O que é aeroelasticidade?
Aeroelasticidade é o estudo da interação de tensões aerodinâmicas, inércia e respostas elásticas em estruturas físicas. Tais interações podem produzir respostas estáticas e dinâmicas. Respostas dinâmicas instáveis nos componentes podem levar a uma falha estrutural sob certas condições. A aeroelasticidade normalmente está preocupada com a criação de estruturas para serem estáveis quando submetidas a um fluxo de ar dinâmico. Essas estruturas geralmente são aeronaves, mas também podem incluir pontes, turbinas eólicas e outros elementos terrestres.
A maioria dos materiais, incluindo metais, exibe comportamento elástico ao responder a tensões externas. Os materiais elásticos retornarão ao seu tamanho e forma originais se não forem deformados além de uma quantidade crítica. Ao serem deformados, eles se esticarão ou encolherão de acordo com o nível de estresse aplicado. Uma mola de metal se estende quando puxada para as bordas, mas não permanece permanentemente deformada após ser liberada. De fato, até pedaços sólidos deO metal se comporta dessa maneira.
Em um avião, as forças aerodinâmicas externas aplicam estresse mecânico às asas e corpo principal. Em termos de aeroelasticidade, essa tensão é semelhante a uma tensão aplicada diretamente ao material - por exemplo, da colocação de pesos no avião. Em resposta, a estrutura do avião se deformará um pouco devido. Isso alterará ligeiramente a forma do plano, que, por sua vez, afetará a tensão aerodinâmica exata. Em um cenário estático, a resposta estrutural do avião atingirá o equilíbrio com as novas tensões aerodinâmicas.
Quando uma estrutura começa a se deformar devido a tensões aerodinâmicas, ela ganha inércia ou momento, à medida que se move para mudar de forma. Quando atinge sua nova posição de "equilíbrio", ele não para imediatamente; Em vez disso, supera essa posição porque ganhou inércia. Tensões aerodinâmicas podem tender a restaurar the estrutura para uma forma de equilíbrio, mas às vezes pode ocorrer uma oscilação. Requer atrito ou algum tipo de força de amortecimento para retardar essa oscilação. Em outras palavras, a estrutura pode ter um formato de equilíbrio, mas se captar muito inércia cada vez que se mover em direção a essa forma, estará em um equilíbrio instável.
Muitas pessoas testemunharam esse importante aspecto da aeroelasticidade em 7 de novembro de 1940, quando a ponte Tacoma Narrows, no estado de Washington, começou a vibrar por causa de ventos fortes. A frequência natural da ponte, relacionada à rapidez com que a ponte vibrará, foi semelhante à taxa que o vento mudou de direção. Quando isso acontece, o vento pode fazer com que a ponte vibre cada vez mais. No caso de Tacoma Narrows Bridge, a vibração estrutural descontrolada levou à destruição da ponte. Este evento levou a um aumento no interesse e pesquisa da aeroelasticidade.