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Advisor(s)
Abstract(s)
With this MSit c. Dissertation in Aeronautical Engineering is intended to contribute to the research and development of long endurance quadcopters. In this dissertation, initially, the topic study is introduced and the principals components (propeller, motor and battery) for greater autonomy quadcopters are described along with the advances made by the aeronautical sector in this strand and the possible applications. Posteriorly, a description of the program used for the analysis of existing propellers and new designs is given, and its validation is performed with the experimental data set of an existing propeller, the propeller APC Slow Flyer 10x7 made available by UIUC propeller database. Then, analysis of a lower pitch propeller, the APC Slow Flyer 11x4.7 is presented and used, as the point of reference for the creation of an improved long endurance quadcopter propeller. The process of creation of a new propeller is thoroughly described, from the conceptual approach, the airfoil selection, the design for minimum induced loss with QMIL, to the respective analysis realized on the program JBLADE and the respective comparison between the propellers in question: the base propeller and the created propeller.
O estudo e o desenvolvimento de pequenas aeronaves não tripuladas (UAV’s) tem crescido grandemente nestes últimos 20 anos. Em relação às aeronaves de asas rotativas este desenvolvimento é devido à sua enorme manobrabilidade, à sua capacidade de pairar no mesmo lugar e o facto de terem a habilidade de descolar e aterrar na vertical. A nível académico, o estudo dos quadricópteros, tem aumentado significativamente, principalmente pelo facto de serem aeronaves de extrema simplicidade mecânica, de apresentarem grande mobilidade e estabilidade, de acarretarem custos de manutenção/aquisição relativamente baixos comparativamente com outras aeronaves, pela sua facilidade de utilização em ambientes fechados e ainda, por apresentarem certa segurança na presença de seres humanos. Os quadricópteros, são aeronaves que têm inúmeras aplicações: investigação, operações militares, busca e de salvamento, e ainda em aplicações comerciais (passatempo para pessoas aficionadas nestas aeronaves). [17] Com a presente dissertação de mestrado em Engenharia Aeronáutica pretende-se contribuir para o desenvolvimento e investigação em quadricópteros de grande autonomia. Nesta dissertação é feita, inicialmente, uma abordagem ao tema em estudo, onde são mencionados os principais componentes (hélice, motor e bateria) para quadicópteros de grande autonomia e os avanços conseguidos pelo sector aeronáutico nesta vertente e as possíveis aplicações dos mesmos. Posteriormente, é feita uma descrição do programa utilizado para a execução do trabalho de análise de hélices existentes e projecto de uma nova hélice para uma maior autonomia, desde a descrição do código à formulação teórica. É realizada a validação do mesmo programa, com recurso a uma hélice já existente, a hélice ACP Slow Flyer 10x7, cujos dados constam do UIUC propeller database [13]. De seguida, é elaborada a análise para uma hélice de passo mais curto, a APC Slow Flyer 11x4.7, sendo esta utilizada como referência para a criação de uma nova hélice. O processo de projecto aerodinâmico da nova hélice é descrito minuciosamente, desde a parte conceptual, a selecção do perfil alar, o dimensionamento com o programa QMIL, a respectiva análise realizada no programa JBLADE e as respectivas comparações entre as hélices em questão: a hélice de referência e a nova hélice criada.
O estudo e o desenvolvimento de pequenas aeronaves não tripuladas (UAV’s) tem crescido grandemente nestes últimos 20 anos. Em relação às aeronaves de asas rotativas este desenvolvimento é devido à sua enorme manobrabilidade, à sua capacidade de pairar no mesmo lugar e o facto de terem a habilidade de descolar e aterrar na vertical. A nível académico, o estudo dos quadricópteros, tem aumentado significativamente, principalmente pelo facto de serem aeronaves de extrema simplicidade mecânica, de apresentarem grande mobilidade e estabilidade, de acarretarem custos de manutenção/aquisição relativamente baixos comparativamente com outras aeronaves, pela sua facilidade de utilização em ambientes fechados e ainda, por apresentarem certa segurança na presença de seres humanos. Os quadricópteros, são aeronaves que têm inúmeras aplicações: investigação, operações militares, busca e de salvamento, e ainda em aplicações comerciais (passatempo para pessoas aficionadas nestas aeronaves). [17] Com a presente dissertação de mestrado em Engenharia Aeronáutica pretende-se contribuir para o desenvolvimento e investigação em quadricópteros de grande autonomia. Nesta dissertação é feita, inicialmente, uma abordagem ao tema em estudo, onde são mencionados os principais componentes (hélice, motor e bateria) para quadicópteros de grande autonomia e os avanços conseguidos pelo sector aeronáutico nesta vertente e as possíveis aplicações dos mesmos. Posteriormente, é feita uma descrição do programa utilizado para a execução do trabalho de análise de hélices existentes e projecto de uma nova hélice para uma maior autonomia, desde a descrição do código à formulação teórica. É realizada a validação do mesmo programa, com recurso a uma hélice já existente, a hélice ACP Slow Flyer 10x7, cujos dados constam do UIUC propeller database [13]. De seguida, é elaborada a análise para uma hélice de passo mais curto, a APC Slow Flyer 11x4.7, sendo esta utilizada como referência para a criação de uma nova hélice. O processo de projecto aerodinâmico da nova hélice é descrito minuciosamente, desde a parte conceptual, a selecção do perfil alar, o dimensionamento com o programa QMIL, a respectiva análise realizada no programa JBLADE e as respectivas comparações entre as hélices em questão: a hélice de referência e a nova hélice criada.
Description
Keywords
Veículos aéreos não tripulados Quadricópteros de grande autonomia Long endurance quadcopters Low Reynolds airfoil.
Pedagogical Context
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Publisher
Universidade da Beira Interior