Sexta, 08 de Setembro de 2017

CFD auxilia pouso de helicóptero em navio da Marinha Brasileira

Como o CFD e a engenharia auxiliaram o pouso de um helicóptero em um navio da Marinha.

 

Com o correto uso de CFD e da engenharia aeronáutica, a ATS participou do apoio ao pouso de um helicóptero na corveta Barroso da Marinha brasileira em condições de vento adversas e mar agitado.

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O uso da mecânica dos fluídos computacional para a análise do escoamento em torno da corveta Barroso foi essencial, pois era preciso este estudo aprofundado para definir o correto envelope de pouso deste helicóptero em uma situação de vento desfavorável.

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A ATS aceitou o desafio e fez um excelente uso de seus conhecimentos de mecânica dos fluídos, CFD e engenharia aeronáutica, detectando as dificuldades do estudo e propondo soluções.

 

O desafio: Criar a relação das condições do vento medido pela instrumentação do navio com o escoamento que incide sobre o helicóptero.

 

Para que um helicóptero possa pousar com segurança, a velocidade e direção do vento em todos os pontos ao longo da trajetória de pouso têm que estar dentro do envelope de pouso.

No caso da corveta Barroso, o anemômetro, aparelho que registra a velocidade dos ventos e também sua direção, está localizado na dianteira do navio. Logo, há uma perturbação do escoamento desde a dianteira do navio até o local de pouso do helicóptero resultando que a velocidade medida no navio não seja exatamente a mesma na trajetória do pouso do helicóptero.

Assim sendo, a ATS desenvolveu simulações nas condições do navio e do helicóptero através de CFD para calcular o correto escoamento, empregando a engenharia aeronáutica para a solução do problema.

 

A solução: Como a engenharia e a mecânica dos fluídos computacional foram utilizadas para o desenvolvimento do envelope de pouso.

 

Para chegar a uma solução de como desenvolver o envelope de pouso nestas condições adversas, foram criadas simulações com o software CFD++ para relacionar o vento medido pelo anemômetro do navio com a velocidade do vento em diversos pontos ao longo da trajetória de pouso.

Assim, foram determinadas as características do escoamento na popa da corveta Barroso, no deque de pouso do helicóptero e nas posições de espera para pouso nas suas laterais.

Para validar os resultados, foram utilizados resultados de um ensaio em um túnel de vento realizado na NLR (Netherland Aerospace Centre), onde um modelo em escala da corveta foi criado e exposto a variadas condições de velocidade e direção do vento.

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Durante os ensaios, foi utilizada uma turn table para obter a rotação do navio protótipo, e a mesma foi representada em CFD através de uma malha gerada com o software Ennova Meshing, produzindo uma malha de prismas de alta qualidade sobre toda a geometria do modelo. A malha de 20 milhões de elementos rotacionava em relação ao farfield, criando uma representação fiel do ensaio em túnel de vento.

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Neste experimento, foi empregado um anemômetro, para medir o vento, fixado em uma estrutura acima do modelo do navio. Contudo, ao longo das simulações em CFD, percebeu-se que a estrutura que sustentava o anemômetro na corveta Barroso estava comprometendo o escoamento, logo interferindo no resultado para desenhar o pouso correto do helicóptero.

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Para contornar o problema da interferência da estrutura de sustentação do anemômetro nos resultados, outro teste em túnel de vento foi desenvolvido no IAE (Instituto de Aeronáutica e Espaço), em São José dos Campos, porém desta vez, utilizando PIV (Particle Image Velocimetry), técnica com laser e partículas microscópicas para medir, de maneira menos intrusiva, a velocidade e direção do vento. Este novo ensaio possibilitou a medição do vetor velocidade do escoamento em diversos planos ao longo da região de estudo.

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Todo esse processo de comparação dos dados do ensaio com PIV, dos experimentos com anemômetro na NLR, e dos resultados obtidos através de simulações com o CFD++, possibilitaram a definição de um envelope de pouso adequado e com alta precisão.

Após este trabalho realizado pela ATS, as conclusões obtidas foram aceitas pela Marinha do Brasil e estão sendo utilizadas para elaborar um programa que relacionará o vento medido pelo navio com o vento que incide sobre o helicóptero, assim facilitando o pouso de qualquer outro helicóptero na área de pouso de navio semelhante à corveta e, consequentemente, aumentando a segurança no processo de pouso.

A ATS é especialista em soluções e focada em resolver problemas de alta complexidade.

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