Dissertação
Sizing and Integration of an Electric Propulsion System for a VTOL UAV EVALUATED
As vantagens dos sistemas de propulsão de VTOL (vertical take-off and landing) elétricos levaram ao desenvolvimento de veículos aéreos não tripulados (UAVs) com essa capacidade. Esta tese apresenta o design do sistema de propulsão de quatro UAVs e-VTOL, avaliando a massa e o consumo de energia das configurações lift-and-cruise e vectored-thrust. Com o objetivo de diminuir a interferência magnética, o estudo da distribuição assimétrica de propulsão para quadrotores e trirrotores foi realizado, concluindo que para a missão definida, o uso de menos motores tem um impacto maior no peso total do sistema do que a eficiência das configurações, tornando a configuração vectored-thrust tri-rotor a de melhor desempenho. Em relação à eficiência, verificou-se que dimensionar o sistema para VTOL, rodando os rotores traseiros para voo retilíneo não tem um impacto negativo na energia necessária para a missão. Adicionalmente, foram realizados estudos sobre a interferência asa-rotor, determinando que, para uma força necessária dos rotores, a distância mínima entre as superfícies pode ser calculada conhecendo a percentagem de área coberta do rotor. Os métodos aplicados para a escolha do sistema de propulsão incluem vortex propeller theory e a teoria da hélice de Corke, enquanto que a interferência asa-rotor foi estimada com estudos CFD. O desempenho estimado das configurações foi então comparado com o seu desempenho experimental através de testes estáticos, tendo-se obtido resultados semelhantes. Finalmente, um modelo dinâmico foi desenvolvido, confirmando que as configurações eram estáveis e controláveis, antes da realização de um voo pairado da aeronave desenvolvida.
janeiro 26, 2021, 18:30
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