Dissertação

{en_GB=Design of an Adaptive Shock Control Bump using Pressurized Chambers - Structural Realization, Actuation and Integration} {} EVALUATED

{pt=O advento da investigação na área do controlo da interacção entre choque e camada limite data da década de 70, quando perfis alares especialmente arqueados foram pela primeira vez estudados como um mecanismo de melhoria das características aerodinâmicas dos perfis supercríticos de então fora das condições de projecto. Posteriormente, verificou-se que uma lomba para controlo de choque (n.b. do inglês shock control bump - SCB) constitui um dispositivo promissor para o tipo de controlo de escoamento supracitado. As SCBs expandem a estrutura do choque junto à região da parede, alcançando uma pre-compressão isentrópica do escoamento a montante do choque principal e, consequentemente, uma redução significativa da resistência de onda, sem incorrer em perdas por atrito inaceitáveis. No entanto, o seu desempenho depende fortemente de um conjunto de parâmetros geométricos que devem ser ajustados de acordo com a contínua variação das condições de voo. Apresenta-se assim o conceito de SCB adaptativa. O mecanismo de actuação proposto visa uma estrutura compacta, leve e simples, que possa ser integrada num futuro próximo na região dos spoilers de aeronaves comerciais sem requerer, no entanto, alterações substanciais ao desenho das mesmas. As qualidades de adaptação geométrica da SCB a configurações aerodinâmicas alvo são estudadas por meio de optimização numérica de um modelo analítico simplificado. Avaliam-se também os compromissos entre a adaptação geométrica e constrangimentos ao nível da rigidez estrutural e da actuação. Finalmente, apresenta-se uma perspectiva sobre os desafios relacionados com os efeitos tridimensionais que o desenho de uma SCB de envergadura finita acarreta., en=The dawn of research on shock and boundary layer interaction control dates back to the 1970’s, when humped transonic aerofoils were first studied as a means to improve the performance of supercritical aerofoil technology at off-design conditions. Since then, shock control bumps (SCBs) have been found to be promising devices for such kind of flow control. They have a smearing effect on the shock wave structure achieved through isentropic pre-compression of the flow upstream of the main shock and can significantly lower wave drag without incurring unacceptable viscous losses. However, their performance is strongly dependent on a set of geometrical parameters which must be adjusted according to the ever-changing flight conditions. A concept for an adaptive SCB is therefore presented. The proposed actuation mechanism aims at a compact, lightweight and simple structure which could be integrated into the spoiler region of near-future aircraft without major design changes required. Numerical optimization of a simplified analytical model of the structure is used to investigate the SCB adaptation to various aerodynamic target shapes. Compromises between geometrical conformity and both structural and actuation related requirements are studied. Furthermore, an outlook is given on design issues related to three-dimensional effects on a finite span SCB.}
{pt=lomba para controlo de choque, minimização de resistência de onda, spoiler adaptativo, estrutura adaptativa actuada por pressão, optimização estrutural, en=shock control bump, wave drag minimisation, morphing spoiler, pressure actuated adaptive structure, structural optimisation}

Junho 30, 2017, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

Markus Kintscher

DLR

Especialista

ORIENTADOR

Afzal Suleman

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado