Análise comportamental de dutos no desempenho de propulsores destinados a drones e pequenos aeromodelos

Abstract

Por décadas os meios de locomoção aéreos fazem parte do cotidiano do ser humano. Desde a invenção dos compressores axiais e posterior aplicação em turbinas destinadas à grandes aeronaves muito se obteve em relação à estudos de dinâmica pneumática. No entanto, muito precisa ser estudado em novas áreas, como o promissor uso dos drones para diversas atividades. Tais aparatos possuem conjuntos de hélices responsáveis pela propulsão vertical, gerando assim zonas de diferentes pressões. Dessa forma, o objetivo do presente estudo é a análise do uso de dutos (bocais) para a melhor eficiência dos propulsores através de um levantamento experimental, modelagem e simulação. O levantamento experimental permite mensurar a força exercida pelo sistema hélice-bocal. Para a construção do sistema experimental algumas peças foram projetadas e imprimidas através de uma impressora 3D, incluindo a hélice e dutos em questão. São utilizados também na parte mecânica: uma guia linear, perfil de alumínio e um rolamento. Eletronicamente tem-se um controlador para motor brushless, um microcontrolador e uma fonte de tensão contínua. Por meio de um software de simulação numérica o sistema experimental foi modelado e a força de empuxo obtida. Foram comparados os resultados experimentais e simulados possibilitando a distinção de comportamento entre os modelos testados, sendo que o uso de dutos mostrou-se pouco eficiente para a aplicação desejada. Com tais informações, espera-se que a modelagem e construção de drones sejam otimizadas e que novas pesquisas sejam feitas no ramo aeroespacial.