AFA - DENG - ACEA - Trabalhos Finais de Mestrado
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Browsing AFA - DENG - ACEA - Trabalhos Finais de Mestrado by Subject "Aircraft design"
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- Design modifications of a UAV wing for optimal integration of a magnetic anomaly detection sensorPublication . Gameiro, GonçaloThis work describes the conceptual design of a Unmanned Air Vehicle (UAV) wing with a Magnetic Anomaly Detection (MAD) sensor for submarine detection operations. Nowadays, underwater marine vessels are able to evade conventional detection methods such as sonar. Therefore, it is necessary to integrate MAD sensors in modern Anti-Submarine Warfare theatres. UAVs typically generate a magnetic field due to the electrical systems on board, causing interference noise on the MAD sensor data analysis and compromising its performance. To address these issues, a characterization of the aircraft’s magnetic signature was conducted, and it was found that the wing tip and a tail stinger boom are the best options to minimize the magnetic noise. A structural and aerodynamic analysis of the aircraft showed the wing tip configuration was the best option since the amount of mass required to counter the moment of a tail stinger boom would require major modifications on the UAV. Also, the aircraft magnetic signature is minimum at the wing tip, with an intensity of -2.9nT. An aerodynamic characterization of the aircraft was carried to evaluate the effect of the MAD pods on the wingtips. A parametric optimization of the wing was conducted. Given the dimensional constraints on the wing structure and a target magnetic noise of 2nT at the wing tip, the optimizer objective function was to minimize the total fuel consumption. The optimum solution allowed a decrease of 30% on the magnetic noise and a fuel consumption of 8.71 kg of fuel for an 8-hour search operation.
- Design of a class i remotely piloted aircraft for maritime surveillancePublication . Franco, VascoÉ objetivo da presente dissertação o projeto de um veículo aéreo não tripulado de classe I, para vigilância marítima, monitorização de poluição atmosférica e apoio a missões de busca e salvamento. O seu desenvolvimento engloba a totalidade do projeto conceptual e parte do preliminar, com foco nas áreas de aerodinâmica, estabilidade de voo, design exterior e desempenho em voo. Os requisitos de missão baseiam-se nas especificações da Agência Europeia de Segurança Marítima. A abordagem ao projeto conceptual segue uma metodologia intuitiva através da qual a aeronave é concebida passo a passo, de forma iterativa, utilizando folhas de cálculo. Inicia-se com a elaboração e consequente selecção de vários possíveis conceitos de veículos aéreos, baseados nos resultados de uma prévia pesquisa de mercado. Segue-se uma estimativa inicial do peso máximo à descolagem, dimensionamento da asa principal, fuselagem, estabilizador horizontal e vertical, e caracterização do sistema propulsor. Após uma análise refinada da distribuição de peso, é auferida a estabilidade estática e dinâmica da aeronave, incluindo o dimensionamento das superfícies de controlo, e analisa-se o desempenho em voo da mesma. Esta abordagem baseia-se em dados empíricos recolhidos de várias fontes bibliográficas e simulações computacionais efetuadas através do programa XFLR5. Na fase preliminar, é empregue o programa Star-CCM+, ferramenta de mecânica de fluidos computacional, num estudo paramétrico da geometria da asa principal com vista à maximização da autonomia em voo. Adicionalmente, outros componentes são analisados e o projeto é refinado. Como produto da dissertação, é apresentada uma aeronave conceptual capaz de cumprir os requisitos de missão impostos. Do estudo param´ etrico conclui-se que os benefícios aerodinâmicos não compensam os prejuízos estruturais e de manufatura.