A Engenharia Mecânica nos Transportes Aéreos Drones - Veículos Aéreos Não Tripulados Supervisor(es): Professora Ana Reis e Engenheiro João Duarte Monitor(es): Ana Dulce e Luís Faria Joana Manuel Polónia Miranda up201403669 João Luís Alves Prata up201403679 João Miguel Paupério up201406438 José Neves das Neves up201406301 José Pedro Pereira up201406302 José Ricardo Neves up201406303 Turma 1M03; Equipa 1M3_03 Ano letivo: 2014/2015 Unidade Curricular: Projeto Feup Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica
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A Engenharia Mecânica nos Transportes
AéreosDrones - Veículos Aéreos Não Tripulados
Supervisor(es): Professora Ana Reis e Engenheiro João Duarte
Monitor(es): Ana Dulce e Luís Faria
Joana Manuel Polónia Miranda up201403669
João Luís Alves Prata up201403679
João Miguel Paupério up201406438
José Neves das Neves up201406301
José Pedro Pereira up201406302
José Ricardo Neves up201406303
Turma 1M03; Equipa 1M3_03 Ano letivo: 2014/2015
Unidade Curricular: Projeto Feup
Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica
Conteúdos
• Contextualização Histórica
• O que é um drone? (dois tipos de drone)
• Constituição do drone
• Requisitos básicos a cumprir por um drone
• Autonomia
• Materiais
i. Compósitos
ii. Processos de fabrico
• Sistema de posicionamento e navegação
• Sistema de propulsão
• Prós e contras
• Conclusão
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Contextualização Histórica
Em 1849 (guerra entre a Áustria e Itália), os
balões sem piloto (na imagem) possuíam
bombas que era lançadas no solo italiano.
(1917)Governo Americano
cria bombas voadoras.(1959-1964)
Desenvolvimento do
primeiro drone pelas
forças aéras norte
americanas.
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O que é um drone?
● Veículo aéreo não tripulado, que tanto pode ser
comandado por pilotos numa estação, como seguir um
programa pré-definido, de forma autónoma.
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Dois tipos de drones:
● Semelhantes
a helicópteros● Semelhantes
a aviões
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Constituição do drone
1- Controladores de velocidade
eletrónicos (ESC)
2- Hélices
3- Baterias
4- Motores
5- Main board
6- Peças constituintes do frame
7- Placa de distribuição
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Requisitos básicos a cumprir por um drone:
1. Ser leve
2. Rápido
3. Silencioso
4. Baixo custo de manutenção e produção
5. Possuir bastante autonomia
6. Resistente a quedas e a condições atmosféricas
desfavoráveis
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Autonomia
Baterias possíveis para Drones
Bateria de Níquel- Cádmio Bateria de iões de Lítio Bateria de Chumbo Ácido
+Resistentes a variação de
temperatura
+Pouco tempo de recarga
-Possibilidade de viciação
-Muito pesada
-Volume elevado
-Manutenção constante
-Custo elevado
+Pouco tempo de recarga
+Não se vicia
+Leve
+Baixo custo de Manutenção
+Pouco volume
-Custo elevado (o maior dos três)
+Preço reduzido (menor das três)
-Sensível a variações de
temperatura
-Elevado tempo de recarga
-Muito pesadas
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Materiais
CompósitosDe:
● Fibra de Carbono
● Fibra de Vidro
Metais
● Densidade dos materiais
● Resistência mecânica
● Elasticidade
● Custos de produção
● Facilidade de manutenção
(Frame)(Motor)
Características dos materiais a ter
em conta:
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O que são compósitos?
• Compósitos são materiais resultantes da
combinação de dois materiais de diferentes
naturezas que se completam e originam
uma material homogéneo onde as
caraterísticas globais superam as dos
constituintes.
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Processo de fabrico dos compósitos
Infusão em vácuo Pultrusão
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Sistema de propulsão
Drones semelhantes a helicópteros Drones semelhantes a aviões
As hélices funcionam como um propulsor,
impulsionando o ar para baixo, o que provoca uma
diferença de pressão entre a parte superior e
inferior da hélice, permitindo o drone subir.
O motor origina uma força que impulsiona o drone
para a frente. As asas permitem que o ar passe
com menor pressão no topo da asa, criando uma
força de sustentação ascendente.
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Sistema de Posicionamento e Navegação
Navegação InercialRádio
Posicionamento
Sistema Por
Satélite
Sistema por
Segmento
terrestre
GPS;
GALILEO;
GLONASS.
ADF;
VOR;
DME.
Sabendo a posição inicial do drone este sistema de
navegação utiliza o conhecimento da aceleração do
drone para calcular a sua velocidade através da
integração matemática.
Além disso, também é necessário saber a direção que
o drone toma. Assim, é possível obter a localização do
