O objetivo desta pesquisa é o estudo do uso potencial de multi-winglets adaptativas para obter reduções no arrasto induzido através da variação do diedro das winglets. Os vórtices gerados nas pontas das asas são um produto inevitável da presença da sustentação, ou seja, é um custo a pagar pela força que mantém as aeronaves no ar. Diferentes estudos têm demonstrado que o escoamento presente nas pontas das asas pode ser redirecionado usando pequenas superfícies aerodinâmicas reduzindo assim o arrasto induzido. O modelo testado era constituído por uma asa retangular construída a partir de um perfil NACA 653 - 018 dotado de três winglets tipo \"tip-sails\", que são pequenas asas sem enflechamento ao 25% da corda. Os testes realizados foram para um regime de Número de Reynolds de 357.000. Os resultados foram analisados através da análise da sustentação, arrasto e mapeamento da esteira através da técnica de anemometria de fio quente. / The aim of this research is the study of the potential use of adaptive multi-winglets to reduce induced drag through variations of winglet cant angles. The vortices generated at the wing tips are an inevitable product of the presence of lift, that is, they represent the price paid for the presence for the force that keeps the aircraft in the air. Different studies have shown that the flow over the wing-tip can be redirected using small aerodynamics surfaces, thereby reducing the induced drag. The model tested is composed of a rectangular wing using a NACA 653 - 018 profile with three winglets called \"tip-sails\", which are small wings without sweep at 25% chord. The tests were made at a Reynolds number of 350,000. The results are analyzed in terms of lift and drag and mapping of the wake using hot wire anemometry techniques.

Fomentados pelas centenas de dólares gastos anualmente pelas linhas aéreas em combustíveis, diversos estudos foram e continuam sendo realizados visando reduzir o consumo das aeronaves. Desde as primeiras aeronaves a jato de transporte civil atée a atualidade estima-se que a redução de combustível alcançou o índice de 70%, dos quais 30% estão diretamente relacionados à evolução tecnológica no projeto dessas aeronaves e, os 40% restantes, à melhora da eficiência dos motores. Uma alternativa de projeto identificada para este fim consiste no uso de dispositivos de ponta de asa, tais como o Winglet para possibilitar às aeronaves voar mais alto, consumir menos combustível ou mesmo voar mais rápido, além de melhorar a sua performance de decolagem e subida, reduzindo, assim, o ruído externo emitido à população que vive na região próxima dos aeroportos. Contudo o preço pago por essa melhoria envolve aumentos nos custos de fabricação e manutenção, pesos vazios maiores, além de um aumento nos custos que envolvem o estudo da estabilidade e controle das aeronaves. Com o objetivo de fornecer ao leitor aspectos aerodinâmicos práticos e teóricos que envolvem o uso do winglet este trabalho foi dividido em quatro etapas, caracterízadas pelas seguintes ações: realizar uma extensa revisão bibliográfica; implementar e validar um programa de cálculo aerodinâmico de asas, baseado no método de Weissinger ou método da linha sustentadora estendido; desempenhar, com este programa, um estudo aerodinâmico dos parâmetros geométricos do winglet; e por fim, simular um estudo de caso, avaliando as vantagens obtidas com o uso dos winglets na performance de uma aeronave militar de patrulha. Nos estudos comprovou-se a competência do método para uso no estudo preliminar dos parâmetros geométricos do winglet

O presente trabalho visa determinar, via análises de dados de túnel de vento, o impacto aerodinâmico em arrasto da instalação de dispositivos de ponta de asa em uma aeronave transônica de transporte moderna, para averiguar o ganho atingido com os atuais métodos de projeto de winglets. São comparados 3 dispositivos de ponta de asa, em uma campanha de ensaios em túnel. Os ensaios foram realizados à pressão total constante, fazendo o uso dos mesmos suportes, e realizando as mesmas variações no escoamento. Os dados colhidos em diversas rodadas de túnel foram então analisados procurando estabelecer qual a influência de cada dispositivo sob o arrasto da aeronave, em regimes subsônicos e transônicos. As comparações puderam estabelecer que o atual estado da arte oferece reduções significativas de arrasto em cruzeiro, proporcionando melhorias no alcance e outras características de desempenho da aeronave, vindo a comprovar a teoria e os dados históricos de desempenho destes dispositivos.

O uso de sopro lateral a partir da ponta de uma asa, desloca para fora seus vórtices de ponta, aumentando sua envergadura efetiva. Este aumento reflete em incremento na sustentação da asa e redução em seu arrasto induzido. O presente estudo pesquisou, através de ensaios em túnel de vento, uma configuração de sopro lateral a partir da ponta de asa, cujo sopro foi efetuado através de três fendas dispostas ao longo da corda da ponta de um modelo de asa. Cada fenda era individual, ou seja, sua alimentação de ar, regulagem da intensidade do sopro e posicionamento do ângulo de saída do jato em relação ao plano da asa, eram independentes. Desta forma, ensaiaram-se vários posicionamentos angulares relativos entre as fendas e configurações com um, dois ou três sopro(s). Os resultados obtidos demonstraram que todas as configurações ensaiadas promoveram incrementos na sustentação e reduções no arrasto da asa e, geralmente, quanto maior o número de sopros, maiores foram os ganhos. Entretanto, algumas configurações com sopros duplos apresentaram benefícios aerodinâmicos superiores àqueles demonstrados pelos sopros triplos. Portanto, pode-se obter benefícios aerodinâmicos com configurações de sopro que demandem menor massa de ar e, no caso de uma aeronave equipada com tal dispositivo, significar-se-á menor sangria de ar do(s) motor(es). / Lateral wing tip blowing device displaces wing tip vortices outboard and increases the effective span of the wing. The increase in wing span increases lift and reduces induced drag. This study, which included tests in the wind tunnel, tested a lateral wing tip blowing device in which the jets flow exit was from three longitudinal slots on a wing tip model. Jet intensity and angular position could be individually regulated for each slot. Various angular positions of the slots were tested and were also tested one, two or three plenum chambers operating. Results shown that all the blowing configurations increased lift and reduced drag. Some double jet configurations, using reduced jet coefficient, demonstrated aerodynamic improvements than those with triple jets. Therefore, localized lateral wing tip blowing devices provides aerodynamic improvement than full cord lateral jets and yet, uses less engine bleed air.

O uso de sopro lateral a partir da ponta de uma asa, desloca para fora seus vórtices de ponta, aumentando sua envergadura efetiva. Este aumento reflete em incremento na sustentação da asa e redução em seu arrasto induzido. O presente estudo pesquisou, através de ensaios em túnel de vento, uma configuração de sopro lateral a partir da ponta de asa, cujo sopro foi efetuado através de três fendas dispostas ao longo da corda da ponta de um modelo de asa. Cada fenda era individual, ou seja, sua alimentação de ar, regulagem da intensidade do sopro e posicionamento do ângulo de saída do jato em relação ao plano da asa, eram independentes. Desta forma, ensaiaram-se vários posicionamentos angulares relativos entre as fendas e configurações com um, dois ou três sopro(s). Os resultados obtidos demonstraram que todas as configurações ensaiadas promoveram incrementos na sustentação e reduções no arrasto da asa e, geralmente, quanto maior o número de sopros, maiores foram os ganhos. Entretanto, algumas configurações com sopros duplos apresentaram benefícios aerodinâmicos superiores àqueles demonstrados pelos sopros triplos. Portanto, pode-se obter benefícios aerodinâmicos com configurações de sopro que demandem menor massa de ar e, no caso de uma aeronave equipada com tal dispositivo, significar-se-á menor sangria de ar do(s) motor(es). / Lateral wing tip blowing device displaces wing tip vortices outboard and increases the effective span of the wing. The increase in wing span increases lift and reduces induced drag. This study, which included tests in the wind tunnel, tested a lateral wing tip blowing device in which the jets flow exit was from three longitudinal slots on a wing tip model. Jet intensity and angular position could be individually regulated for each slot. Various angular positions of the slots were tested and were also tested one, two or three plenum chambers operating. Results shown that all the blowing configurations increased lift and reduced drag. Some double jet configurations, using reduced jet coefficient, demonstrated aerodynamic improvements than those with triple jets. Therefore, localized lateral wing tip blowing devices provides aerodynamic improvement than full cord lateral jets and yet, uses less engine bleed air.

O objetivo desta pesquisa é o estudo do uso potencial de multi-winglets adaptativas para obter reduções no arrasto induzido através da variação do diedro das winglets. Os vórtices gerados nas pontas das asas são um produto inevitável da presença da sustentação, ou seja, é um custo a pagar pela força que mantém as aeronaves no ar. Diferentes estudos têm demonstrado que o escoamento presente nas pontas das asas pode ser redirecionado usando pequenas superfícies aerodinâmicas reduzindo assim o arrasto induzido. O modelo testado era constituído por uma asa retangular construída a partir de um perfil NACA 653 - 018 dotado de três winglets tipo \"tip-sails\", que são pequenas asas sem enflechamento ao 25% da corda. Os testes realizados foram para um regime de Número de Reynolds de 357.000. Os resultados foram analisados através da análise da sustentação, arrasto e mapeamento da esteira através da técnica de anemometria de fio quente. / The aim of this research is the study of the potential use of adaptive multi-winglets to reduce induced drag through variations of winglet cant angles. The vortices generated at the wing tips are an inevitable product of the presence of lift, that is, they represent the price paid for the presence for the force that keeps the aircraft in the air. Different studies have shown that the flow over the wing-tip can be redirected using small aerodynamics surfaces, thereby reducing the induced drag. The model tested is composed of a rectangular wing using a NACA 653 - 018 profile with three winglets called \"tip-sails\", which are small wings without sweep at 25% chord. The tests were made at a Reynolds number of 350,000. The results are analyzed in terms of lift and drag and mapping of the wake using hot wire anemometry techniques.

O crescimento regular do tráfego aéreo mundial e a introdução de grandes aeronaves impuseram a necessidade de aumentar a capacidade dos aeroportos e, consequentemente, reduzir a separação mínima entre as aeronaves. Um fator limitante desta distância mínima é a geração de vórtices de ponta de asa das aeronaves, cujas turbulências geradas pelo escoamento através das asas são mais intensas em aeronaves de grande porte. Este trabalho visa a explicação do fenômeno de geração de vórtices de ponta de asa, assim como suas consequências, aplicações tecnológicas que auxiliam na detecção deste fenômeno, melhorias na segurança de vôo (Safety assessment) e o impacto econômico gerado em aeroportos e operadoras. Diversas técnicas estão sendo desenvolvidas para a detecção e previsão das turbulências geradas pelos vórtices, sendo as principais: LIDAR (Light Detection and Ranging), Detecção acústica e Ultra-som. Além do conhecimento acadêmico desenvolvido, esta dissertação tem por finalidade capacitar tecnicamente o setor aeronáutico no sentido de conhecer novos sistemas (em aeronaves e aeroportos) economicamente viáveis que possam ser aplicados no gerenciamento do tráfego aéreo.