Estudo e otimização numérica de estrutura para parapente elétrico

O parapente ou parapente motorizado é uma atividade desportiva que tem crescido e evoluído consideravelmente nos últimos anos. A par dessa evolução surgiu o parapente elétrico ParaFly- VOne, que foi idealizado pelo Engenheiro David Chaumet. As principais características inovadoras do ParaFlyVOne são o formato da estrutura de suporte e a distribuição adequada de cada um dos seus componentes, o que garante um equilíbrio perfeito em voo e proporciona várias vantagens. Como garantia de segurança e seriedade do sistema desenvolvido, este parapente elétrico deverá cumprir os requisitos impostos pela Circular 34864 de Ultraleves Motorizados de Classe 1, regulamentada pela Direction Générale de l’Aviation Civile. A circular indicada afirma que o parapente elétrico ParaFlyVOne não pode apresentar deformações plásticas até ao fator de carga de 3,5 e não pode fraturar até atingir um fator de carga de 5,25. A estrutura do primeiro protótipo testado experimentalmente cumpriu cada um destes requisitos, mas também demonstrou que estava sobredimensionada e o seu formato não era o mais indicado para a mobilidade do piloto. Por essa razão, nesta dissertação redesenhou-se a estrutura e foram utilizados novos materiais (liga de alumínio 5086-H12 e camadas de fibra de vidro UD-epóxi) que possibilitassem a criação de uma peça mais leve/confortável e fácil de fabricar. Desta vez, não se avançou imediatamente para a construção de um protótipo, mas optou-se por realizar várias análises numéricas em ANSYS com o objetivo de estudar a fiabilidade da nova estrutura. O ANSYS permitiu obter a distribuição de tensões na estrutura, bem como as zonas com maior carregamento e o seu grau de deformação. A compreensão de cada um destes parâmetros possibilitou a aplicação de material de reforço na estrutura em regiões específicas, diminuindo a massa final do equipamento, porém aumentando-se o custo de fabricação. Os requisitos da circular acima mencionada foram cumpridos para este modelo, após a aplicação do reforço de fibra de vidro-epóxi, embora ainda existam tensões demasiado elevadas nos furos de ligação da asa à estrutura. Contudo, esses valores correspondem a regiões muito específicas e localizadas, o que não invalida totalmente o novo modelo uma vez que aplicação de um terceiro material (por exemplo, um casquilho) nessas áreas pode resolver o problema. Desta forma, o próximo passo é o teste experimental do modelo estrutural implementado em ANSYS com o objetivo de validar a análise realizada. Além disso, devem ser testados os novos materiais de reforço e verificar se a circular 34864ULM é respeitada.Paragliding or powered paragliding is a sport which has been growing and evolving considerably throughout recent years. Together with this evolution, came the ParaFlyVOne electric paraglider, which was idealized by David Chaumet. ParaFlyVOne’s main innovative features are the shape of the support structure and the adequate distribution of each of its components, which guarantees a perfect balance during flight and provides several advantages. In order to ensure the safety and legitimacy of the developed system, this electric paraglider will abide with regulation 34864 for Class 1 Motorized Ultralight Aircraft, imposed by the Direction Générale de l’Aviation Civile. This regulation states that the ParaFlyVOne electric paraglider cannot display plastic deformations with a load factor up to 3.5 and it cannot fracture until it reaches a load factor of 5.25. The first experimented prototype’s structure fulfilled each of the requirements, but it also showed that it was conservatively sized and that its overall shape was not the most indicated for the pilot’s mobility. For this reason, the structure was redesigned in this dissertation and new materials were utilized (aluminium alloy 5086-H12 and layers of UD glass fiber reinforced epoxy), which should result in the creation of a lighter, more comfortable and more easily manufactured part. This time, the construction of the prototype was not the first step. Instead it was decided that several numerical analyses in ANSYS should be performed with the purpose of assessing the reliability of the new structure. ANSYS enabled the calculation of the stress distributions of the structure, as well as the areas with greater loads and their degree of deformation. The comprehension of these parameters allowed the application of reinforcement material in the structure in specific locations, thus reducing the equipment’s final weight, even though it increased the manufacturing cost. The regulation mentioned above was abided with in this model, after applying the glass fiber reinforced epoxy, although there are too high stresses on the connection holes between the wing and the structure. However, these values correspond to very specific regions, which doesn’t completely invalidate the new model, since the application of a third material (for example, a sleeve) to these areas can solve the problem. Therefore, the next step will be to experiment of the structural model implemented in ANSYS in order to validate the performed analysis. Moreover, the new reinforcement materials will be tested and it shall be verified whether the regulation 34864ULM will be abided with