Modelagem e simulação de uma aeronave multi-rotor não convencional

Modeling and simulation of an unconventional multi-rotor aircraft

dc.contributorSanches, Leonardo
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/6978425622746671
dc.contributorSouza Morais, Tobias
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/1662045974941011
dc.contributorMachini, Felipe
dc.creatorHerrera, Alvaro
dc.date2018-06-12T22:10:33Z
dc.date2018-06-12T22:10:33Z
dc.date2018-03-19
dc.date.accessioned2023-09-28T21:21:22Z
dc.date.available2023-09-28T21:21:22Z
dc.identifierHERRERA, Alvaro Daniel. Modelagem e simulação de uma aeronave multi-rotor não convencional. 2018. 158 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecatrônica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018
dc.identifierhttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/21509
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/9068356
dc.descriptionThe following work refers to the dynamic modelling of an unconventional unmanned air vehicle (UAV) that possesses hybrid lifting characteristics. It is able to change the angular orientation of a wing-rotor set, when referred to the fuselage reference line, which allows it to take off in a vertical path and then proceed flight horizontally on cruiser mode. The aircraft can be so defined as VTOL (Vertical Take Off and Landing) which employs aerodynamic surfaces and propellers to produce lifting. The use of three coaxial-rotors that tilt independently from the rest of the aircraft's body, turns the aircraft into a morphologically variable and asymmetric vehicle. The dynamic equations are defined from Classic Mechanics principles and the required aerodynamics' assumptions. A 3D model is produced in the CAD (Computing Aided Design) software SolidWorks® in order to obtain mass and inertia characteristics. To analyze the dynamic model, the aircraft's equations of motion are linearized into two different steady-state conditions and set into the form of state-spaces. The first steady-state condition refers to hover and the second one is thought as being the cruiser mode flight, in which the aircraft needs to maintain a certain flight speed to produce enough lifting on it's wings. The use of coaxial rotors allows to neglect gyroscopic effects caused by the tilt of each rotor with respect to the rest of the body. Finally, the dynamic behavior and stability criteria where evaluated for each one of the steady-state conditions with an algorithm implementation in the MATLAB® platform. The analysis of the aircraft's dynamic response to the possible aircraft's commands showed that it is a naturally unstable vehicle with the need of command inputs to reestablish a steady-state condition.
dc.descriptionTrabalho de Conclusão de Curso (Graduação)
dc.descriptionO presente trabalho trata sobre a modelagem dinâmica de uma aeronave não tripulada e não convencional, que possui características de sustentação híbrida. Através da alteração da orientação angular do conjunto asa + rotor, em relação à linha de referência da fuselagem, com capacidade de decolar verticalmente e prosseguir em voo de cruzeiro. A aeronave pode ser definida como um VTOL (Vertical Take Off and Landing, por sua siglas em inglês) que utiliza superfícies aerodinâmicas e vários rotores. Com três rotores coaxiais capazes de girar independentemente em relação ao resto do corpo, isto torna a aeronave um veículo de morfologicamente variável e assimétrico. Sua dinâmica é definida a partir dos princípios da Mecânica Clássica e das relações aerodinâmicas pertinentes. Um modelo 3D no software de CAD (Computing Aided Design) SolidWorks® é realizado para obter suas relações de massa e inércia. Para análise do modelo dinâmico, as equações do movimento são linearizadas em torno de duas condições de equilíbrio distintas na forma de espaço de estados. A primeira condição refere-se ao voo pairado no ar (hover) e a segunda trata de um voo em modo cruzeiro, no qual a aeronave precisa se manter a uma velocidade conhecida para gerar suficiente sustentação nas suas superfícies aerodinâmicas. O uso de rotores coaxiais permite desprezar os efeitos giroscópicos causados pelo giro de cada um dos rotores em relação ao resto do corpo. Por fim, avaliou-se o comportamento dinâmico e os critérios de estabilidade da aeronave para cada uma das condições de equilíbrio por meio de algoritmos implementados na plataforma MATLAB. Através da análise da resposta dinâmica temporal aos diferentes comandos da aeronave, foi possível constatar que esta é instável naturalmente e que requer de comandos para restabelecer sua condição de equilíbrio.
dc.formatapplication/pdf
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândia
dc.publisherBrasil
dc.publisherEngenharia Mecatrônica
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectMulti-rotor
dc.subjectUAV
dc.subjectCoaxial-rotor
dc.subjectDynamic_modeling
dc.subjectFlight_mechanics
dc.subjectTilt-rotor
dc.subjectVANT
dc.subjectRotor-coaxial
dc.subjectModelagem_dinâmica
dc.subjectMecânica_do_voo
dc.subjectCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA AEROESPACIAL::DINAMICA DE VOO::ESTABILIDADE E CONTROLE
dc.subjectCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA AEROESPACIAL::SISTEMAS AEROESPACIAIS::AVIOES
dc.subjectCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA AEROESPACIAL::SISTEMAS AEROESPACIAIS::HELICOPTEROS
dc.titleModelagem e simulação de uma aeronave multi-rotor não convencional
dc.titleModeling and simulation of an unconventional multi-rotor aircraft
dc.typeTrabalho de Conclusão de Curso


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