O centro de cisalhamento de uma asa é igual ao seu centro aerodinâmico?

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Como o centro de cisalhamento de uma asa pode ser localizado e é o mesmo que o centro aerodinâmico de uma asa?

Por fim, eu sei como o centro de pressão interage com o centro aerodinâmico, mas não com o centro de cisalhamento da asa, então como o centro de pressão se relaciona com o centro de cisalhamento de uma asa durante o vôo?

    
por David Teahay 01.10.2018 / 21:34

1 resposta

Não. Estas são coisas muito diferentes.

O centro de cisalhamento (SC) é uma característica puramente mecânica (estrutural) do projeto da asa. É um ponto ao longo do acorde tal que a aplicação de força - não importando a força - faz com que a asa apenas dobre, mas não torça.

Ao contrário do centro aerodinâmico (AC) e do centro de pressão (CP), não faz sentido falar sobre um único ponto integral para toda a aeronave. Um SC pode ser encontrado para cada seção transversal da asa, e é a relação de chordwise do SC para CP e CM (centro de massa) da seção que é importante para os projetistas de aeronaves.

Os designers podem controlar onde o SC será. Se pudéssemos fazer o SC corresponder ao ponto de aplicação da força integral nesta seção, não precisaríamos muito da rigidez torcional e poderíamos deixar a asa mais leve.

Infelizmente, isso não é praticamente possível. Em primeiro lugar, o CP, o ponto integral de aplicação da força aerodinâmica em voo, avança e recua, dependendo do ângulo de ataque (AoA). Esta é apenas a natureza da aerodinâmica.

Normalmente, para uma asa reta, o PC estará atrás do SC para pequenos ângulos de ataque e à frente para ângulos grandes. Isso é bastante lamentável, porque isso significa que com uma alta carga G (especialmente em velocidades moderadas), ou em uma corrente ascendente, a asa se torcerá para um AoA ainda maior. Essa torção positiva na carga máxima (geralmente 1,5 × carga nominal) é frequentemente um dos casos críticos de projeto, portanto, na prática, queremos que o SC se aproxime da localização CP mais avançada. Uma aplicação inteligente do SC pode fazer a asa girar negativamente e amortecer suas próprias oscilações.

CM da seção da asa está quase sempre atrás do SC. Em vôo normal, as cargas aerodinâmicas estáticas prevalecem sobre o peso da própria asa, então isso não importa muito. No entanto, quando começamos a analisar os modos aeroelásticos, a localização do CM se torna importante. Para evitar vibrações, uma solução comum é mover o CM para mais perto do SC instalando alguma massa morta na borda de ataque. Isso muitas vezes revela-se mais fácil e leve do que aumentar a rigidez torcional. Se pudermos, instalaremos alguma massa útil, como um mecanismo.

Eu não falei sobre AC ainda. Isso é porque não tem nada para fazer aqui. AC é um ponto muito teórico introduzido por conveniência de análise de estabilidade. Qualquer força pode ser quebrada em um momento e outra força, e nós apenas dividimos o elevador de tal forma que parte dele atua no CM, e parte em outro ponto. Como o CP normalmente se move linearmente com o AoA, podemos fazer com que todas as alterações para o aumento devido ao 'tipo de' do AoA ocorram em um local fixo. Mas, na realidade, claro, o aumento apenas aumenta e avança com o AoA. A estrutura e a aerodinâmica não fazem ideia do nosso exercício mental.

É talvez este local fixo de AC que permite confundir com SC, que também é fixo. Mas eles não têm nada a ver um com o outro. Os engenheiros estruturais não precisam saber nada sobre CA (eles precisam apenas garantir que a aeronave CM esteja em um determinado intervalo), enquanto dinamicistas de voo quase nunca falam sobre CP, mas sempre usam CA como ponto de referência (junto com CM).

    
02.10.2018 / 04:00