Supporting the rising LTA industry, this works focus on investigating the general aerodynamics of a conventional X-tail airship, identifying the most relevant aerodynamic interference effects, besides developing a new method for initial tail design with simple but objective parameters (Tail Volume Coefficient – TVC). A 1:116 scale wind tunnel model of ADB-3-30 airship, under development at Airship do Brasil, was used. Firstly, through a similitude analysis, model and tunnel parameters were adjusted so the aerodynamics could be considered valid for full scale. The test campaigns were divided in two phases; Phase I comprised the steady investigations, obtaining standard aerodynamic polars and trimming curves, besides visualizing and explaining interference effects. During Phase II, oscillation damping tests were conducted in order to evaluate the proposed TVC, assessing the damping of yawing oscillations for different tail arrangements. The flow is strongly three-dimensional, with main interference effects of hull on tail, dominated by longitudinal eddy structures. The behavior at small and large incidences is very different regarding interferences, compromising the X-tail efficiency. The oscillation tests demonstrated a preferential sequence for tail arrangement efficiency, where X-tail figures at the last place; ADB-3-30 was found static and dynamically unstable. Unfortunately, no simple direct law, like TVC, which measures with confidence the degree of stability, was found. Nevertheless, a lower threshold law was determined for directional stability (TVC_Y-ARb). As a whole, despite all the complexity involved on testing airship models in wind tunnels (geometric scale, flow similitude, manufacturing, positioning, etc.), the objectives were fulfilled, enriching the study field with new aerodynamic and stability information, also showing that properly predicting airship stability is no simple task. The results are useful for academy and industry, and may help detailing and support further researches by presenting new information on a specific configuration.

Apoiando a crescente indústria LTA, este trabalho foca na investigação da aerodinâmica de um dirigível convencional com cauda em X, e seus principais efeitos de interferência, além de desenvolver um novo método para projeto inicial de cauda por parâmetros simples e objetivos (Coeficiente de Volume de Cauda – TVC). Um modelo de túnel de vento em escala 1:116 do dirigível ADB-3-30 (Airship do Brasil) foi utilizado. Inicialmente, através de análises de similaridade, modelo e túnel foram ajustados para que sua aerodinâmica refletisse a escala real. As campanhas foram divididas em duas fases. A Fase I compreendeu testes estáticos, obtendo polares e curvas de trimagem, além de visualizações do escoamento. Na Fase II, testes dinâmicos avaliaram a teoria de estabilidade proposta, através do amortecimento de oscilações para diferentes arranjos de cauda. O escoamento é extremamente tridimensional, com efeitos principais do envelope na cauda, dominado por vórtices longitudinais, havendo grandes diferenças entre baixas e elevadas incidências, e comprometimento da eficiência da cauda em X. Os testes dinâmicos demonstraram a existência de uma sequência preferencial quanto ao arranjo de cauda, sendo X o pior; o ADB-3-30 mostrou-se estática e dinamicamente instável. Infelizmente nenhuma regra simples como o TVC, que meça com confiança o grau de estabilidade, foi encontrada. No entanto, um limite mínimo foi identificado para estabilidade direcional (TVC_Y-ARb). Apesar da complexidade do ensaio de dirigíveis em túnel de vento (escala geométrica, similaridade, fabricação, posicionamento e etc.), os objetivos como um todo foram alcançados. Novas informações de aerodinâmica e estabilidade enriqueceram o campo de estudo, e mostraram que determinar a estabilidade de dirigíveis não é simples. Os resultados são úteis à academia e indústria, ajudando no detalhamento e suporte de pesquisas futuras, trazendo também novas informações sobre uma configuração específica.