Testes com transição

Os testes com transição do voo vertical com multirotor para o voo horizontal com motor a combustão, foram executados externamente. Primeiramente o teste de distância para verificação de interferência do sistema de rádio controle foi repetido, também foram realizados testes de voo somente com o multirotor e o motor a combustão ligado, com objetivo de verificar a possibilidade de interferência da vibração do motor a combustão incidente nos sensores da placa controladora. Após verificar que a vibração do motor a combustão não afetou a estabilização da placa controladora, foi iniciado os procedimentos para o teste de voo com transição.

Foi executada a decolagem vertical com o multirotor com o fluxo do vento incidindo na frente da aeronave, o motor a combustão estava acionado e em regime de marcha lenta, após atingir aproximadamente 4m de altitude, iniciou-se a aceleração do motor a combustão dando início ao deslocamento horizontal. Com a aeronave desenvolvendo sustentação através da asa os motores do multirotor foram desacelerados gradativamente, os comandos de profundor e aileron atenderam positivamente.

Após executar um voo horizontal por aproximadamente 500m a aeronave executou uma manobra de giro no próprio eixo, levando a um pouso forçado, ocorrendo algumas avarias nos motores elétricos inferiores do multirotor. A sequência do voo pode ser observada na Figura 120.

Figura 120 - Sequência de voo com transição do multirotor para asa voadora.

Fonte: Próprio autor.

A Figura 121 ilustra os dados gerados pelo GPS, nele podemos observar em amarelo a decolagem vertical com multirotor, em verde a transição para o voo horizontal até a aeronave efetuar o giro no próprio eixo, em azul foi executada a tentativa de estabelecer novamente a sustentação através do multirotor, porém a aeronave não respondeu a tentativa, sendo possível somente executar um pouso forçado.

Figura 121 - Circuito do teste de voo da aeronave híbrida.

7. CONCLUSÕES

O objetivo principal desta dissertação foi desenvolver um VANT duplamente híbrido, com propulsão por motores elétricos e a combustão, e sustentação através da asa e do multirotor, capaz de decolar e pousar verticalmente através do multirotor e executar voo horizontal com sustentação através da asa, com o uso da propulsão do motor a combustão.

Após a revisão teórica, foram desenvolvidos dois projetos preliminares de VANTs, uma asa voadora e um multirotor com a finalidade de adquirir experiências na construção, configuração e pilotagem, e empregar a experiência adquirida na definição e desenvolvimento do projeto híbrido.

Desenvolver uma asa voadora, proporcionou adquirir experiências no processo de construção, um desses processos foi a aplicação da técnica de corte da espuma de poliestireno com fio aquecido guiado por um perfil de alumínio. Na configuração da placa controladora foi possível verificar a interação do software Mission Planner com a APM 2.8, em nenhum momento o software deixou de atender as necessidades de configurações por ser gratuito e de código aberto, muitas das configurações dispõem de explicações ilustradas, facilitando o processo. Com a aeronave completamente montada e configurada foram executados os testes de voo, foi possível observar o quanto o comportamento de uma asa voadora é instável, no entanto quando a função de estabilização da placa controladora foi acionada, a aeronave se comportou totalmente estável, não necessitando em nenhum momento que fossem feitas correções pelo piloto.

Desenvolver o multirotor tricóptero viabilizou o aprendizado de técnicas de construção da estrutura principal, conciliando tubos de alumínio e chapas de poliestireno, o que resultou em uma estrutura leve e resistente. Por conter mais itens eletrônicos embarcados que a asa voadora, necessitou-se de uma maior atenção quanto a sua distribuição, para que o centro de gravidade do multirotor não fosse alterado, esse tipo de acerto é muito importante, caso o centro de gravidade esteja alterado a placa controladora irá fazer a correção através dos motores, aumentando o consumo de energia e consequentemente diminuir a autonomia de tempo de voo. Com relação a configuração da placa controladora os processos são mais complexos se comparados com os da asa voadora, porém, mais uma vez o software atendeu a todas as necessidades, além de

disponibilizar uma função de checagem, sendo possível testar se todas as configurações estavam de acordo com o tipo de multirotor escolhido. Com o multirotor montado e configurado, foram executados os testes de voo, diferentemente da asa voadora, o multirotor voa a todo tempo com o modo de estabilização da placa controladora acionado, não foi necessário ao piloto efetuar correções de voo relacionadas a inclinação, porém os ventos incidentes, fazem o multirotor deslocar sua posição, sendo necessário ao piloto fazer correções a todo momento, uma opção disponibilizada pela placa controladora para que esse deslocamento seja corrigido automaticamente foi configurada, o acionamento da função foi disponibilizado através de uma chave seletora no transmissor do rádio controle. O teste de voo confirmou que a função impede que o multirotor se desloque com a incidência dos ventos, tornando o multorotor totalmente estabilizado.

Baseado nos dados colhidos e na experiência adquirida na configuração e construção das duas aeronaves preliminares, o projeto conceitual da aeronave híbrida foi definido com mais segurança e manteve os conceitos de um tricóptero e uma asa voadora. Conforme esperado, sua montagem apresentou dificuldades para que o centro de gravidade da asa voadora coincidisse com o do tricóptero, com a distribuição dos componentes foi possível estabelecer o centro de gravidade no local desejado. A configuração para a aeronave híbrida necessitou conciliar os controles das duas aeronaves preliminares e a opção escolhida foi utilizar duas placas controladoras, comandadas individualmente através do transmissor do rádio controle, os testes na bancada foram positivos, permitindo controlar cada sistema individualmente. Após a construção e configuração, deu-se início aos testes de voo da aeronave híbrida.

O primeiro teste de voo teve como objetivo verificar a capacidade do multirotor na decolagem e o comportamento da aeronave em voo com ventos incidentes na asa voadora. Para esse teste o motor a combustão não foi acionado, a decolagem ocorreu estabilizada e com aproximadamente 35% de aceleração, nos testes de comportamento com ventos, quando os mesmos incidiam no eixo longitudinal (x) em ambas as direções, ocorria variações de estabilidade que prontamente eram corrigidas pela placa controladora não necessitando da interferência do piloto, porém quando dos ventos incidiam no eixo lateral (y) a estabilidade era muito comprometida, necessitando por várias vezes que o piloto intervisse para efetuar correções. Após a retirada das aletas fixadas nas extremidades da asa, foi realizado mais um teste com o objetivo de analisar a incidência dos ventos no

eixo lateral (y), com a aeronave em voo verificou-se que poucas vezes foi necessário ao piloto intervir na estabilização, concluindo que as aletas laterais comprometem a estabilização quando os ventos incidem no eito lateral (y), assim o uso de aletas nas extremidades da asa foi descartado para a aeronave híbrida.

O segundo teste de voo teve como objetivo verificar se a vibração do motor a combustão causaria interferências nos sensores da placa controladora, comprometendo a estabilização do multirotor. A decolagem ocorreu da mesma forma do teste com o motor a combustão desligado, não se verificou nenhuma interferência durante o teste, concluindo que o sistema de amortecimento da base da placa controladora é capaz de eliminar as possíveis vibrações prejudiciais, geradas pelo motor a combustão.

O terceiro teste verificou a transição do voo vertical do multirotor para o voo horizontal com motor a combustão com a asa voadora, após a decolagem vertical com o multirotor iniciou-se a transição, o voo horizontal não necessitou de grandes correções do piloto, porém quando necessárias as superfícies de controle da asa voadora atuaram de forma eficiente. Após estabelecer o voo horizontal, por motivo desconhecido a aeronave executou um giro no eixo vertical (z) resultando em um pouso forçado e sofrendo algumas avarias, o uso de duas placas controladoras pode ser o motivo desse comportamento, porém uma análise mais aprofundada será proposta como pesquisa futura.

Com a execução dos testes, concluímos que o objetivo geral dessa pesquisa em avaliar a viabilidade do desenvolvimento de um VANT capaz de decolar e pousar verticalmente, parar no ar durante o voo, executar a transição para o voo horizontal com sustentação através da asa voadora com propulsão pelo motor a combustão aumentando sua autonomia de voo, foi alcançado com sucesso pois todos os parâmetros necessários para os voos de cada tipo de aeronave foram executados.