Dissertação
{en_GB=Design and mechanical evaluation of a smart droop nose device regarding the applicability of the AZ31B-F Mg alloy under multiaxial loading conditions} {} EVALUATED
{pt=A geração futura de superfícies sustentadoras tem que reduzir o ruído e o arrasto das aeronave; Dada a ausência de fendas, o smart droop nose tem sido apontado um dos dispositivos que permitirá atingir estes objectivos . Além disto, durante o processo de design de aeronaves há uma incompatibilidade: para a situação de voo de cruzeiro, uma asa que apresente pouca curvatura média é mais eficiente, enquanto que para descolagem, aterragem e loiter uma asa com curvatura é a melhor opção. O smart droop nose é um dispositivo de bordo de ataque que aumenta a curvatura média do perfil; Não só produz sustentação adicional, bem como (e principalmente) aumenta o ângulo de perda. Por outro lado, dadas as propriedades das ligas de magnésio, estas são identificadas como ligas com grande potencial para aplicações futuras na indústria aeroespacial. Contudo, apresentam um comportamento mecânico bastante peculiar que ainda está sob investigação. Este trabalho apresenta uma descrição da metodologia do processo de design de um smart droop nose com um compliant mechanism feito com a liga de magnésio AZ31B-F, uma optimização estrutural e uma avaliação aerodinâmica. O resultado final do dispositivo providencia melhoramentos aerodinâmicos e estruturais quando comparado com ligas de alumínio. Relativamente ao comportamento mecânico da liga de magnésio AZ31B-F quando submetida a carregamentos multiaxiais, foi feito um estudo comparativo entre os modelos teóricos de orientação do plano crítico de falha e os planos verificados experimentalmente; Alguns dos modelos de plano crítico estudados obtiveram boas estimativas quando comparados com as análises fractográficas., en=The future generation of high lift devices must reduce aircraft noise and drag; Given the absence of gaps, seams and steps, smart droop nose has been identified as one of the future devices to accomplish this objectives. Moreover, in aircraft design there is an incompatibility: for cruise flight a little cambered wing provides better efficiency, but for take-off, landing and loiter a cambered wing is the best option. The smart droop nose is a leading edge device which increases the curvature of the camber and not only produces additional lift, but also (and mainly) increases the stall angle. On the other side, given the interesting properties of magnesium alloys, they have been identified as a material with great potential for future applications in aerospace industry. However, they experience a unique mechanical behavior which is still under research. This work presents a description of the design's methodology of a smart droop nose using a compliant-mechanism made of AZ31B-F magnesium alloy. A structural optimization and an aerodynamic assessment of the capabilities of the smart droop nose are present. The final result provides improvements related with the stall angle, stall velocity, loiter time and overall weight when compared with aluminum alloys. In regards to the mechanical behavior of the AZ31B-F magnesium alloy when subjected to multiaxial loadings, a comparative study between the theoretical models of critical plane orientation and the experiemental results were performed; Some theoretical models provided acceptable results when compared with the experimental fractographic analysis.}
novembro 23, 2016, 14:0
Publicação
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Orientação
ORIENTADOR
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Professor Associado