Análise Numérica de um Pilone Aeronáutico

Abstract

Atualmente, a maioria das aeronaves comerciais a jato utiliza motores montados sob as asas, visando maior estabilidade estrutural e melhor desempenho. O pilone é o componente responsável pela fixação dos motores à estrutura da aeronave. Por se tratar de uma estrutura altamente especializada, são escassas as fontes de domínio público que abordam seu projeto. Diante disso, este trabalho tem como objetivo compreender o comportamento estrutural de um pilone aeronáutico e analisar como os parâmetros geométricos impactam sua resposta estrutural. Para tanto, foi desenvolvido um modelo simplificado utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF) para simulações estáticas. O pilone foi modelado como um elemento casca, adotando condições de contorno realistas que consideram as interações com a asa e o motor, e foi submetido a cargas representativas para a análise do comportamento dos materiais. Sempre que possível, os resultados foram comparados com dados de estudos similares. Observou-se que o aumento da espessura dos painéis superior e inferior foi a medida que mais contribuiu para a redução das tensões nos casos analisados. Verificou-se também que os bulkheads principais exercem papel fundamental na rigidez estrutural do pilone, enquanto os bulkheads auxiliares possuem contribuição significativamente menor, podendo ter sua massa aliviada sempre que o requisito de parede corta-fogo não for considerado.

Currently, most commercial jet aircraft employ engines mounted under the wings, aiming to achieve greater structural stability and improved performance. The pylon is the component responsible for attaching the engines to the aircraft structure. As it is a highly specialized structure, publicly available sources discussing pylon design are scarce. In this context, the objective of this work is to understand the structural behavior of an aircraft pylon and analyze how geometric parameters influence its structural response. To this end, a simplified model was developed using the Finite Element Method (FEM) to perform static simulations. The pylon was modeled as a shell structure, adopting realistic boundary conditions that consider the interactions with both the wing and the engine, and was subjected to representative loads for material behavior analysis. Whenever possible, the results were compared with data from similar studies. It was observed that increasing the thickness of the upper and lower panels was the most effective measure in reducing stress levels in the analyzed cases. It was also found that the main bulkheads play a crucial role in the structural stiffness of the pylon, while the auxiliary bulkheads have a significantly lower contribution, and their mass can be reduced as much as possible whenever the firewall requirement is not considered.