Franco, Vasco2022-05-042022-05-042018-05http://hdl.handle.net/10400.26/40412ALFAL/ENGAER 138080-L Vasco Henrique Reis Franco. Examination Committee: Chairperson: MGEN/ENGAER 076441-J Paulo Manuel Veloso Gonçalves Guerra; Supervisor: MAJ/ENGAER 129905-A Luís Filipe da Silva Félix; Co-Supervisor: CAP/ENGAER 131603-G João Vítor Aguiar Vieira Caetano; Member of the Committee: Doutor Frederico José Prata Rente Reis AfonsoÉ 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.It is the present dissertation’s objective to design a class I remotely piloted aircraft, intended for maritime surveillance, atmospheric pollution monitoring and search and rescue missions. Its development encompasses the entirety of conceptual design and part of preliminary design, focusing on aerodynamics, flight stability, exterior design and flight performance. Mission requirements are set to comply with the European Maritime Safety Agency’s specifications. The approach to conceptual design follows an intuitive methodology in which the airplane is conceived in a step-by-step, iterative fashion, making use of spreadsheets. It starts with an aircraft concept generation, based on a previous market research, and subsequent concept selection. An initial estimate of maximum take-off weight follows, as well as sizing of the main wing, fuselage, horizontal and vertical stabilizers and a characterization of the propulsion system. After a refined weight analysis, static and dynamic stabilities are evaluated, which includes the sizing of control surfaces, and the aircraft flight performance is assessed. This approach relies on empirical data gathered from various sources and computational simulations conducted with the software XFLR5. In preliminary design, the software Star-CCM+, a computational fluid dynamics tool, is employed in a main wing’s geometry parametric study, performed with the aim of maximizing endurance. Additionally, other aircraft components are analysed and the design is refined. As the dissertation’s output, a conceptual aircraft capable of meeting the demanded mission requirements is presented. The main wing parametric study concludes that the aerodynamic benefits fail to balance the structural and manufacture drawbacks.engVeículo aéreo não tripuladoVigilância marítimaProjeto aeronáuticoDesempenhoAerodinâmicaMecânica de fluidos computacionalRemotely piloted aircraftMaritime surveillanceAircraft designPerformanceAerodynamicsComputational fluid dynamicsmaster thesis