Subsistemas comuns as duas aeronaves

Entre os subsistemas existem aqueles que são comuns as duas aeronaves (asa fixa e multirotor) são eles, subsistema rádio controle, subsistema placa controladora, subsistema programa de configuração da placa controladora e subsistema trem de pouso. Por isso serão analisados separadamente.

4.2.1.1.Subsistema rádio controle

A escolha do sistema de rádio controle é de fundamental importância para o sucesso do projeto, uma vez que teremos que testar vários tipos de configurações eletrônicas para conciliar o controle de dois tipos de aeronaves, por esse motivo é necessário a utilização de um sistema de rádio controle computadorizado que permita variar, programar, mixar e gravar as configurações testadas. Diante dessas necessidades três tipos de sistema de rádio controle foram pré-selecionados conforme o Quadro 4.

Quadro 4 – Comparativo entre as diferentes soluções para o subsistema de rádio controle da aeronave híbrida.

Equipamento Imagem Descrição

Spektrum DX7 CA1 – Sistema com 7 canais,

banda de 2,4 GHz

Futaba T8J CA2 – Sistema com 8 canais,

Spektrum DX18 CA3 - Sistema com 18 canais, banda de 2,4 GHz

O sistema CA1 é o Spektrum DX7, composto por um rádio transmissor de 7 canais com banda de transmissão de 2,4 GHz e memória para 20 modelos diferentes, seu receptor AR7000 é composto por um receptor principal e um receptor satélite, os dois receptores funcionam ao mesmo tempo, garantindo que o sistema não sofra interferências externas, as antenas dos dois receptores possuem 3cm e não necessitam de exposição externa e nem instalação específica, o conjunto conta ainda com 4 servos DS821 digitais com engrenagens de metal, seu custo no site oficial da marca é de $ 299,00.

O sistema CA2 é o Futaba T8J é composto por um transmissor de 8 canais com banda de transmissão de 2,4 GHz e memória para 20 modelos diferentes, possui display retro iluminado, seu receptor R2008SB oferece processamento livre de interferências externas, possui duas antenas de 14,5 cm que precisam estar instaladas a 90° uma da outra e não necessitam de exposição externa, seu custo no site oficial da marca é de $ 279,00.

O sistema CA3 é o Spektrum DX18 é composto por um transmissor de 18 canais com banda de transmissão de 2,4 GHz e memória para 250 modelos diferentes, possui display retro iluminado, seu receptor principal AR9020 possui 9 canais sendo possível adicionar mais 8 canais através de um expansor de canais, possui dois receptores satélites

trabalhando ao mesmo tempo que o receptor principal eliminando qualquer possibilidade de interferência externa, os receptores tem antenas de 3 cm sem necessidade de exposição externa ou instalação específica, apresenta opção de telemetria em tempo real e seu software é atualizável, seu custo no site oficial da marca é de $ 499,00.

Dentre estes, o sistema mais completo é o CA3, porém os sistemas CA1 e CA2 atendem completamente os requisitos do projeto com custo mais baixo, já que a necessidade prevista é de no máximo 6 canais. Após avaliar o sistema CA1 nas aeronaves preliminares e testar o sistema de configuração do sistema CA2, optou-se pelo sistema CA2 por apresentar pequena diferença na facilidade de configuração do rádio transmissor. 4.2.1.2.Subsistema placa controladora

Para escolha da placa controladora é fundamental que o sistema seja de código aberto devido à complexidade de mixar duas aeronaves distintas, diante desse requisito foram pré-escolhidos 2 modelos do mesmo fabricante (3D Robotics) conforme o Quadro 5.

Quadro 5 - Comparativo entre as diferentes soluções para o subsistema placa controladora da aeronave híbrida.

Equipamento Imagem Descrição

Placa controladora Pixhawk 2 CB1 – Placa controladora com processador de 32bits

Placa controladora APM 2.8 CB2 – Placa controladora com processador de 8bits

A opção CB1 é um modelo Pixhawk 2 de 38g capaz de controlar aeronaves de asa fixa e multirotores, possui um processador de 32bits Cortex M4, 8 saídas PWM, giroscópio de 16 bits, acelerômetro, magnetômetro de 14 bits com 3 eixos, barômetro e entradas para dispositivos extras como GPS e sensores para telemetria em tempo real, seu valor é de aproximadamente $ 225.00

A opção CB2 é um modelo APM (Arduino Pilot Mega) de 38g capaz de controlar aeronaves de asa fixa e multirotores, possui um processador AtMega 2560 de 8 bits, giroscópio de 3 eixos, acelerômetro e barômetro, possui entradas para dispositivos extras como GPS, magnetômetro e sensores para telemetria em tempo real, seu valor é de aproximadamente $ 179,00.

Apesar do sistema CB1 apresentar vantagens em relação ao sistema CB2 o propósito principal da controladora é estabilizar e controlar dois sistemas diferentes (asa fixa e multirotor) e o sistema CB2 apresenta todos os recursos necessários para essa tarefa com valor mais baixo, sendo ele o escolhido para o subsistema placa controladora. 4.2.1.3.Subsistema programa de configuração da placa controladora

O programa de configuração trabalha em parceria com a placa controladora, ele é responsável pela configuração das funções a serem executadas, com base na placa controladora escolhida foram pré-selecionados dois programas conforme o Quadro 6.

Quadro 6 - Comparativo entre as diferentes soluções para o subsistema do programa de configuração da placa controladora da aeronave híbrida.

Equipamento Imagem Descrição

UgCS CC1 - Software de configuração

(código fechado)

Mission Planner CC2 - Software de configuração

A opção de sistema CC1 é o UgCS, software de configuração para veículos aéreos não tripulados de código fechado, permite configurar aeronaves multirotores e de asa fixa, planejar missões autônomas, sua interface é de fácil utilização, possui uma versão gratuita bem limitada e sua versão profissional tem custo de $ 2000,00.

A opção de sistema CC2 é o Mission Planner, software de configuração para veículos aéreos não tripulados de código aberto, capaz de configurar aeronaves multirotores, de asa fixa, entre outras, planejar missões autônomas, possui interface é de fácil utilização com configurações iniciais autoexplicativas e várias outras funções pré- programadas, cabendo ao programador apenas habilitar ou não as funções desejadas. Por ser de código aberto, sua atualização é constante e sua disponibilização é gratuita.

A opção escolhida foi o sistema CC2 devido à sua gratuidade e a disponibilidade de alterar as configurações pré-estabelecidas do programa.

4.2.1.4.Subsistema trem de pouso

Para o sistema de trem de pouso foram pré-escolhidos dois modelos distintos, o primeiro é utilizado em aeronaves multirotores e o segundo em aeronaves de asa fixa, conforme observamos no Quadro 7.

Quadro 7 - Comparativo entre as diferentes soluções para o subsistema de trem de pouso da aeronave híbrida.

Equipamento Imagem Descrição

Trem de pouso tipo esqui.

CD1 – trem de pouso fixo, sem opção de taxiamento no solo,

pouso e decolagem em movimento horizontal.

Trem de pouso triciclo.

CD2 – trem de pouso triciclo com opção de taxiamento no solo e pouso e decolagem em

O sistema CD1 mantém a aeronave apoiada em solo com uma distância segura, preservando o conjunto motopropulsor do multirotor. Esse sistema é muito resistente a impactos e de fácil fixação na estrutura da aeronave, porém não apresenta opção para taxiamento da aeronave em solo ou opção de pouso e decolagem em movimento horizontal.

O sistema CD2 mantem a aeronave apoiada com uma distância segura em relação ao solo do sistema motopropulsor do multirotor. Comparado ao sistema CD1 é menos resistente a impactos e de instalação mais complexa na estrutura da aeronave, porém apresenta opção de taxiamento da aeronave em solo e opção de pouso e decolagem em movimento horizontal.

O sistema escolhido foi o CD2, apesar de sua fixação mais complexa e de menor resistência a impactos, a disponibilidade de taxiamento em solo e opção de pouso e decolagem em movimento horizontal agregam mais funções a aeronave híbrida.