Estudio CFD de la influencia de la deflexión de las superficies de control primarias del Boeing 737-800

Abstract

[ES] El objetivo principal del presente trabajo de final de grado es analizar la influencia de las superficies de control primarias (alerón, timón de profundidad y timón de dirección) en una aeronave de tipo comercial, empleando para ello el Boeing 737-800. El análisis realizado se basa en un estudio en CFD (Computational Fluid Dynamics) por medio del uso del programa STAR-CCM+. Para ello, se estudian diversas configuraciones de dichas superficies de control en la aeronave, diferenciándose cuatro casos claros: Deflexión de alerón, deflexión de timón de profundidad, deflexión de alerón y timón de profundidad, y deflexión de alerón y timón de dirección. Para cada uno de ellos, se analizan dos deflexiones de cada superficie de control distintas a dos números de Mach.

El documento se encuentra estructurado de tal forma que permita, primeramente, entender el escenario general del tema a tratar, así como los objetivos del proyecto y la motivación para su realización. Después, se lleva a cabo una explicación del marco teórico que engloba los aspectos propios de la mecánica del vuelo longitudinal y lateral-direccional, así como los relacionados con CFD. Posteriormente, se realiza una exposición y análisis de los resultados obtenidos por medio del estudio, para finalizar obteniendo las conclusiones más relevantes y elaborando un presupuesto que refleje los costes asociados al uso de los Software empleados y las horas invertidas por parte del realizador del estudio y la tutora del mismo.

[EN] The main objective of this final degree project is to analyze the influence of the primary control surfaces (aileron, elevator and rudder) in a commercial aircraft, in this case the Boeing 737-800. The analysis performed is based on a CFD (Computational Fluid Dynamics) study using the STAR-CCM+ program. To do this, various configurations of said control surfaces in the aircraft are studied, differentiating four clear cases: Aileron deflection, elevator deflection, aileron and elevator deflection, and aileron and rudder deflection. For each of them, two different deflections of each control surface at two Mach numbers are analyzed.

The document is structured in such a way that it allows, firstly, to understand the general scenario of the topic to be discussed, as well as the objectives of the project and the motivation for its realization. Afterwards, an explanation of the theoretical framework is carried out, which encompasses the aspects of the mechanics of longitudinal and lateral-directional flight, as well as those related to CFD. Subsequently, a presentation and analysis of the results obtained through the study is carried out, to conclude by obtaining the most relevant conclusions and preparing a budget that reflects the costs associated with the use of the Software used and the hours invested by the director of the study and its tutor.