Trabajo seleccionado para el Coloquio Pre-Ingeniería 2022.

El propósito del Programa Sky-One es diseñar y construir un Avión Ultra Liviano biplaza para vuelo deportivo/recreación. La etapa de diseño preliminar se ha completado, habiéndose extendido también a la definición de la mayor parte de las soluciones estructurales, las cuales ya han sido analizadas y corregidas total o parcialmente. Este Trabajo Final se desarrolla con el propósito de realizar una estimación de la respuesta aeroelástica del ala de la aeronave, a fin de verificar su integridad estructural frente a la potencial aparición de inestabilidades dinámicas y motivado por prevenir re-diseños y, consecuentemente, nuevos costos. Los factores que motivan el estudio de la respuesta, a diferentes velocidades dentro y, con cierto margen, más allá de la envolvente de vuelo del vehículo, son: la presumible elevada flexibilidad del ala, la forma en la que esta se vincula al fuselaje y, principalmente, la decisión de no balancear las superficies móviles del borde de fuga (alerones y flaps). En un proceso inicial de diseño, la estimación del comportamiento de la estructura de una aeronave puede obtenerse mediante la utilización de información y herramientas que aproximen su respuesta en forma numérica que, además, constituye una de las formas de cumplimientos permitidas en las bases de certificación, ya que establecen que la integridad estructural de un vehículo (frente a la ocurrencia de fenómenos aeroelásticos) puede ser determinada mediante cualquier tipo de análisis, siempre y cuando se realice con procedimientos y datos validados por evidencia experimental; siendo una alternativa que reduce notablemente los costos e incluso admite tomar como base trabajos ya realizados, validados y a disposición. La adecuada configuración de estos códigos constituye una herramienta de diseño de gran utilidad, en la medida que las estimaciones producidas puedan ser respaldadas por resultados de ensayos. En este contexto, la propuesta de trabajo se enfoca en configurar una herramienta de simulación
computacional, utilizando como plataforma el software comercial ANSYS ® Workbench R14.0, que permita estudiar fenómenos de Interacción Fluido-Estructura (FSI) con fines de diseño en el desarrollo de estructuras aeronáuticas. En particular, el modelado y análisis se aplica al Ala del Avión Ultra Liviano Sky-One, procurando detectar la potencial ocurrencia de comportamientos
aeroelásticos no deseados y, de ser necesario, sugerir correcciones que permitan reducir el riesgo de ocurrencia de inestabilidades dinámicas tales como: divergencia, inversión de comandos y/o flutter. Durante el desarrollo de este trabajo, se adapta la configuración de la herramienta numérica a partir del estudio de 2 (dos) Casos de Prueba. El primero de ellos corresponde a un Flap de alta flexibilidad, el cual es uno de los tutoriales presentados por la herramienta numérica para este
tipo de problemas multi-físicos. Este modelo es utilizado para entender el funcionamiento de cada módulo del software utilizado para este tipo de análisis. El segundo, uno de los más conocidos y estudiado en la rama de la Aeroelasticidad Computacional, es la reproducción de resultados de 2 (dos) casos del Documento AGARD No. 765, con el que se puede determinar la aceptación (o no) del seteo de la herramienta. Los resultados arrojados por el software se consideran plausibles, ya que presentan errores menores al 2% para la velocidad crítica y del 6% en su frecuencia correspondiente, respecto a los brindados por el Documento.....