Avaliação em Voo das Características de uma Asa de Envergadura Variável

• Main Author: Sousa, Joaquim Vasconcelos Reinolds de
• Publication Date: 2014
• Format: Master thesis
• Language: por
• Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
• Download full: http://hdl.handle.net/10400.6/6400
• topic: Asa Morphing; Eficiência Aerodinâmica; Ensaios de Voo; Envergadura Variável; Fpv; Instrumentação; Piloto Automático; Uav

O presente documento descreve o trabalho desenvolvido relativo à instrumentação e ensaios de voo de avaliação do desempenho aerodinâmico do veículo aéreo não tripulado (Unmanned Aerial Vehicle – UAV) desenvolvido no Departamento de Ciências Aeroespaciais (DCA) da Universidade da Beira Interior. Este UAV, denominado Olharapo, possui duas configurações diferentes: a primeira com uma asa convencional fixa instalada e outra com uma asa morphing de envergadura variável (VSW). Diversos sistemas de voo, tais como um sistema First Person View (FPV), um sistema de rádio controlo de longo alcance e um piloto automático, foram incorporados de forma a adquirir toda a informação essencial para a determinação da eficiência aerodinâmica de ambas as asas e para permitir o controlo e comunicações em tempo real. Para validar de forma segura a integração de todos estes sistemas, foi utilizado um aeromodelo denominado Skywalker. Após diversos testes de voo com este aeromodelo, verificou-se que todos os sistemas funcionaram da forma pretendida, permitindo assim a sua instalação no UAV Olharapo. Foram realizados diversos voos direcionados para a determinação do desempenho aerodinâmico, onde se obteve uma curva de eficiência aerodinâmica bem definida para o UAV com a asa convencional instalada. A razão de planeio máxima atingida com esta asa foi de 10 para uma velocidade correspondente de 15.4 m/s e coeficiente de sustentação (CL) de 0.71. Em relação à VSW, três configurações distintas de envergadura foram ensaiadas, sendo uma configuração de envergadura máxima de 2.5m, uma configuração intermédia de 2m e uma configuração de envergadura mínima de 1.5m. Apesar de não existir ainda informação suficiente que caracterize a curva de eficiência da VSW, duas principais zonas de pontos de eficiência foram observadas. Para a configuração de envergadura máxima, obteve-se uma razão de planeio de 8.5 a uma velocidade correspondente de 15 m/s e CL de 0.67. Em relação à configuração de envergadura intermédia, foi possível constatar que para baixos coeficientes de sustentação, a razão de planeio tendia para os mesmos valores obtidos para o UAV com a asa convencional instalada. Tal facto pode levar à conclusão que a determinado momento, a eficiência aerodinâmica da VSW possa ultrapassar a da asa convencional. De forma a caracterizar na sua plenitude a eficiência aerodinâmica do UAV com a VSW instalada, deverão ser realizados um maior número de ensaios de voo, particularmente com baixos coeficientes de sustentação.