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Abstract(s)
This thesis presents the optimization of the spar connector of the aircraft UAS30-P2. The spar connector is the primary airframe structure of the aircraft. It connects the all flight surfaces of the aircraft with the fuselage. The structure is made up of extruded aluminium bars. The spar connector supports all aerodynamic loads and inertial loads of the aircraft. These loads are transmitted through the carbon fibre reinforced polymer (CFRP) spar of the aircraft. Since the spar connector supports all the aerodynamic and inertial loads of the aircraft, it is the most crucial component in the entire Unmanned aerial vehicle (UAV). Thus, it needs to be strong and stiff enough to withstand the exceptional circumstances in which the aircraft must operate. The thesis reviews both, the choice of materials and shape optimization of the spar connector, achieving a more efficient structure. The choice of material is reviewed by studies conducted on the available materials for this purpose. The optimization is carried out using the studies and the results of the Finite element analysis (FEA) of the component. Later the optimized Finite element (FE) model of wing interface structure is analyzed based on the Finite element method results. The results were then compared with the analysis results of the original FE model of wing interface structure of UAS30-P2. As a result, it was observed an appreciable reduction accompanied by the improvement in the performance characteristics is of the metallic spar connector of UAS30-P2.
Esta tese apresenta a otimização do conector da longarina principal da aeronave UAS30-P2. O conector da longarina principal é a estrutura primária da aeronave. Conecta todas as superfícies de voo da aeronave com a fuselagem. A estrutura é composta por barras de alumínio extrudido. O conector da longarina principal suporta todas as cargas aerodinâmicas e cargas inerciais da aeronave. Essas cargas são transmitidas através da longarina principal de polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP) da aeronave. Como o conector da longarina principal suporta todas as cargas aerodinâmicas e inerciais da aeronave, é o componente mais crucial em todo o veículo aéreo não tripulado (UAV). Sendo assim, ele precisa ser forte e rígido o suficiente para suportar as circunstâncias excecionais em que a aeronave deve operar. A tese analisa tanto a escolha dos materiais quanto a otimização da forma do conector longarina principal, conseguindo uma estrutura mais eficiente. A escolha do material é revisada por estudos realizados sobre os materiais disponíveis para esse fim. A otimização é realizada utilizando os estudos e os resultados da análise FE do componente. Posteriormente, a estrutura otimizada é analisada com base nos resultados do método dos elementos finitos. Os resultados foram então comparados com os resultados da análise da estrutura original. Como resultado, foi observado uma redução apreciável, acompanhada pela melhoria nas características de performance do conector metálico da longarina principal do UAS30-P2.
Esta tese apresenta a otimização do conector da longarina principal da aeronave UAS30-P2. O conector da longarina principal é a estrutura primária da aeronave. Conecta todas as superfícies de voo da aeronave com a fuselagem. A estrutura é composta por barras de alumínio extrudido. O conector da longarina principal suporta todas as cargas aerodinâmicas e cargas inerciais da aeronave. Essas cargas são transmitidas através da longarina principal de polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP) da aeronave. Como o conector da longarina principal suporta todas as cargas aerodinâmicas e inerciais da aeronave, é o componente mais crucial em todo o veículo aéreo não tripulado (UAV). Sendo assim, ele precisa ser forte e rígido o suficiente para suportar as circunstâncias excecionais em que a aeronave deve operar. A tese analisa tanto a escolha dos materiais quanto a otimização da forma do conector longarina principal, conseguindo uma estrutura mais eficiente. A escolha do material é revisada por estudos realizados sobre os materiais disponíveis para esse fim. A otimização é realizada utilizando os estudos e os resultados da análise FE do componente. Posteriormente, a estrutura otimizada é analisada com base nos resultados do método dos elementos finitos. Os resultados foram então comparados com os resultados da análise da estrutura original. Como resultado, foi observado uma redução apreciável, acompanhada pela melhoria nas características de performance do conector metálico da longarina principal do UAS30-P2.
Description
Keywords
Aircraft structures Aircraft spar Wing-fuselage attachment Spar connector Aerospace materials Structure efficiency Aluminium Shape factors Hyperworks Optistruct CATIA Shape optimization Estruturas de aeronaves Longarina principal de aeronaves Ligação asa-fuselagem Conector da longarina principal Materiais aeroespaciais Eficiência de estrutura Alumínio Fatores de forma Hyperworks Otimização de forma