A rápida expansão dos Veículos Aéreos Não-Tripulados (VANT) civis apresenta um desafio para as entidades reguladoras tornarem possível a inserção destes no espaço aéreo comum às demais aeronaves, e assim garantir a segurança de voo. Contudo, a integração dos VANT, em espaço aéreo comum às demais aeronaves, representa um desafio ainda não solucionado pelas autoridades aeronáuticas mundiais. O novo cenário exige estabelecimento de regras e técnicas de operação fortemente amparadas por soluções tecnológicas para a denominada função de "perceber e evitar" (Sense and Avoid). Esta Dissertação de Mestrado apresenta considerações sobre a integração de VANT em espaço aéreo não-segregado no Brasil, a partir da análise das regras já estabelecidas para as demais aeronaves. Aborda uma discussão sobre nível equivalente de segurança necessário para o uso do espaço aéreo por VANT, para então propor soluções. Aborda aspectos relacionados às Regras do Ar, aplicadas às aeronaves tripuladas, transportando-as para o cenário do VANT. As funcionalidades dos Sistemas de Navegação Aérea do Futuro (Future Air Navigation Systems - FANS) e o Programa CNS/ATM são descritos e considerados primordiais para a integração dos VANT em espaço aéreo não-segregado. Finalmente, efetua uma análise dos processos já estabelecidos para investigação e prevenção de acidentes aeronáuticos, recomendando que o SIPAER adote processos semelhantes para VANT.

Este trabalho contribui com a pesquisa na área de VANTs, tendo o objetivo de apresentar a identificação do sistema dinâmico do VANT Vector-P com dados de ensaio em voo e realizar um projeto de piloto automático utilizando o modelo identificado. Adicionalmente, um estudo sobre pilotos automáticos é apresentado com o objetivo de abordar e propor diferentes arquiteturas para futura implementação no sistema embarcado do Vector-P. Para realizar a identificação dos coeficientes aerodinâmicos da aeronave foi utilizado o método de estimação de parâmetros através do método do erro de saída, que consiste na minimização do erro quadrático médio da saída da planta real e do modelo identificado. A minimização da função custo foi realizada através da combinação do método de Levenberg-Marquardt com um método heurístico baseado em busca estocástica. As manobras realizadas na campanha de ensaio em voo são do tipo "multistep 3-2-1-1" e "doublet" com o objetivo de excitar os modos dinâmicos da aeronave na frequência de interesse. Um sistema de aquisição de dados embarcado foi implementado para colher as informações de ensaio em voo associadas ao movimento longitudinal da aeronave. A validação do modelo identificado foi realizada através da aplicação dos critérios Cramér-Rao Bonds, Goodness of Fit e o processo Proof-of-Match (POM) que caracteriza a capacidade de predição do modelo aplicado. No estudo de pilotos automáticos, a técnica de controle moderno baseado no Regulador Linear Quadrático (LQR) foi empregada para projetar os ganhos das malhas de controle. Um estudo do autopiloto MP2028g desenvolvido pela empresa MicroPilot foi realizado visando testá-lo no sistema embarcado do Vector-P. Os principais resultados e estudos apresentados neste trabalho são: obter do modelo dinâmico longitudinal confiável do Vector-P, apresentar os ganhos projetados para uma arquitetura de piloto automático, e testar sistemas embarcados em campanha de voo.

Neste trabalho são comparadas as caraterísticas aeroelásticas do Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) Vector-P com as caraterísticas aeroelástica identificadas a partir de um ensaio em voo. Para a análise aeroelástica numérica foi determinada previamente a informação modal da aeronave por meio de um ensaio experimental de vibração em solo (GVT). Foi estimada a variação das frequências e do amortecimento aeroelástico em função da velocidade do escoamento. São examinados os efeitos da variação de altitude, da representação aerodinâmica da fuselagem, e da sensibilidade frente alguns modos estruturais, nas caraterísticas de flutter. Baseado no GVT foi planejado um ensaio em voo, onde foram coletas respostas de aceleração em vários pontos da aeronave. Foi aplicada a metodologia de Análise Modal Operacional (OMA), usando a técnica de decomposição no domínio da frequência (FDD). Esta técnica está fundamentada na decomposição em valores singulares (SVD) das densidades espectrais de potência dos sinais de saída do sistema. Tanto no tratamento numérico como no experimental observou-se que não existem instabilidades aeroelásticas no envelope de voo do Vector-P. Os resultados mostram que possível usar apenas os parâmetros modais experimentais para estimar as caraterísticas aeroelásticas numericamente, desde que estes parâmetros sejam bem descritos. Também mostram que é possível utilizar a técnica FDD para identificar a evolução dos parâmetros dinâmicos em voo.

A operação de veículos aéreos tripulados e não tripulados, sobre áreas povoadas e dentro de espaços aéreos não segregados, impõe a necessidade de voo coordenado entre os veículos e com o controle de tráfego aéreo. No caso de uma eventual perda de comunicação com o controle de tráfego no solo, ou a falta de contato visual com outra aeronave, o operador deve prover autonomamente separação segura e evitar a colisão. Embora este procedimento seja normalmente usado por pilotos de aeronaves tripuladas, os veículos aéreos não tripulados atualmente não são capazes de ver ou detectar e evitar outro conflito com outras aeronaves. Assim, este trabalho apresenta um novo método para proporcionar o guiamento tridimensional, de modo a realizar, de forma autônoma, a prevenção de colisão e também para restaurar a separação segura e adequada, sem algoritmos recursivos de otimização em tempo real. O método proposto é analisado através de vários possíveis cenários de encontro, mostrando um desempenho adequado com pouca carga computacional.

O objetivo da presente dissertação é desenvolver um programa para cálculo expedito de tensões e propriedades geométricas de seções transversais de VANT - Veículo Aéreo não Tripulado. O trabalho expõe a fundamentação teórica que serviu de base para os cálculos, as hipóteses utilizadas, e apresenta o software juntamente com o modo de utilizá-lo. São apresentados quatro estudos de caso em que são determinados o centro de gravidade, os momentos de inércia, o centro de esforço cortante, as tensões normais e cisalhantes de modelos de caixas de torção e fuselagem, juntamente com uma análise das tensões e determinação de Margem de Segurança para o escoamento através do critério de Von Mises. Comparando os resultados fornecidos pelos estudos de caso com os dados obtidos por métodos analíticos ou disponíveis na literatura, conclui-se que o software apresentado representa uma ferramenta adequada para o dimensionamento e análise das tensões atuantes em uma estrutura de VANT.

Automação de veículos é uma ciência que vem crescendo nos últimos anos, ganhando espaço no setor militar e, principalmente, nas áreas de monitoramento e segurança, tanto pessoal quanto governamental.Este trabalho desenvolveu um sistema de navegação e determinação de atitude inercial para aeronaves não tripuladas, baseado em sensores de baixo custo. Utilizaram-se acelerômetros, girômetros e magnetômetros para inicializar e determinar a atitude da aeronave durante o voo, definida pelos três ângulos de Euler, ?, ?, ?; e computada através da matriz de rotação DCM. Foram incluídos sensores para posicionamento via GPS e de informações atmosféricas de altitude-pressão e velocidade em relação ao ar. Para que seja possível extrair o máximo de precisão utilizando sensores de baixo custo, foi estudado o processo de calibração de cada sensor, sendo que parâmetros de correção foram calculados individualmente para cada sensor, em vez de utilizar-se dos parâmetros típicos fornecidos pelos fabricantes. Foi feito um voo de teste com o sistema de navegação embarcado em um aeromodelo, e os valores de cada variável puderam ser comparadas com as demais para que, efetuando-se o cruzamento de informações, se verificasse a correta execução do sistema implementado.

Este trabalho propõe o desenvolvimento de uma Estação de Controle em Solo para o Pegasus AutoPilot (Piloto automático para aeronaves não tripuladas de pequeno porte), com uma arquitetura contendo dois links de comunicação entre a aeronave e o solo. Foram criados ainda protocolos de comunicação para recepção e envio de dados entre os dois pontos de comunicação do sistema a ECS e o VANT. O desenvolvimento da Estação de Controle em Solo foi feito em LabVIEW, uma ferramenta baseada no fluxo de dados. Foi desenvolvida também uma plataforma SIL para teste e simulação da ECS e treinamento de operadores, esta é composta pela própria ECS, pelo simulador de voo X-Plane e ainda por um software que foi desenvolvido para fazer interface entre os dados seriais da ECS e o protocolo UDP do X-Plane. São apresentados os resultados obtidos em testes de SIL do sistema, teste em campo da capacidade dos links de comunicação e ainda os resultados obtidos de um ensaio em voo do sistema completo embarcado em aeromodelo Cesnna 182 com 1,6 metros de envergadura.

O presente trabalho tem como objetivo o projeto preliminar da fuselagem e trem de pouso de um Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) em desenvolvimento pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Com base em dados fornecidos pelas equipes de projeto do ITA, foi elaborada uma fuselagem não convencional de estrutura formada por tubos de fibra de carbono unidos por juntas de alumínio. Além da fuselagem, foi realizado o projeto do trem de pouso em alumínio. As concepções da fuselagem e do trem foram submetidas a uma análise estrutural com o objetivo da obtenção de um pré-dimensionamento de seus componentes mais relevantes. Esse dimensionamento foi baseado em um cálculo de cargas em que os dados foram fornecidos pela equipe de mecânica do vôo.

Este trabalho apresenta um estudo das normas aplicadas à certificação de veículos aéreos não tripulados ao redor do mundo e apresenta uma proposta de regulação aplicável ao Brasil. O estudo apresenta as especificações de uma aeronave não tripulada projetada para inspeção de linhas aéreas de transmissão, já que a proposta de regulação apresentada é voltada para aeronaves deste porte. É apresentado um resumo sobre o funcionamento da regulação para aeronaves tripuladas. São apresentadas as regulações de VANT existentes nos EUA, Suécia, Japão, África do Sul, Reino Unido e Austrália. Considerações sobre as limitações para o crescimento do setor são apresentadas junto a comentários sobre futuras tendências. Ao final, é apresentada a proposta de regulação para aeronaves não tripuladas de pequeno porte. Dentre as limitações destaca-se o peso máximo de decolagem obrigatoriamente menor que 150 kg e autorização para voo apenas em espaço aéreo não controlado.

É proposta uma arquitetura para ensaios de sistemas de controle e guiamento de aeronaves não tripuladas em ambiente real de voo, tendo como requisitos básicos a implementação com custo baixo e a operação segura. A plataforma implementada a partir da proposta apresenta capacidade de guiamento e controle autônomos para navegação em rotas pré-determinadas, estabilização automática de atitude, e armazenamento de dados de voo. A proposta se baseia no conceito de RIG Aviônico, tradicionalmente utilizado para a realização de ensaios em solo para certificação de sistemas aviônicos de aeronaves tripuladas. O conceito é expandido para um "RIG Voador", que tem como objetivo principal a determinação do comportamento de sistemas de guiamento e controle embarcados, em situações de voo real e em situações limite. As alternativas para a utilização de componentes off-the-shelf de baixo custo existentes no mercado são identificadas, objetivando a implementação da proposta. São detalhadas as etapas de desenvolvimento do sistema de navegação e controle, bem como sua integração na aeronave utilizada como plataforma para implementação do exemplo de aplicação. Os ajustes nos sistemas de guiamento e controle foram realizados com a utilização do método de Ziegler-Nichols. A capacidade de integração de um sistema de guiamento e controle secundário foi testada através do uso de um sistema de rádio-controle independente. Os resultados obtidos mostram que o conceito de "RIG Voador" pode ser usado para a avaliação de componentes, e de sistemas de guiamento e controle a serem embarcados em VANTs.