Os novos materiais utilizados nas estruturas de aeronaves, mais leves e flexíveis, tornam estas estruturas mais sujeitas a fenômenos aeroelásticos, sendo que o mais sério deles é o flutter, que deve ser cuidadosamente investigado com uma boa campanha de ensaios em vôo durante o desenvolvimento e certificação da aeronave. Este trabalho propõe um projeto conceitual de um excitador de flutter que atenda às necessidades dos ensaios, tentando resolver problemas encontrados nos modelos utilizados comumente. Para isso, é feita uma revisão da literatura pertinente, apresentando conceitos de ensaios em vôo e do fenômeno em questão, além de apresentar um histórico dos ensaios e modelos de excitadores utilizados ao longo da história. Em seguida, são apresentados alguns conceitos de excitadores, que são dimensionados e analisados segundo suas vantagens e desvantagens para finalmente escolher o modelo mais pertinente visando no futuro um projeto detalhado, construção e testes em túnel de vento. / The ultimate materials used in aircraft structures, lighter and more flexibles, make these structures more susceptible to aeroelastic phenomena including flutter, the most dangerous of all. This kind of phenomena must be carefully investigated with satisfactory flight test campaigns during the aircraft development and certification. This work proposes a flutter exciter conceptual design that attends the test necessities, trying to solve problems found in the models used actually. So, a bibliographic revision is done, presenting flight test concepts and the studied phenomena, regarding a flight test history and the exciter models used through the years. Finally, some exciter concepts are presented, dimensioned and analyzed considering their advantages and disadvantages in order to choose the most pertinent model, considering, in a near future, the detailed design, manufacturing and wind tunnel tests.

Os novos materiais utilizados nas estruturas de aeronaves, mais leves e flexíveis, tornam estas estruturas mais sujeitas a fenômenos aeroelásticos, sendo que o mais sério deles é o flutter, que deve ser cuidadosamente investigado com uma boa campanha de ensaios em vôo durante o desenvolvimento e certificação da aeronave. Este trabalho propõe um projeto conceitual de um excitador de flutter que atenda às necessidades dos ensaios, tentando resolver problemas encontrados nos modelos utilizados comumente. Para isso, é feita uma revisão da literatura pertinente, apresentando conceitos de ensaios em vôo e do fenômeno em questão, além de apresentar um histórico dos ensaios e modelos de excitadores utilizados ao longo da história. Em seguida, são apresentados alguns conceitos de excitadores, que são dimensionados e analisados segundo suas vantagens e desvantagens para finalmente escolher o modelo mais pertinente visando no futuro um projeto detalhado, construção e testes em túnel de vento. / The ultimate materials used in aircraft structures, lighter and more flexibles, make these structures more susceptible to aeroelastic phenomena including flutter, the most dangerous of all. This kind of phenomena must be carefully investigated with satisfactory flight test campaigns during the aircraft development and certification. This work proposes a flutter exciter conceptual design that attends the test necessities, trying to solve problems found in the models used actually. So, a bibliographic revision is done, presenting flight test concepts and the studied phenomena, regarding a flight test history and the exciter models used through the years. Finally, some exciter concepts are presented, dimensioned and analyzed considering their advantages and disadvantages in order to choose the most pertinent model, considering, in a near future, the detailed design, manufacturing and wind tunnel tests.

Apresenta-se um estudo analítico e experimental do fenômeno de interação entre excitadores eletrodinâmicos e a estrutura em ensaios de vibração e discutem-se causas e efeitos desta interação na qualidade dos resultados obtidos. Inicialmente, realizam-se simulações numéricas que contemplam as características mecânicas e eletromagnéticas do excitador. Definido o modelo para o excitador, realizam-se simulações de teste com estruturas, dos quais obtêm-se as forças de entrada e funções de resposta em freqüência (FRFs) estimadas que serão comparadas às FRF reais da estrutura. Posteriormente, considera-se a inclusão de graus de liberdade rotacionais aos modelos do excitador e da estrutura. Finalmente, as simulações de testes com múltipla excitação têm como objetivo principal o de observar os fenômenos de queda de força de excitação e seus efeitos sobre as FRFs estimadas. Com os resultados experimentais verificam-se os principais fenômenos da interação excitador / estrutura observados nas simulações numéricas tais como a queda da força de excitação e a influência da dinâmica do conjunto excitador / amplificador na resposta da estrutura. Através dos resultados experimentais obtidos com uma viga metálica observam-se os principais efeitos previstos pelas simulações. Ainda, comparam-se as alterações nos dados obtidos com outros métodos de excitação tais como, martelo impulsivo e excitação em malha fechada. Testes realizados com diferentes estruturas, como um pneumático e um chassi tubular, vêem complementar os dados obtidos até então para excitação com um único excitador. Os testes realizados com a finalidade de validar os modelos que incluem graus de liberdade rotacionais mostram que tais grandezas não podem ser negligenciadas, principalmente no que se referem aos testes com excitação via base, em que o item de teste é montado diretamente sobre o excitador. Ainda, verificam-se os resultados obtidos com diversos estimadores de FRFs em ensaios com acréscimo de ruído aos sinais de entrada e saída. Os resultados experimentais realizados com dois excitadores mostram os mesmos efeitos observados nas simulações, em geral uma redução na queda da força de excitação e uma melhor distribuição de energia pela estrutura. / An analytical and experimental study of the interaction between electrodynamic exciters and the structure under test is presented, and the causes and effects of this interaction on the obtained data quality are discussed. Initially, some numerical simulations are performed concerning the shaker\'s mechanical and electrical features. Once the shaker model is defined, some tests with structures were simulated in order to obtain the input forces and the estimated frequency response functions to be compared with the measured FRFs. Afterwards, the rotational degrees of freedom were included in the shaker and structure models. Ending this section, tests with multiple input forces were simulated. The experimental results confirm most of the phenomena observed in the simulation section, such as the input force drop-off and the influence of the shaker / power amplifier assembly on the structure\'s response. The tests conducted with a steal beam confirmed the effects predicted by the simulations. Therefore, these results are compared with others, obtained from alternative methods such as impact test and closed loop shaker tests. Tests with structures like a truck tyre and a tubular chassis complement the assessment of single input tests. The tests performed with the objective of validating the models considering rotational degrees of freedom show that these quantities cannot be neglected, mainly when base driven tests are concerned. Also, the efficiency of FRF estimators applied to shaker tests, in the presence of noise on the input and output channels is verified experimentally. The multiple input tests corroborate the effects observed in the simulations, in general, a reduction of the droopoff on the force and an improvement on the input energy distribution on the structure.

Apresenta-se um estudo analítico e experimental do fenômeno de interação entre excitadores eletrodinâmicos e a estrutura em ensaios de vibração e discutem-se causas e efeitos desta interação na qualidade dos resultados obtidos. Inicialmente, realizam-se simulações numéricas que contemplam as características mecânicas e eletromagnéticas do excitador. Definido o modelo para o excitador, realizam-se simulações de teste com estruturas, dos quais obtêm-se as forças de entrada e funções de resposta em freqüência (FRFs) estimadas que serão comparadas às FRF reais da estrutura. Posteriormente, considera-se a inclusão de graus de liberdade rotacionais aos modelos do excitador e da estrutura. Finalmente, as simulações de testes com múltipla excitação têm como objetivo principal o de observar os fenômenos de queda de força de excitação e seus efeitos sobre as FRFs estimadas. Com os resultados experimentais verificam-se os principais fenômenos da interação excitador / estrutura observados nas simulações numéricas tais como a queda da força de excitação e a influência da dinâmica do conjunto excitador / amplificador na resposta da estrutura. Através dos resultados experimentais obtidos com uma viga metálica observam-se os principais efeitos previstos pelas simulações. Ainda, comparam-se as alterações nos dados obtidos com outros métodos de excitação tais como, martelo impulsivo e excitação em malha fechada. Testes realizados com diferentes estruturas, como um pneumático e um chassi tubular, vêem complementar os dados obtidos até então para excitação com um único excitador. Os testes realizados com a finalidade de validar os modelos que incluem graus de liberdade rotacionais mostram que tais grandezas não podem ser negligenciadas, principalmente no que se referem aos testes com excitação via base, em que o item de teste é montado diretamente sobre o excitador. Ainda, verificam-se os resultados obtidos com diversos estimadores de FRFs em ensaios com acréscimo de ruído aos sinais de entrada e saída. Os resultados experimentais realizados com dois excitadores mostram os mesmos efeitos observados nas simulações, em geral uma redução na queda da força de excitação e uma melhor distribuição de energia pela estrutura. / An analytical and experimental study of the interaction between electrodynamic exciters and the structure under test is presented, and the causes and effects of this interaction on the obtained data quality are discussed. Initially, some numerical simulations are performed concerning the shaker\'s mechanical and electrical features. Once the shaker model is defined, some tests with structures were simulated in order to obtain the input forces and the estimated frequency response functions to be compared with the measured FRFs. Afterwards, the rotational degrees of freedom were included in the shaker and structure models. Ending this section, tests with multiple input forces were simulated. The experimental results confirm most of the phenomena observed in the simulation section, such as the input force drop-off and the influence of the shaker / power amplifier assembly on the structure\'s response. The tests conducted with a steal beam confirmed the effects predicted by the simulations. Therefore, these results are compared with others, obtained from alternative methods such as impact test and closed loop shaker tests. Tests with structures like a truck tyre and a tubular chassis complement the assessment of single input tests. The tests performed with the objective of validating the models considering rotational degrees of freedom show that these quantities cannot be neglected, mainly when base driven tests are concerned. Also, the efficiency of FRF estimators applied to shaker tests, in the presence of noise on the input and output channels is verified experimentally. The multiple input tests corroborate the effects observed in the simulations, in general, a reduction of the droopoff on the force and an improvement on the input energy distribution on the structure.