Instituto Central de Hidrodinâmica-Aerodinâmica, da Rússia, divulgando seus trabalhos de pesquisa em aerodinâmica aplicada à aeronáutica, em 18.07.22

No início de junho, o Instituto Central de Hidrodinâmica-Aerodinâmica (TsAGI), da Rússia, postou três notícias de divulgação de sua atividade de pesquisa e trabalhos de desenvolvimento e suporte tecnológico em aerodinâmica aplicada à aeronáutica/aviação.

Uma nota postada em 07 de junho, retrospectiva, divulga a participação com pesquisa do Instituto Central de Hidrodinâmica-Aerodinâmica (TsAGI) no projeto do jato comercial Irkut MC-21-300.

No dia 28/05/2017, a Irkut voou pela primeira vez o MC-21-300, o primeiro jato do transporte comercial de fuselagem estreita com asa integralmente em material composto.

O MC-21-300 foi desenvolvido pela Irkut Corporation. Para a criação da aeronave, grandes esforços foram aplicados pelo Instituto Central de Hidrodinâmica-Aerodinâmica (TsAGI) – uma parte do Centro Nacional de Pesquisa do Instituto Zhukovsky. O TsAGI participou ativamente do projeto da aeronave, fazendo pesquisas em larga escala e propondo várias soluções inovadoras.

O TsAGI e a Irkut fizeram um projeto aerodinâmico conjunto de asa de elevada razão de aspecto considerando a interferência do motor de elevada taxa de derivação (by-pass rate). Isso garante alta eficiência de cruzeiro e boa margem de segurança de buffeting. Além disso, o TsAGI e a Irkut simularam dispositivos hiper-sustentadores de última geração de acordo com os requisitos da base russa, testaram a operação segura nos modos de empuxo reverso e fizeram o projeto aerodinâmico da nacele do motor russo PD-14, da Aviadvigatel.

Especialistas em hidrodinâmica do TsAGI testaram e estudaram o afundamento numa amerrissagem da aeronave. Especialistas em aeroacústica estudaram as fontes de ruído do MC-21 (ruído ambiente, ruído de cabine e ruído de cabine), forneceram recomendações sobre sua redução e participaram dos testes.

O Complexo de Resistência (estrutural) do TsAGI contribuiu muito para o projeto do jato. Por exemplo, criou métodos únicos que fornecem resistência estática, dinâmica e à fadiga para a estrutura da aeronave, fornecendo condições de cálculo regulatórias para resistência da asa e aletas (estabilizadores) de material composto. Os especialistas desenvolveram critérios de aceitação de danos para unidades de material composto, avaliaram possíveis cenários de operação do ciclo de vida, calcularam padrões probabilísticos de impactos aleatórios e determinaram a inspeção visual da estrutura. Para o novo projeto do MC-21, o TsAGI criou 22 bancadas de testes específicas para testes de resistência, testes de ordem climática e testes de frequência de unidades separadas e aeronave em escala real, desenvolveu programas de teste em conjunto com a Irkut Corporation e fez uma pesquisa apurada de resistência estrutural do MC-21.

Com a Irkut Corporation, o Centro de Certificação do TsAGI forneceu conclusões especializadas relacionadas à certificação de aeronaves.

Outra grande contribuição foram os cálculos e testes feitos pelo TsAGI para desenvolver algoritmos de sistema de controle integrado funcionalmente estendidos, proporcionando melhor segurança do piloto e controle mais confortável. O instituto testou uma “calculadora real” do sistema com o simulador de vôo seminatural PS-MC. Este último também foi usado para testar controladores de vôo de sidestick ativos e o sistema ativo de redução de carga da aeronave.

A tripulação de vôo de testes da Irkut treinou com o simulador de vôo TsAGI PS-MC sob o programa de preparação para vôo de certificação.

Atualmente, o TsAGI está realizando atividades em larga escala para substituição de componentes estrangeiros (importados) para o MC-21: os compósitos poliméricos estrangeiros que antes eram usados ​​nas estruturas do MC-21-300 serão trocados por material de produção russa. Programas foram desenvolvidos para testar os modelos e unidades aerodinâmicas da aeronave; tecnologias de teste foram moldadas e novas instalações foram criadas.

Além disso, o março estágio de teste para a caixa de asa do MC-21-300 feita com compósitos nacionais foi concluído com sucesso. Para confirmar a sua resistência, a caixa de asa foi submetida a cargas muito superiores às que podem ocorrer em um vôo real.

“MC-21 é o carro-chefe da aviação nacional [russa], a evidência brilhante de anos de trabalho dedicado de especialistas de diferentes organizações. Os especialistas do TsAGI em aerodinâmica, resistência e aeroacústica contribuíram muito para a criação da aeronave e para todos os estágios subsequentes de seu amadurecimento. Vamos continuar a pesquisa no MC-21 e participar da preparação da certificação da aeronave com motores e asas nacionais”, disse Kirill Sypalo, diretor geral do TsAGI, membro-correspondente da RAS (Academia de Ciências da Rússia).

“As competências e capacidades de pesquisa do TsAGI desempenharam um papel importante no desenvolvimento do projeto MC-21. As atividades conjuntas relacionadas com resistência, aerodinâmica e acústica permitiram-nos confirmar a justeza das soluções técnicas escolhidas que deram forma ao núcleo conceitual da mais nova aeronave de médio alcance do século XXI. Tendo obtido o certificado básico, continuamos nossa cooperação com o MC-21; de fato, o TsAGI se tornará nosso parceiro confiável nas atividades de certificação de substituição [de conteúdo] de importações”, disse Andrey Boginsky, diretor geral da Irkut.

O MC-21-300 é uma aeronave de passageiros de nova geração capaz de transportar de 163 a 211 passageiros; destina-se ao segmento de maior escala do mercado de frete aéreo. A aeronave será muito mais confortável para os passageiros, pois possui a maior seção transversal de fuselagem entre as famílias de aeronaves de fuselagem estreita. O MC-21 excede a aeronave similar atual em termos de desempenho de vôo e eficiência de combustível – principalmente devido a sua asa composta de polímero que foi criada pela primeira vez para aeronaves de fuselagem estreita com mais de 130 passageiros.

Conforme nota postada em 08 de junho, especialistas do Instituto Central de Hidrodinâmica-Aerodinâmica (TsAGI) desenvolveram equipamentos para estudo de fluxo de ar não-estacionário.

Fabricantes modernos de tecnologias de aeronaves civis vêm impondo exigências cada vez mais fortes para a precisão dos testes aerodinâmicos de modelos de aeronaves. Correspondentemente, há uma demanda crescente para estudar parâmetros estacionários e não-estacionários que afetam a precisão no fluxo de ar no túnel de vento. Parâmetros não-estacionários do fluxo de ar incluem, em particular, oscilações de pressão total e estática na seção de teste do túnel de vento. Conhecer esses parâmetros é essencial para aprimorar os métodos de teste.

Cientistas do Instituto Central de Hidrodinâmica-Aerodinâmica (TsAGI) – uma parte do Centro Nacional de Pesquisa do Instituto Zhukovsky – desenvolveram um método que permite medir esses parâmetros diretamente em um túnel de vento.

Na primeira etapa, o TsAGI projetou e fabricou uma ferramenta especial – o tubo Pitot-Prandtl, um tubo metálico estendido com furos para escoamento. Estruturalmente, a ferramenta protege os sensores de pressão instalados em seu interior contra danos causados ​​por pequenas partículas que o fluxo do túnel de vento possa conter.

“Então aqui temos uma pergunta complicada: como a pressão não-estacionária pode ser medida com precisão? Desenvolvemos um modelo matemático para determinar os valores de pressão antes das aberturas de recepção, de acordo com os dados dos sensores da sonda”, disse Yelena Anokhina, engenheira categoria-um do Departamento de Aerodinâmica de Aeronaves do TsAGI.

Os cientistas do TsAGI desenvolveram métodos de calibração para essas sondas. Houve duas avaliações diferentes da sonda com sensores de referência (ou seja, medição de pressão sem qualquer distorção) instalados dentro e perto da abertura de retorno.

No primeiro caso, gerador de som e sistemas acústicos simularam frequências de 20 a 11.000 Hz. No segundo caso, o impacto de impulso foi realizado com explosão de bola de borracha. Ambos os casos provaram que o modelo matemático poderia restaurar analiticamente os dados dos sensores internos até os valores do dispositivo de referência.

Em seguida, a cabeça de pressão total/estática não-estacionária foi colocada na seção de teste do túnel de vento T-128. Isso forneceu a primeira medição de oscilações de pressão no túnel de vento. Além disso, o atraso dos tubos de ar estacionários foi estudado.

Tudo isso permitirá ao TsAGI obter parâmetros mais precisos do modelo de aeronave em teste de aerodinâmica.

Conforme nota postada em 09 de junho, especialistas do Instituto Central de Hidrodinâmica-Aerodinâmica (TsAGI) – uma parte do Centro Nacional de Pesquisa do Instituto Zhukovsky – estudaram o desempenho quanto à resistência de demonstrador de uma caixa de asa de aeronave avançada de pequeno porte.

O trabalho é realizado no âmbito de pesquisa e desenvolvimento (R&D), Pesquisa em tecnologias inovadoras e conceitos de aeronaves visando a criação de plataforma estrutural/tecnológica de aeronaves pequenas de nova geração (código MANGo-TsAGI), sob contrato com o Centro Nacional de Pesquisa do Instituto Zhukovsky.

Na primeira etapa, o Complexo de Pesquisa e Fabricação da TsAGI projetou e fabricou um demonstrador de caixa de asa de uma aeronave regional de 9 passageiros a partir de compósitos russos, dentro da pesquisa integrada e forma de avanço tecnológico para criação de aeronaves pequenas de nova geração, código: MA 19-20.

A estrutura da caixa de asa de base bionicamente estudada se caracteriza com proteção das principais unidades estruturais compostas da asa: duas longarinas com nervuras amplamente espaçadas (para menor peso) – painéis de revestimento de modelagem multicamadas que protegem contra danos de até 50 Joules. Além disso, foi aplicada uma solução eficaz substituindo as juntas mecânicas por juntas coladas.

O demonstrador foi criado por duas plataformas: as longarinas foram feitas no SibNIA – Instituto de Pesquisa Científica de Aviação Siberiana (hoje denominado S. A. Chaplygin), em Novosibirsk, com moldagem em autoclave, e os outros elementos foram feitos pela TsAGI com infusão a vácuo.

O próximo passo foi determinar a rigidez real da caixa da asa necessária para confirmar os cálculos.

Em particular, a rigidez de flexão e torção foi introduzida durante os testes, assim como adotados os coeficientes de impacto de elasticidade. A análise preliminar dos resultados mostrou uma perfeita correspondência entre os testes e os cálculos.

Em seguida, o demonstrador foi testado estaticamente para casos como flexão (momento fletor) direto/reverso e torção. A caixa da asa foi exposta às cargas operacionais finais que podem afetar a asa da aeronave durante o vôo.

De acordo com os resultados preliminares dos testes, a caixa de asa composta pode suportar todas as cargas sem qualquer dano ou tensão residual.

O SibNIA – Instituto de Pesquisa Científica de Aviação Siberiana (hoje denominado S. A. Chaplygin) é um centro de pesquisa com sede em Novosibirsk, estabelecido em 1941. O SibNIA é um dos principais institutos de pesquisa de aviação da Rússia, com departamentos dedicados à aerodinâmica, testes de aviônicos, testes de fadiga em escala real, testes de resistência térmica, espectros de fadiga e carga e testes de resistência dinâmica.

“Pela primeira vez, fabricamos e testamos o demonstrador da estrutura de asa de suporte de carga feita com compósitos russos. Os resultados dos testes serão usados ​​para aprimorar a tecnologia de projeto e fabricação de tais estruturas”, disse Yuri Yevdokimov, chefe de design e fabricação do Centro de Pesquisa e Teste (R&T), Complexo de Pesquisa e Fabricação, da TsAGI.

Em março passado, foi divulgado que o Centro Nacional de Pesquisa do Instituto Zhukovsky havia sido reorganizado com sucesso, recebendo o status de FAE – Federal Autonomous Enterprise (Empreendimento Autônomo Federal):
– Instituto Central de Hidrodinâmica-Aerodinâmica (TsAGI), recebdendo a designação “Professor N.E Zhukovsky”;
– Instituto Central de Motores de Aviação;
– Instituto de Pesquisa Científica de Aviação Siberiana (SibNIA), recebendo a designação Chaplygin Siberian – S. A. Chaplygin; e,
– Instituto Estadual de Pesquisa de Sistemas de Aviação – Centro Científico Estadual da Federação Russa (GosNIIAS). 

De acordo com Andrey Dutov, diretor geral Centro Nacional de Pesquisa, as transformações criarão melhores condições e contribuirão para o desenvolvimento sustentável da ciência da aviação russa.

Sob as então recentes sanções impostas pelo EUA e União Européia, as mudanças impulsionarão a economia russa pela substituição de importações industriais, desenvolvimento do mercado interno e novas tecnologias domésticas. “Objetivamente, a soberania em ciência e tecnologia é uma questão do presente e do futuro da Rússia; além disso, o desenvolvimento de tecnologias de aeronaves pode se tornar um motor para toda a economia”, disse Dutov. [EL] – c/ fontes