Dissertação

{en_GB=Detailed design of a forest surveillance UAV} {} EVALUATED

{pt=A presente tese tem como objetivo desenvolver um Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) para vigilância florestal, uma plataforma de baixo custo adequada a missões de alto risco. O projeto chama-se DeltaSpotter, com um primeiro protótipo funcional já existente. Este primeiro protótipo em conjunto com a análise de mercado permitiu perceber as características a melhorar numa nova versão, de forma a obter uma aeronave de grande autonomia. Após uma análise das possíveis configurações, decidiu-se manter a configuração da asa voadora, visto que é a configuração mais adequada aos requisitos. Através de uma pesquisa bibliográfica analisou-se materiais inovadores, técnicas de construção e sistemas propulsivos a utilizar de forma a reduzir o custo sem comprometer o desempenho. Com as tomadas de decisão finalizadas, procedeu-se ao desenho da asa, desde a sua forma ao seu tamanho. Terminado o desenho conceptual, seguiu-se a análise de estabilidade, a construção do envelope de voo e, com recurso a programas de desenho assistido por computador finalizou-se a asa e a sua estrutura interna. A estes elementos foi ainda realizada uma análise estrutural com recurso a elementos finitos. Com o modelo estrutural finalizado, estudou-se o desempenho aerodinâmico da aeronave, permitindo assim obter o valor teórico da autonomia. Como resultado deste trabalho, obteve-se um aumento em autonomia de cerca de duas horas quando comparado com o primeiro protótipo. Por último, executou-se uma simulação da missão tendo sido descritos vários fatores associados à realização da missão., en=The aim of this thesis is to develop an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) for fire surveillance by using an adequate, low-cost platform for high risk missions. This project, named DeltaSpotter, had a previously developed first working prototype, which in combination with market research allowed for a better understanding of the characteristics necessary for an efficient long endurance UAV design. After detailed analysis of several possible configurations, the flying wing design was kept, as it was the most adequate for the mission requirements. Extensive research in regard to materials, methods of manufacturing and propulsion systems was completed, resulting in lower costs without compromising performance. In addition, both size and shape of the UAV were defined. With the conceptual design completed, the stability analysis and flight envelop of the design ensues. This was followed by geometry modeling (by means of CAD software) and structural design (using a finite element software). To wrap up the design, the aerodynamic performance was studied, using CFD, which allowed for the calculation of a theoretical endurance value. The resulting DeltaSpotter aircraft has a two hour increase in endurance compared with the previous version. To finish the development process, several aspects of the drone’s mission were described in detail. }
{pt=MA Plástico, Perfis com Núcleos em Espuma, Missões de Alto Risco, Baixo Custo, Projeto do UAV, en=AM Plastic, Foam Core Airfoils, High Risk Missions, Low-Cost, UAV Design}

Novembro 8, 2018, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

Renato Machado

ORIENTADOR

Fernando José Parracho Lau

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado