Dissertação

{pt_PT=Model aircraft dynamics determination and control system design through analysis of experimental data} {} EVALUATED

{pt=O interesse comercial e militar em veículos aéreos não tripulados está continuamente a aumentar, bem como a investigação nestes tipos de aeronaves. Há também um interesse particular na indústria aeroespacial, para desenvolver aplicações comerciais de aeronaves do tipo asas voadoras. Este estudo descreve a história das asas voadoras e destaca as suas vantagens e inconvenientes do ponto de vista da aerodinâmica e da dinâmica de voo. Após a investigação, foi construído um protótipo, chamado CP50-V0, no laboratório de engenharia aeroespacial do Instituto Superior Técnico. O protótipo foi construído em conjunto com Alejandro Álvarez, autor da obra [1]. O protótipo tem 950mm de envergadura para caber no interior do túnel de vento. É construído em espuma com os materiais disponíveis no laboratório. O protótipo foi testado no túnel de vento do laboratório aeroespacial, com o objectivo de comparar os resultados das simulações aerodinâmicas com os dados experimentais. Os testes em túnel de vento são concebidos para ser de baixo custo. Todos os itens necessários para as experiências, tais como: suportes, células de carga, sensores, etc., são fornecidos pelo Técnico, fabricados, ou comprados. São realizados dois tipos de experiências: as experiências estáticas, para obter curvas de sustentação e resistência aerodinâmica, e também as experiências dinâmicas, para determinar as propriedades de estabilidade do protótipo. Uma vez processados e analisados os dados experimentais, os resultados são comparados com as simulações feitas com o software XFLR5. Finalmente, um modelo de dinâmica de voo é implementado em MATLAB para conceber um sistema de controlo em SIMULINK., en=The commercial and military interest in Unmanned Aerial Vehicles is continuously increasing. In addition, small Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are a good to evaluate the advantages of certain novel aircraft configurations. There is a particular interest in the aerospace industry, to develop commercial applications for flying wings type of aircraft. There is also interest in the UAV industry to design tail-less aircraft for certain missions to achieve better results. This study describes the history of flying wings type of aircraft and highlights their advantages and drawbacks from the point of view of aerodynamics and flight dynamics. After the research part, a flying wing prototype, called CP50-V0 was built in the aerospace laboratory available at Instituto Superior Técnico. The prototype was built together with Alejandro Álvarez, author of the work [1]. The prototype’s wingspan is 950mm, to fit inside the wind tunnel. It is built on foam with the materials available at the laboratory. The prototype is tested in the aerospace laboratory’s wind tunnel, to compare results with simulations. The wind tunnel tests are designed to be low-cost. All the items required for the experiments, are provided by Técnico. Two types of experiments are conducted: static experiments, to obtain Lift and Drag curves, and dynamic experiments, to determine the stability properties of the prototype. Once the experimental data is processed and analyzed, the results are compared with the simulations done with XFLR5 software. A flight dynamics model is implemented in MATLAB to design a control system in SIMULINK.}
{pt=Veículo Aéreo Não Tripulado, Asa Voadora, Fabrico, Prototipagem, en=Unmanned Aerial Vehicle, Flying Wing, Manufacturing, Prototyping}

outubro 13, 2022, 15:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Frederico José Prata Rente Reis Afonso

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Francisco Fernandes Castro Rego

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar Convidado