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Repositório Institucional da Produção Científica da Marinha do Brasil (RI-MB)

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Title: Diretivas para projetos de sistemas de aeronaves remotamente pilotadas na configuração Tail-Sitter
Authors: Amorim, Luiz Alberto Monnerat de
metadata.dc.contributor.advisor: Coimbra, Rogerio Frauendorf de Faria
Sousa, Marcelo Santiago de
Keywords: Simulação de voo
Projeto de aeronaves
Controle de voo
Tail-sitter
SARP
DGPM knowledge areas: Aeronáutica
Issue Date: 2022
Publisher: Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)
Description: Trabalho de Conclusão de Curso 4 Resumo Este trabalho apresenta análises da implementação da configuração tail-sitter em sistemas de aeronaves remotamente pilotadas (SARP). Os principais objetivos são entender as principais diretivas de projeto para seleção de motores, asas e hélices, além de estudar o comportamento em voo por simulação numérica. Esse tipo de aeronave pode realizar pousos e decolagens na vertical (VTOL), o que é uma grande vantagem em operações militares, principalmente em contexto naval. Consequentemente, análises e sugestões de melhorias nesse tipo de configuração podem ser uma contribuição interessante. Para entender as diretivas básicas de projetos, o V-BAT 128, um SARP tail-sitter de emprego militar, e dois protótipos acadêmicos foram comparados. As simulações numéricas implementaram o modelo do protótipo acadêmico do V-BAT 128, em softwares de simulação. Os resultados indicaram que a teoria da quantidade de movimento e as diretivas de projeto publicadas por Raymer (2018) podem ser uma boa contribuição para um projeto de tail-sitter, mas o maior desafio é a implementação de controle para estabilização no voo pairado. As simulações em voo pairado mostraram melhorias com a utilização de controladores PID, mas melhorias ainda são necessárias para estabilizar completamente a aeronave. Outra grande contribuição do trabalho foi o cálculo do trim (condições de equilíbrio da aeronave) para algumas condições de voo, o que permitiu uma melhor compreensão da manobra de transição.
Abstract: This paper presents analysis on the tail-sitter design implementation for UAVs. The main goals are to understand basic project guidelines to select engines, design wings, propellers, and study the behavior in flight by performing numerical simulation. This kind of aircraft can perform vertical take-off and landing (VTOL), which is a great advantage for military operations, especially in naval scenarios. Therefore, evaluation and improvement proposals for tail-sitters can be a good contribution. To understand the basic project guidelines, the V-BAT 128, a tail- sitter UAV designed for military use, and two academic prototypes were compared. The numerical simulation implemented the model of the academic prototype of the V-BAT 128, in simulation software. The results indicated that the basic momentum theory and project guidelines published by Raymer (2018) can be a great contribution to the project of a tail-sitter, but the biggest challenge is the implementation of control to achieve stability in hover flight. Dynamic simulations in hover flight showed some improvements using PID controllers, but further improvements are needed to achieve full stability. Another contribution of this work was the calculation of several trim conditions, which contributed for better understanding the transition maneuver.
Access: Open access
URI: https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/845727
Type: Bachelor thesis
Appears in Collections:Aeronáutica: Coleção de Trabalhos de Conclusão de Curso

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