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Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
The need to adopt new techniques and practices in the Aerospace Industry branch is a
consequence of technological development. The present work aims to study the use of solar
power as a main energy source in the aviation, in this case for a flight of long endurance of an
unmanned air vehicle. This master thesis follows on previous works of the LEEUAV, where it
was done the design and construction of a long endurance unmanned aerial system. Thus, the
main objective of this work is the systems integration, flight testing and concepts validation.
LEEUAV, a prototype of 4.5 meters’ wingspan and ultralight structure partially covered
by solar cells was designed to fulfil a continuous flight mission of at least 8 hours on the equinox.
The 5.42Kg remotely piloted aircraft was successfully tested showing the agreement with
theoretical calculations already made. The longest flight achieved lasted more than 8.5 hours’
resulting in a total distance travelled of more than 75 km.
In order to validate the airworthiness concept of the LEEUAV several flight tests were
performed and their respective data (static and total pressure, air temperature, ground speed
and pitch angle) was collected for further analysis, using a flight controller with multiple
sensors on board. The results obtained allowed to study the general performance of the
aircraft, the main defects, agreement with the theoretical results as well as determine the real
values of aerodynamic coefficients (????, ????), through a reading and processing flight data
algorithm in Software MATLAB.
Finally, some future expectations for upcoming work are suggested in order to make
the LEEUAV an Unmanned Aerial Vehicle of reference.
A necessidade de adoção de novas técnicas e práticas no ramo da Indústria Aeronáutica é uma consequência do desenvolvimento tecnológico. O presente trabalho aborda o uso de energia solar como principal fonte de energia na aviação, com enfoque num voo de grande autonomia de uma aeronave não tripulada. Esta tese de mestrado surge na sequência de trabalhos anteriores relativos ao LEEUAV, nos quais se efetuou o projeto e construção de uma aeronave não tripulada de grande autonomia. Assim, o principal objetivo deste trabalho é a integração de sistemas, testes de voo e validação de conceitos. O UAV Solar LEEUAV é um protótipo de 4.5 metros de envergadura e de estrutura ultraleve parcialmente coberto de células fotovoltaicas sendo projetado para cumprir uma missão de voo contínuo de pelo menos 8h no equinócio. O avião de 5.42kg foi testado com sucesso mostrando a concordância com os cálculos teóricos já elaborados. O voo mais longo conseguido foi de 3.13 horas correspondendo a uma distância total percorrida de 96.265 km. De modo a validar o conceito de aeronavegabilidade do LEEUAV foram efetuados vários voos de teste e recolhidos dados de voo (pressão estática e dinâmica, temperatura do ar, velocidade no solo e ângulo de arfagem) para posterior análise, utilizando um controlador de voo com múltiplos sensores a bordo. A análise dos resultados obtidos permitiu precisar o desempenho geral da aeronave, os principais defeitos, concordância com os resultados teóricos assim como determinar os valores reais dos coeficientes aerodinâmicos (???? , ????) através de um algoritmo de leitura e processamento de dados de voo, em Software MATLAB. Por fim, são referidas algumas sugestões para o desenvolvimento de novos trabalhos com o objetivo de tornar O LEEUAV num veículo aéreo não tripulado de referência.
A necessidade de adoção de novas técnicas e práticas no ramo da Indústria Aeronáutica é uma consequência do desenvolvimento tecnológico. O presente trabalho aborda o uso de energia solar como principal fonte de energia na aviação, com enfoque num voo de grande autonomia de uma aeronave não tripulada. Esta tese de mestrado surge na sequência de trabalhos anteriores relativos ao LEEUAV, nos quais se efetuou o projeto e construção de uma aeronave não tripulada de grande autonomia. Assim, o principal objetivo deste trabalho é a integração de sistemas, testes de voo e validação de conceitos. O UAV Solar LEEUAV é um protótipo de 4.5 metros de envergadura e de estrutura ultraleve parcialmente coberto de células fotovoltaicas sendo projetado para cumprir uma missão de voo contínuo de pelo menos 8h no equinócio. O avião de 5.42kg foi testado com sucesso mostrando a concordância com os cálculos teóricos já elaborados. O voo mais longo conseguido foi de 3.13 horas correspondendo a uma distância total percorrida de 96.265 km. De modo a validar o conceito de aeronavegabilidade do LEEUAV foram efetuados vários voos de teste e recolhidos dados de voo (pressão estática e dinâmica, temperatura do ar, velocidade no solo e ângulo de arfagem) para posterior análise, utilizando um controlador de voo com múltiplos sensores a bordo. A análise dos resultados obtidos permitiu precisar o desempenho geral da aeronave, os principais defeitos, concordância com os resultados teóricos assim como determinar os valores reais dos coeficientes aerodinâmicos (???? , ????) através de um algoritmo de leitura e processamento de dados de voo, em Software MATLAB. Por fim, são referidas algumas sugestões para o desenvolvimento de novos trabalhos com o objetivo de tornar O LEEUAV num veículo aéreo não tripulado de referência.
Description
Keywords
Células
Fotovoltaicas Desempenho Aerodinâmico Energia Solar Indústria Aeronáutica Leeuav Propulsão Elétrica Uav Solar Validação de Conceitos Voo Sustentável