Aeroelasticidade

Aeroelasticidade é o ramo da engenharia aeroespacial que estuda as interações entre forças inerciais, elásticas e aerodinâmicas.

Nenhuma estrutura aeronáutica é totalmente rígida e, ao ser exposta a forças aerodinâmicas, normalmente sofre deformações por flexão, torção ou pela combinação destas. Este efeito torna-se relevante quando a aeronave se move em alta velocidade, pois qualquer modificação na forma do perfil aerodinâmico, decorrente das forças aerodinâmicas adicionais, causa modificações nas cargas sobre o perfil, aumentando a deflexão no mesmo. Sem um sistema de controle , este processo pode se realimentar, com resultados catastróficos.

Os estudos em aeroelasticidade podem ser relativos a aeroelasticidade estática ou aeroelasticidade dinâmica.

Aeroelasticidade estática

A aeroelasticidade estática estuda as interações entre forças aerodinâmicas e elásticas. As propriedades de massa não são relevantes neste ramo da aeroelasticidade.

Divergência

O fenômeno da divergência ocorre quando uma superfície sustentadora sofre deflexão torsional devida a um carregamento aerodinâmico, o que ocasiona um aumento da carga sobre o perfil, e com o aumento de velocidade a deflexão ocorre de maneira mais intensa, até que a carga limite é atingida, causando a falha da estrutura. Esse fenômeno ocorre principalmente em asa de enflexamento negativo, pois o centro aerodinâmico da semi-asa está a frente do engastamento, o que faz que ela torça ainda mais de forma que aumente o ângulo de ataque.

Eficiência e Reversão de controle

Eficiência e reversão de comando

Reversão de Controle é a perda ou reversão da resposta esperada de uma superfície de controle. Este fenômeno ocorre após deformações estruturais, por causa da torção do perfil aerodinâmico que é ocasionada após uma deflexão de sua superfície de controle. Essa torção é contrária ao movimento da superfície de controle, e isso faz que o incremento que era esperado pela deflexão dessa superfície de controle seja menor que o esperado, e isso ocorre e é amplificado quando a velocidade aumenta, fazendo que ela tenha uma perda de Eficiência de controle até que em um momento, o incremento se inverte.

Aeroelasticidade Dinâmica

A aeroelasticidade dinâmica estuda as interações entre forças aerodinâmicas, elásticas e inerciais que ocorrem ao passar do tempo. Este ramo da aeroelasticidade estuda os fenômenos de flutter, resposta dinâmica e buffetting, entre outros.

Flutter

Flutter é uma oscilação auto-excitada que ocorre quando uma superfície sustentadora sofre deflexões (por conta de forças aerodinâmicas) tais que a carga total aplicada se reduz. A deflexão também se reduz, restaurando o carregamento aerodinâmico original, recomeçando o ciclo. Um grande exemplo desse fenômeno é o acidente da Ponte de Tacoma Narrows.

Resposta dinâmica

A resposta Dinâmica é a maneira como a aeronave responde a rajadas e outras perturbações atmosféricas e no campo de aeroelasticidade, é considerado as deflexões da estrutura da aeronave nessas respostas.

Buffeting

Buffeting é uma instabilidade em alta frequência, ocasionada por descolamento do fluxo aerodinâmico ou por oscilações de ondas de choque. Como exemplo da ocorrência do fenômeno, em aeronáutica é a oscilação irregular de uma parte da aeronave, causada pela turbulência.

Outros campos de estudo

Outros ramos da física influenciam os fenômenos aeroelásticos. Por exemplo, em veículos aeroespaciais, as tensões induzidas por altas temperaturas é importante. Isto leva ao estudo da aerotermoelasticidade, ou em outras situações, a dinâmica dos sistemas de controle afetam os fenômenos aeroelásticos e tais influências são tratadas pela aeroservoelasticidade.