Výkonové možnosti VTOL bezpilotních prostředků
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato bakalářská práce popisuje a vyhodnocuje výkonnosti bezpilotních leteckých prostředků se svislým vzletem a přistáním pro transport nákladu. První část práce popisuje problém v oblasti transportu nákladu a současně nastiňuje možné řešení tohoto problému pomocí bezpilotního leteckého prostředku. Dále je definována mise, kterou bezpilotní prostředek musí splnit, a podle této mise specifikuje výkonnostní požadavky na bezpilotní prostředek. V této části je rovněž krátce zmíněna problematika legislativy provozování dronů v Evropské Unii. Druhá část této práce se zabývá analýzami, pomocí kterých jsou posouzeny výkonnostní požadavky a odhad potřebného výkonu bezpilotního letadla pro splnění požadované mise. První analýza je založená na datech o letových výkonech existujících bezpilotních i pilotních letadlech. Druhá analýza se zabývá vztahem mezi výkonem a celkovou plochou vrtulí. Další analýza se zabývá vztahem mezi maximální vzletovou hmotností a celkovou plochou vrtulí. Na závěr je prověřen vliv různých konfigurací letadla se svislým vzletem a přistáním na potřebný výkon a celkovou plochu vrtulí. Třetí část této práce je zpracován prvotní konfigurační návrh bezpilotního prostředku se svislým vzletem a přistáním, s tandemovým uspořádáním otáčivých křídel osazených pohonnými jednotkami. Nejprve je pro tuto konfiguraci vybrán počet vrtulí a jejich průměr a také odhadnut potřebný výkon. Poté je popsán prvotní návrh hybridní pohonné soustavy. Následně je provedena hmotnostní analýza prvotního konfiguračního návrhu bezpilotního prostředku s hybridním pohonem. Na závěr po zhodnocení výsledků všech analýz, je prezentován výkres hrubého konfiguračního návrhu bezpilotního prostředku.
This bachelor’s thesis describes and evaluates performance of vertical take-off and landing unmanned aerial vehicles (UAV) for a cargo transportation use case. The first part of the thesis describes a real-word problem with cargo transportation and how the problem could be solved using an unmanned aerial vehicle. The mission which an unmanned aerial vehicle would have to undertake is also described and performance requirements are specified based on this mission. The second part of the thesis focuses on analyses which evaluate the performance requirements and estimates the power required for an UAV which could fulfill the use case mission. The first analysis is based on performance data of both existing unmanned and manned aircraft. The second analysis focuses on finding a relationship between power and total propeller area. Next, a relationship between maximum take-off weight and total area of propellers is considered. And finally, different configurations types of vertical take-off and landing aircraft, their required power, and their total propeller area are compared. In the third part of the thesis, a tandem tilt-wing configuration, which is chosen as concept design for this use case, is evaluated. Firstly, the number of propellers and their diameter is chosen for this configuration and the power required is estimated. Secondly, the initial configuration design of the hybrid propulsion system is selected. And next a mass analysis of the initial aircraft design is performed and evaluated for feasibility. And finally taking into consideration the results of all of these analyses, a rough concept design drawing capable of fulfilling the use case mission is presented.
This bachelor’s thesis describes and evaluates performance of vertical take-off and landing unmanned aerial vehicles (UAV) for a cargo transportation use case. The first part of the thesis describes a real-word problem with cargo transportation and how the problem could be solved using an unmanned aerial vehicle. The mission which an unmanned aerial vehicle would have to undertake is also described and performance requirements are specified based on this mission. The second part of the thesis focuses on analyses which evaluate the performance requirements and estimates the power required for an UAV which could fulfill the use case mission. The first analysis is based on performance data of both existing unmanned and manned aircraft. The second analysis focuses on finding a relationship between power and total propeller area. Next, a relationship between maximum take-off weight and total area of propellers is considered. And finally, different configurations types of vertical take-off and landing aircraft, their required power, and their total propeller area are compared. In the third part of the thesis, a tandem tilt-wing configuration, which is chosen as concept design for this use case, is evaluated. Firstly, the number of propellers and their diameter is chosen for this configuration and the power required is estimated. Secondly, the initial configuration design of the hybrid propulsion system is selected. And next a mass analysis of the initial aircraft design is performed and evaluated for feasibility. And finally taking into consideration the results of all of these analyses, a rough concept design drawing capable of fulfilling the use case mission is presented.
Description
Keywords
Bezpilotní letecký prostředek, UAV, dron, svislý vzlet a přistání, VTOL, potřebný výkon, maximální vzletová hmotnost, celková plocha vrtulí, výkon, otočné křídlo, přeprava nákladu., Unmanned Aerial Vehicle, UAV, drone, vertical take-off and landing, VTOL, power required, maximum take-off weight, total propeller area, performance, tilt-wing, cargo transportation.
Citation
BARTLOVÁ, T. Výkonové možnosti VTOL bezpilotních prostředků [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2019.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Základy strojního inženýrství
Comittee
doc. Ing. Jaroslav Juračka, Ph.D. (předseda)
Ing. Robert Popela, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Josef Klement, CSc. (člen)
Ing. Petr Augustin, Ph.D. (člen)
Ing. Miroslav Šplíchal, Ph.D. (člen)
Ing. Rostislav Koštial, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Chlebek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Vladimír Daněk, CSc. (člen)
Date of acceptance
2019-06-11
Defence
Bakalářka přednesla svoji bakalářskou práci.
Byly přečten posudek vedoucího práce a posudek oponenta.
Bakalářka zodpověděla dotaz oponenta.
Dotaz, proč byly letové výkony velmi zjednodušeny. Nejednalo se o předmět práce.
Dotaz pana Klementa.
Dotaz na malý rozhod podvozku. Podvozek určen pouze pro nouzové přistání.
Dotaz na zkratky. Bakalářka zodpověděla správně.
Dotaz na využití potenciálu elektromotoru v hybridním uspořádání. Bakalářka zodpověděla správně.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení