| Resumo : |
Aeronaves com sistemas propulsivos acionados por eletricidade surgiram como soluções para operações como entrega de pacotes e táxi aéreo urbano. A maioria desses projetos são aeronaves que dependem da sustentação gerada por suas superfícies aerodinâmicas e propulsores a hélices, normalmente montados e distribuídos na asa. Do ponto de vista da segurança e desempenho, é importante compreender a física e os fenômenos aerodinâmicos, especialmente as interações aerodinâmicas entre um ou vários propulsores e as asas, bem como os seus impactos no desempenho. Este trabalho propõe uma abordagem baseada no regime estacionário para avaliar o desempenho da hélice e as velocidades induzidas no plano do rotor. A metodologia apresentada utiliza a Teoria da Quantidade de Movimento do Elemento de Pá (BEMT) para calcular as componentes axiais e tangenciais das velocidades induzidas, possibilitando uma análise detalhada do carregamento da hélice. Além disso, desenvolveu-se um método eficiente para gerar curvas de sustentação e arrasto em função do ângulo de ataque dos perfis aerodinâmicos. Para isso, o software XFOIL foi empregado na obtenção das curvas aerodinâmicas, e um modelo empírico foi acoplado para calcular os coeficientes aerodinâmicos na região de pós-estol. Os coeficientes de tração e potência foram determinados para os modelos analisados. Os perfis de velocidade foram calculados no plano da hélice e utilizados para estimar as velocidades ao longo da esteira por meio de métodos numéricos e analíticos. Duas abordagens foram comparadas e validadas com dados da literatura, considerando também a contração da esteira. Um modelo de análise azimutal foi desenvolvido para avaliar a influência da asa na esteira da hélice. As velocidades induzidas na hélice foram calculadas por meio da Lei de Biot-Savart, considerando a contribuição da distribuição de sustentação da asa. Para determinar essa distribuição, utilizou-se o código Athena Vortex Lattice (AVL), baseado no Método da Rede de Vórtices (VLM). A metodologia foi verificada pela comparação dos resultados da distribuição de sustentação da asa e desempenho da hélice com dados disponíveis na literatura, apresentando boa concordância. |