Genetic optimization and experimental validation of a camber morphing winglet (2019)
- Authors:
- Autor USP: EGUEA, JOÃO PAULO - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SEM
- Subjects: ALGORITMOS GENÉTICOS; AERODINÂMICA DE AERONAVES; AERONAVES
- Keywords: JATO EXECUTIVO; ESTRUTURAS ADAPTÁVEIS; WINGLET; MAPEAMENTO DE ESCOAMENTO; ARRASTO INDUZIDO
- Language: Inglês
- Abstract: Regulamentações internacionais sobre emissões estão se tornando mais rigorosas. Metas de melhoria da eficiência de consumo de combustível demandam o desenvolvimento de tecnologias capazes de reduzir o consumo e emissões de gases. Estruturas capazes de adaptar sua forma aerodinâmica para condição ótima em voo trazem potencial de redução do arrasto e consumo de combustível da aeronave, minimizando as emissões de gases e gastos com combustível. Este estudo apresenta uma investigação sobre o impacto de uma winglet de camber variável em um jato executivo da categoria mid size utilizando simulação numérica e experimentos em túnel de vento. Um algoritmo genético foi usado para otimizar o camber das seções para diferentes fases de voo. As geometrias otimizadas reduziram o arrasto total em até 0.58% comparadas a winglet original na otimização de condição única, alcançando até 7% de redução no combustível consumido em missão típica. Essa melhoria de eficiência permite a aeronave carregar 900 kg de carga adicional, composta pelo sistema de adaptação e carga paga extra. Há uma indicação de resultados ainda melhores para aplicação em um jato comercial maior. A metodologia apresentada é apropriada para projeto de uma nova winglet de geometria fixa ou que incorpore a tecnologia de adaptação. Medidas de força com balança aerodinâmica mostraram que as winglets otimizadas aumentaram o alongamento efetivo da asa (AReff), reduzindo o arrasto induzido, e o coeficiente de sustentação máximo (CLmax).No entanto, a máxima razão entre sustentação e arrasto (L/Dmax) foi reduzida dentro do intervalo de CL da otimização devido as diferenças entre as condições do escoamento na otimização e no túnel de vento. Melhoria na eficiência aerodinâmica foi obtida para coeficientes de sustentação (CL) maiores. Reduções no tamanho e intensidade do vórtice de ponta de asa são vistas nos mapas de vorticidade medidos, mostrando redução do arrasto induzido segundo a equação de Maskell. Os métodos da polar de arrasto parabólica e da equação de Maskell foram usados para o cálculo do arrasto induzido, utilizando nos cálculos os dados de força da balança e o mapeamento do escoamento. O conceito apresentado mostrou melhoria considerável no desempenho da aeronave, utilizando um sistema factível e com maior facilidade para certificação que outros conceitos de estruturas adaptáveis, uma vez que a falha desse sistema não comprometeria a segurança do voo. Mais estudos são necessárias para desenvolver e testar uma winglet de camber varável funcional.
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2019
- Data da defesa: 18.03.2019
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ABNT
EGUEA, João Paulo. Genetic optimization and experimental validation of a camber morphing winglet. 2019. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2019. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18148/tde-05072019-144340/. Acesso em: 26 dez. 2025. -
APA
Eguea, J. P. (2019). Genetic optimization and experimental validation of a camber morphing winglet (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18148/tde-05072019-144340/ -
NLM
Eguea JP. Genetic optimization and experimental validation of a camber morphing winglet [Internet]. 2019 ;[citado 2025 dez. 26 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18148/tde-05072019-144340/ -
Vancouver
Eguea JP. Genetic optimization and experimental validation of a camber morphing winglet [Internet]. 2019 ;[citado 2025 dez. 26 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18148/tde-05072019-144340/ - Influência da rugosidade na transição laminar-turbulento do escoamento e no desempenho aerodinâmico em perfil de asa laminar
- Experimental investigation of natural laminar-to-turbulent transition in straight and swept wings at low Reynolds numbers
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