveis ​​a futuros produtos da Embraer.
3. Aprimoramento do conhecimento sobre fenômeno de hélice desbalanceada na Embraer e ITA.


Informações adicionais

Os candidatos devem ser graduandos em Engenharia Aeronáutica, Aeroespacial, Mecânica ou áreas afins. Espera-se que os candidatos sejam bastante motivados a aprender a trabalhar com novas tecnologias de simulação sistemas dinâmicos apresentando experiência intermediária em vibrações mecânicas e familiaridades co ferramentas para simulação computacional empregando MATLAB e Python.

Observação: a bolsa terá o valor de referência FAPESP (https://fapesp.br/valores/bolsasnopais). Benefícios adicionais possíveis. O bolsista deve ter dedicação integral. O trabalho deve ser feito pessoalmente. Local: FLYMOV - ITA Innovation Center, Praça Marechal Eduardo Gomes, 50 - Vila das Acácias, São José dos Campos - SP - CEP: 12228-900.


Para candidatar-se

Para candidatar-se, favor enviar CV, preferencialmente formato Lattes, carta de motivação e uma carta de recomendação
rade@ita.br