Estudo sobre VANT ancorado através de um cabo

Abstract

A utilização de aeronaves tem crescido muito nos últimos anos, seja para monitoramento agrícola, viagens intercontinentais ou recreação. Tendo noção desse uso crescente é proposto um conceito de Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) ancorado a uma superfície através de um cabo, com finalidades de monitoramento, transmissão de sinais ou estudos meteorológicos. Em um primeiro momento de pesquisa, foi feito um levantamento de aeronaves que possuem características parecidas com o estilo de voo proposto. Nesta análise foram encontradas patentes de brinquedos antigos, novas tecnologias para geração de energia e uma empresa que realiza as mesmas funções desejadas, porém utilizando um balão. Com o intuito de entender quais os parâmetros que poderiam influenciar o avião, foi realizada uma análise de dados meteorológicos de ventos com modelo de camada limite atmosférica e como estes impactam os requisitos da aeronave. Além disto, foi feito o equacionamento da estabilidade estática longitudinal levando em consideração a tração proveniente do cabo e como este se comportaria durante o voo, uma vez que teria as duas pontas fixadas a objetos, uma no solo, outra na aeronave. Para entender melhor a interação entre o VANT e o cabo, foi realizado um projeto conceitual simplificado de um avião do tipo convencional, de modo semelhante aos projetos aeronáuticos comumente desenvolvidos. Após estabelecer as superfícies sustentadoras, a geometria e a distribuição de massas, foi utilizado o programa AVL em conjunto com o equacionamento da estabilidade anteriormente desenvolvido, com o intuito de analisar quais o(s) efeito(s) que o cabo ancorado proporciona à estabilidade da aeronave.

The usage of aircraft has grown a lot in recent years, whether for agricultural monitoring, intercontinental travel or recreation. Bearing in mind this growing use, an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) concept is proposed, tethered to a surface through a cable, for purposes of monitoring, signal transmission or meteorological studies. In the first moment of the presente work, a research was made of aircrafts have characteristics similar to the proposed flight style. In this analysis were found patents of old toys, new technologies for power generation and a company that performs the same desired functions, but using a balloon. In order to understand which parameters could influence the plane, an analysis of various meteorological phenomena was performed and how they impact the flight. In addition, the longitudinal static stability was calculated taking into account the traction coming from the cable and how it would behave during the flight, since it would have both ends attached to objects, one on the ground, the other on the aircraft. To better understand the interaction between the UAV and the cable, a simplified conceptual design of a conventional aircraft was made, in a similarly way of aeronautical projects that are commonly developed. After establishing the lifting surfaces, geometry and mass distribution, the AVL program was used in conjunction with the stability equation previously developed, with the objective of analyzing what effect the tethered cable provides to the stability of the aircraft.