Dissertação

{en_GB=Effect of the Inclusion of Photovoltaic Solar Panels in the Autonomy of UAVs Time of Flight} {} EVALUATED

{pt=Veículos aéreos não tripulados - do inglês Unmanned Aerial Vehicle (UAV) - e tecnologia fotovoltaica, são ambas áreas com muito potencial por explorar. Esse potencial propicia-lhes uma grande capacidade de adaptação quando confrontadas com novos desafios, sendo daí originada a sua variedade de aplicações. Uma vantajosa combinação entre as duas nasce da falta de capacidade dos UAVs de ultrapassar alguns dos seus problemas, nomeadamente a autonomia. Esta tese de mestrado advém da necessidade de eliminar o problema, encontrando uma solução de certo modo permanente. O seu objetivo consiste na instalação de painéis fotovoltaicos na estrutura do UAV, com o intuito de estudar a sua influência no tempo de voo do veículo. Para o realizar, um estudo teórico vai ser feito, abrangendo todas as potenciais variáveis. De modo a verificar a credibilidade das reivindicações, um protótipo baseado na forma e material do veículo original é construído com recurso ao COMSOL Multiphysics, que será usado para avaliar possíveis efeitos das interações entre o ar envolvente e a estrutura, representadas pelas equações modeladoras de fluídos, Navier-Stokes. Para uma abordagem envolvendo menor poder computacional, o modelo RANS vai ser usado de forma a aferir melhor as equações. Baseado nos resultados obtidos, a credibilidade da tecnologia solar escolhida irá ser avaliada. Simulações com as células solares vão também ser feitas, aceitando como entrada os parâmetros previamente estudados e que irão modificar a sua operação. Com os resultados obtidos, conclui-se que os painéis solares só conseguem aumentar significativamente o tempo de voo em condições muito específicas., en=Photovoltaic technology and unmanned aerial vehicles are both alluring areas with a lot of potential to explore. Consequently, it allows them an ability to adapt and progress when faced with new challenges, hence their wide range of applications. An auspicious combination between the two is born from the UAVs' inability to to overcome some of its problems, namely the autonomy one. This master thesis springs from the need to vanquish the problem, finding a more permanent solution. Its aim consists in the installation solar photovoltaic panels in the structure of an UAV, with the objective of studying its influence on the vehicle's time of flight. To accomplish it, a theoretical study will be made, encompassing all the potential variables together with its influence. In order to verify the credibility of this claims, a prototype, based on the original aerial vehicle structure form and material, is constructed, using COMSOL Multiphysics. Later, the prototype will be used to evaluate possible harsh circumambient air to structure interactions, modeled by the fluid motion describer Navier-Stokes equations. For a smooth approach involving lighter computational power, a RANS model is going to be used to asses the equations. Based on its results the chosen solar technology credibility will be evaluated. Solar cell's simulations will also be made, accepting as input previously studied parameters which will modify its performance. Bearing in mind the produced results, it is concluded that the solar panels can only augment significantly the time of flight on very specific conditions.}
{pt=Autonomia, Célula Solar, Tecnologia Fotovoltaica, Tempo de voo, Veículo Aéreo não Tripulado., en=Autonomy, Photovoltaic Technology, Solar Cell, Time of Flight, Unmanned Aerial Vehicles.}

Janeiro 20, 2021, 10:0

Orientação

ORIENTADOR

Gonçalo Cruz

Academia da Força Aérea

Capitão

ORIENTADOR

João Paulo Neto Torres

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar Convidado