Analisis de vibraciones en una aeronave de rotor basculante

Resumen— Se presenta el análisis de niveles vibratorios en una aeronave. Las cargas vibratorias transmitidas por el ala al fuselaje son evaluadas por medio de un modelo ala-pilón-rotor Aero elástico que tiene en cuenta los efectos de la interacción aerodinámica y los efectos producidos por la estela de flujo de aire generadas por el motor y sus palas sobre la aeronave. El análisis aerodinámicoesta basado en el modelo con interacciones de vórtices, mientras se mueven las alas y las palas.


Índice de Términos— Aerodinámica, dinámica, tiltrotor, vibraciones.

I. INTRODUCCIÓN
El objetivo del trabajo es el análisis de los niveles de vibraciones en cabina de una aeronave de rotor basculante para mejorar el rendimiento de este tipo de aeronaves.

Durante mucho tiempo se ha queridodesarrollar completamente el uso militar y civil de aeronaves de rotor basculante, es decir un vehículo hibrido que tenga las capacidades tanto de maniobrabilidad de un helicóptero como despegues y aterrizajes de forma vertical y la velocidad de crucero y altitudes de un avión; lo que implica una menor necesidad de infraestructuras y una importante aceptación del público en cuanto al impactoacústico.

Las vibraciones tienen una gran importancia porque están directamente ligadas al confort de los pasajeros y a la fatiga de estructuras, si se tiene un buen control sobre estas se pueden optimizar los costos de operación de las aeronaves, que generalmente son muy altos y también se tendrá una vida útil más larga de las aeronaves; en el caso de los helicópteros es obligatoria una revisiónperiódica de las vibraciones en la aeronave porque si no se controlan pueden causar la destrucción de la aeronave.

Se aplica en primer lugar las cargas transmitidas por el ala hasta el fuselaje y luego las vibraciones de cabina, la piel de las aeronaves generalmente esta compuesta de diferentes materiales, cada uno con unas propiedades que los diferencian de los demás, esto por la funcionalidad decada uno de estos en la estructura.

II. PROCEDIMIENTO PARA LA SUMISIÓN DEL DOCUMENTO
A. Modelo Ala – Pilón – Proprotor
Para solucionar la evaluación de las cargas vibratorias en el modelo ala – pilón – proprotor se basa principalmente en 2 procesos. El primero esta basado en el estudio mediante ecuaciones de la dinámica estructural del modelo, fue tomada como una sección casi estableaerodinámica, corregida con el flujo de estela; este tipo de problemas se predice con un solucionador de flujos potenciales que puede capturar con precisión los efectos aerodinámicos del modelo en tres dimensiones.

Luego se busca una evaluación muy precisa de las distribuciones de presión en el rotor y el ala, y así la contribución aerodinámica a las cargas inestables de transmisión para el fuselaje.Para usar este método de dos pasos se supone una buena eficiencia del sistema y así tener una buena predicción del de las vibraciones.
B. Contorno Aerodinámico

El modelo se ve fuertemente afectado aerodinámicamente por la interacción entre las palas del motor en movimiento y el ala.
Debido a que las palas tienen un movimiento periódico se produce una gran presión entre las palas y el alalo que puede producir cargas aerodinámicas inestables unidas a los vórtices. Todo esto producirá cargas vibratorias que se transmitirán a la estructura del avión .


Figura 1


Así la inestabilidad aerodinámica del ala- proprotor se analizara a través de una formulación integral de los flujos potenciales inducidos “ϕ” y ϕi es el potencial incidente y ϕs el potencial disperso, así: ϕ=ϕi +ϕs, de donde ϕs seria:

(1)

Donde G = −1/(4π_y − x_) es la solución de la ecuación de Laplace 3D, mientras que ϕS es el salto de potencial a través de la superficie de la raíz. Este último se conoce a través de la la condición de Kutta-Juokowski seguido por convección del borde de salida discontinuidad potencial, que da _ϕS (yW , t) =_ϕS (yTEW , t − τ ), con t – τ que denota el instante...