DRONES DECOLE UMA NOVA CARREIRA

DRONES DECOLE UMA NOVA CARREIRA

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA FLYWARE | ALFAMIDIA

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA SUMÁRIO CONTENTS Sumário ........................................................................................................................................................ 1 Módulo 1: Introdução................................................................................................................................... 7 OBJETIVO deste curso............................................................................................................................... 7 Breve histórico .......................................................................................................................................... 7 Drones Militares ................................................................................................................................... 7 Drones Civis .......................................................................................................................................... 8 Conceitos e Nomenclaturas ...................................................................................................................... 9 Módulo 2: Legislação sobre o uso de drones no Brasil .............................................................................. 11 ANATEL ................................................................................................................................................... 11 ANAC - proposta de regulamentação (RESUMO) ................................................................................... 11 DECEA – ICA 100-40 (RESUMO) .............................................................................................................. 13 FISCALIZAÇÃO E NORMAS EM VIGOR ..................................................................................................... 13 Módulo 3: Fundamentos ............................................................................................................................ 15 Diferença entre VANTS e brinquedos ..................................................................................................... 15 Propósito e espectativas a serem atendidas ...................................................................................... 15 Fabricantes ......................................................................................................................................... 16 Peças de reposição e possibilidade de manutenção .......................................................................... 24 VARIAÇÕES de Drones: Asa Fixa e Multirotores ..................................................................................... 24 Asa Fixa ............................................................................................................................................... 24 Asa Rotativa (multirotor) .................................................................................................................... 27 HÍBRIDOS ............................................................................................................................................ 31 Fundamentos de Sustentação e estabilidade ......................................................................................... 32 Estabilidade ........................................................................................................................................ 32 Sustentação ........................................................................................................................................ 33 Arrasto ................................................................................................................................................ 34 Cuidados ao manusear um drone .......................................................................................................... 36 Danos a superfícies móveis ................................................................................................................ 36 Danos a estruturas ............................................................................................................................. 36 Acidentes com rotores ....................................................................................................................... 36 Módulo 4: Arquitetura de um VANT de asas fixas ..................................................................................... 37 VISÃO GERAL .......................................................................................................................................... 37 FUSELAGEM ............................................................................................................................................ 37 ASA ......................................................................................................................................................... 37

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA

1

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA Ângulo de Ataque ............................................................................................................................... 37 Envergadura ....................................................................................................................................... 38 Bordo de ataque ................................................................................................................................. 38 Bordo de fuga ..................................................................................................................................... 39 Corda .................................................................................................................................................. 39 Área alar ............................................................................................................................................. 40 Carga alar ............................................................................................................................................ 40 Perfil alar ............................................................................................................................................ 41 ESTABILIZADOR VERTICAL TRASEIRO...................................................................................................... 42 ESTABILIZADOR HORIZONTAL TRASEIRO ................................................................................................ 43 SUPERFÍCIES DE COMANDO ................................................................................................................... 44 Ailerons ............................................................................................................................................... 44 Leme ................................................................................................................................................... 44 Profundores ........................................................................................................................................ 45 Flap’s................................................................................................................................................... 45 Flaperon.............................................................................................................................................. 46 Elevon ................................................................................................................................................. 46 SERVOS ................................................................................................................................................... 47 LINKAGENS ............................................................................................................................................. 48 HÉLICE ..................................................................................................................................................... 49 Diâmetro e passo ................................................................................................................................ 49 Materiais ............................................................................................................................................. 50 MOTOR ................................................................................................................................................... 50 Combustão interna ............................................................................................................................. 50 Turbina ............................................................................................................................................... 51 Brushed .............................................................................................................................................. 52 CORELESS ............................................................................................................................................ 52 Brushless............................................................................................................................................. 53 BEC.......................................................................................................................................................... 58 O que é? ............................................................................................................................................. 58 Conexão .............................................................................................................................................. 59 ESC .......................................................................................................................................................... 59 O que é? ............................................................................................................................................. 59 Firmware ............................................................................................................................................ 60 Conexão .............................................................................................................................................. 61 CONTROLADORA DE VÔO ....................................................................................................................... 61 DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA

2

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA O que é? ............................................................................................................................................. 61 Firmware ............................................................................................................................................ 61 Tipos e Modelos ................................................................................................................................. 61 Módulo 5: Arquitetura de um RPA de asas rotativas ................................................................................. 65 VISÃO GERAL .......................................................................................................................................... 65 FRAME .................................................................................................................................................... 66 O que é? ............................................................................................................................................. 66 TRENS DE POUSO.................................................................................................................................... 66 HÉLICES ................................................................................................................................................... 67 MOTORES ............................................................................................................................................... 69 ESC’S ....................................................................................................................................................... 70 CIRCUITO DISTRIBUIDOR DE CARGA ....................................................................................................... 70 CONTROLADORA DE VÔO ....................................................................................................................... 71 Tipos e Modelos ................................................................................................................................. 71 Diagrama básico de um RPA de asas rotativas ....................................................................................... 74 Módulo 6: Equipamento básico de solo ..................................................................................................... 75 Rádio Controle / Transmissor ................................................................................................................. 75 Transmissão ........................................................................................................................................ 75 ALCANCE ............................................................................................................................................. 75 Comandos básicos .............................................................................................................................. 79 Canais configuráveis ........................................................................................................................... 79 MIXAGEM ........................................................................................................................................... 79 EXPONENCIAL ..................................................................................................................................... 79 DUAL RATE .......................................................................................................................................... 79 Fabricantes ......................................................................................................................................... 79 Módulo 7: Demais Componentes ............................................................................................................... 85 SISTEMA FPV........................................................................................................................................... 85 Câmeras .............................................................................................................................................. 85 Transmissor de vídeo (vTX) ................................................................................................................ 90 Receptor de vídeo (vRX) ..................................................................................................................... 96 Antenas............................................................................................................................................... 96 Diversity ............................................................................................................................................ 100 Monitores ......................................................................................................................................... 101 Goggles ............................................................................................................................................. 102 Tracker de antena ............................................................................................................................. 104 TELEMETRIA .......................................................................................................................................... 104 DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA

3

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA OSD ....................................................................................................................................................... 105 GPS ....................................................................................................................................................... 105 GIMBAL ................................................................................................................................................. 106 CARGA ÚTIL ESPECÍFICA ou PAYLOAD .................................................................................................. 106 Módulo 8: Baterias (VÍDEO)...................................................................................................................... 107 Conceitos básicos de eletricidade ........................................................................................................ 107 Tipos de baterias .................................................................................................................................. 107 Baterias de Chumbo ......................................................................................................................... 107 Níquel-cádmio (NiCd) ....................................................................................................................... 108 Níquel Metal Hidreto (NiMH) ........................................................................................................... 108 Íons de lítio (Li-Ion) ........................................................................................................................... 108 Polímero de Lítio .............................................................................................................................. 109 Estrutura de uma bateria de LiPo ......................................................................................................... 109 Células .............................................................................................................................................. 109 Tensão nominal e tensão máxima e tensão mínima ........................................................................ 109 Taxa de carga (C) .............................................................................................................................. 110 Taxa de descarga (C) ......................................................................................................................... 110 Riscos oferecidos pelas baterias de LiPo .......................................................................................... 111 Carregadores inteligentes ................................................................................................................ 111 Carregando sua bateria .................................................................................................................... 113 Balanceando sua bateria .................................................................................................................. 113 Armazenando sua bateria (storage) ................................................................................................. 113 Recomendações ............................................................................................................................... 114 Módulo 9: Manutenção de um RPA ......................................................................................................... 115 Manutenção Preventiva ....................................................................................................................... 115 Manutenção Preditiva .......................................................................................................................... 115 Manutenção Corretiva.......................................................................................................................... 115 Módulo 10: Mercado de trabalho ............................................................................................................ 116 Cenário do Mercado ............................................................................................................................. 116 Mercados .............................................................................................................................................. 116 Publicidade e marketing ............................................................................................................... 116

Inspeções técnicas ............................................................................................................................ 118 Agronegócio ..................................................................................................................................... 119 Geotecnologias ................................................................................................................................. 120 Construção civil ................................................................................................................................ 121 Eventos ............................................................................................................................................. 122 DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA

4

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA Meio Ambiente ................................................................................................................................. 123 Segurança ......................................................................................................................................... 124 Municípios ........................................................................................................................................ 125 Treinamento e consultoria ............................................................................................................... 126 Manutenção ..................................................................................................................................... 127 Módulo 11: ESCOLHA E AQUISIÇÃO DE UM RPA ...................................................................................... 128 OPÇÕES DE COMPRA ............................................................................................................................ 128 DIY .................................................................................................................................................... 128 ARF.................................................................................................................................................... 130 RTF .................................................................................................................................................... 131 BNF ................................................................................................................................................... 131 IMPORTAÇÃO, RISCOS E TRIBUTAÇÃO ................................................................................................. 132 Formas de envio ............................................................................................................................... 132 PERGUNTAS E RESPOSTAS ................................................................................................................ 135 Fiscalização aduaneira ...................................................................................................................... 136 LOJAS ONLINE X SEGURANÇA ............................................................................................................... 136 Lojas conhecidas ............................................................................................................................... 136 Formas de pagamento ...................................................................................................................... 136 Mercado Livre ................................................................................................................................... 136 REVENDAS FÍSICAS ................................................................................................................................ 137 Módulo 12: Pilotagem teórica .................................................................................................................. 137 Drone tem frente? ................................................................................................................................ 137 CONTROLES BÁSICOS ............................................................................................................................ 137 ARMAR / DESARMAR ........................................................................................................................ 137 ROLL / AILERON ................................................................................................................................ 138 PITCH / PROFUNDOR ........................................................................................................................ 138 YAW / LEME ...................................................................................................................................... 139 THROTTLE / ACELERADOR ................................................................................................................ 139 MOVIMENTOS BÁSICOS DE UM VANT DE ASA FIXA ............................................................................. 141 Decolagem ........................................................................................................................................ 141 Vôo Nivelado .................................................................................................................................... 141 Curvas ............................................................................................................................................... 141 Pouso ................................................................................................................................................ 141 MOVIMENTOS BÁSICOS DE UM RPA DE ASAS ROTATIVAS .................................................................. 141 Decolagem (THROTTLE) .................................................................................................................... 142 Hover (THROTTLE) ............................................................................................................................ 142 DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA

5

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA Pouso (THROTTLE) ............................................................................................................................ 142 Deslocamento adiante (pitch) .......................................................................................................... 143 Deslocamento atrás (pitch) .............................................................................................................. 143 Deslocamento lateral (roll) ............................................................................................................... 143 Giro no próprio eixo (yaw) ............................................................................................................... 144 MODOS DE VÔO ................................................................................................................................... 144 O QUE SÃO?...................................................................................................................................... 144 Tipos ................................................................................................................................................. 144 Segurança de voo ................................................................................................................................. 147 Checklist de Voo ............................................................................................................................... 147 Fail-Safe ............................................................................................................................................ 147 FATORES DE Riscos ............................................................................................................................... 150 Excesso de confiança e falta de experiência .................................................................................... 150 Falha eletrônica ou estrutural do RPA .............................................................................................. 150 Desorientação .................................................................................................................................. 150 Flyaway ............................................................................................................................................. 151 Fenômenos Metereológicos ............................................................................................................. 151 Módulo 13: Simulador .............................................................................................................................. 153 BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................................................... 154


6

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA MÓDULO 1: INTRODUÇÃ O OBJETIVO DESTE CURSO Da mesma forma que em qualquer outra área técnica o mercado de drones demanda um amplo leque de conhecimentos que devem ser dominados e trabalhados no dia a dia, e devido à grande diversidade encontrada atualmente tanto no que diz respeito à quantidade de fabricantes e variações de equipamentos, quanto à empregabilidade de tais tecnologias no mercado de trabalho, buscamos desenvolver um curso que tem por objetivo familiarizar o aluno com os conceitos relacionados à tecnologia “drone”, de modo que após a conclusão, o mesmo estará apto a utilizar seu senso crítico frente às oportunidades oferecidas, bem como buscar especializações e aprimorar seus conhecimentos com foco em suas áreas de interesse.

https://www.youtube.com/watch?v=yy-bYvi8ORs

BREVE HISTÓRICO DRONES MILITARES Em 1991, a primeira aeronave não tripulada da marinha americana realizou cerca de 300 missões de reconhecimento, durante as operações militares na Guerra do Golfo, na operação Desert Storm, e novamente em 2006 na operação Desert Shield, abrindo o caminho para o desenvolvimento e pesquisa dos VANT's.


7

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA DRONES CIVIS Os primeiros quadrirotores a serem fabricados foram para entusiastas de aeromodelos, sendo o Draganflyer III, ilustrado na figura abaixo, considerado um modelo clássico, que devido a sua performance extraordinária foi definido para servir de plataforma de testes em Stanford e no MIT.

Posteriormente, alguns grupos de pesquisadores optaram por construir seus próprios quadrirotores, os modelos X-4 Flyer da Universidade Nacional Australiana, o quadcopter da Universidade do Estado da Pensilvânia, o Mesicopter da Universidade de Stanford e o OS4 do Instituto Federal de Tecnologia da Suíça, modelos ilustrados na figura abaixo.


8

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA Os UAV’s citados anteriormente utilizavam um motor CC (corrente contínua) para movimentar os rotores. Um dos problemas dessa configuração á a necessidade do acoplamento de um redutor no motor, sendo as engrenagens uma fonte de vibrações que causavam erros de medição pelo acelerômetro. Muitos dos projetos de quadrirotores atuais utilizam o motor brushless acionado por um ESC (Electronic Speed Controller), removendo o problema do redutor. Esta não é a única face da história dos drones civis, visto que o aeromodelismo, que é considerado um esporte-ciência, coexistiu com as iniciativas do meio acadêmico, então são várias as referências a quem poderia ter sido o inventor dos primeiros drones.

CONCEITOS E NOMENCLATURAS Drone é um termo genérico que designa toda uma série de veículos não tripulados, e embora o foco deste cursa sejam os veículos aéreos o termo não se restringe a eles, uma vez que existem também drones terrestres e aquáticos. Os conceitos quanto a hardware e software são bastante semelhantes, cabendo no entanto adaptações inerentes ao meio para o qual o equipamento foi projetado.

Aeromodelo: aeronave não tripulada com finalidade de recreação. Aeronave: Qualquer aparelho que possa sustentar-se na atmosfera a partir de reações do ar que não sejam as reações do ar contra a superfície da terra; Aeronave Autônoma: aeronave não tripulada em que não existe a possibilidade de intervenção do piloto no decorrer do voo. A aeronave realiza o voo com o uso de sistema computacionais autônomos. As aeronaves autonômas não são autorizadas a voar no Brasil;


9

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA Aeronave Não Tripulada: significa toda aeronave que se pretenda operar sem piloto a bordo. O termo Aeronave Não Tripulada abrange as aeronaves remotamente pilotadas (RPA), as aeronaves autonômas e os aeromodelos. Aeronave Remotamente Pilotada (Remotely-Piloted Aircraft – RPA) : a aeronave não tripulada pilotada a partir de uma estação de pilotagem remota. Alcance Visual (LOS ou Line of Sight) : Distância máxima em que um objeto pode ser visto sem o auxílio de lentes (excetuando-se lentes corretivas) Área Confinada: Interior de prédios e construções fechadas, mesmo que parcialmente, incluindo ginásios, estádios e arenas a céu aberto (até o limite vertical da sua estrutura lateral) Áreas distantes de terceiros: área determinada pelo operador, que não submete a risco pessoas não envolvidas e não anuentes que estão em solo. Em nenhuma hipótese a distância horizontal do VANT ou do aeromodelo poderá ser inferior a 30 metros horizontais dessas pessoas. Esse limite não precisa ser observado caso haja uma barreira mecânica suficientemente forte para proteção de terceiros. DRONE: termo popularmente utilizado para designar aeronaves não tripuladas, aeromodelos, aeronaves remotamente pilotadas. FPV: First Person View , ou Visão em primeira pessoa. Refere-se à visão que se tem ao utilizar-se óculos especiais com telas LCD que reproduzem em tempo real as imagens gravadas por uma câmera a bordo do drone. NOTAM : aviso que contém informação relativa ao estabelecimento, condição ou modificação de qualquer instalação aeronáutica, serviço, procedimento ou perigo. Um NOTAM tem por finalidade divulgar antecipadamente a informação aeronáutica de interesse direto e imediato para a segurança e regularidade da navegação aérea. A divulgação cujo pronto conhecimento seja indispensável para o pessoal encarregado das operações de voo Órgão de Controle de Tráfego Aéreo: expressão genérica que se aplica, segundo o caso, a um Centro de Controle de Área (ACC), a um Centro de Operações Militares (COpM), a um Controle de Aproximação (APP) ou a uma Torre de Controle de Aeródromo (TWR) Órgão Regional : são órgãos que desenvolvem atividades na Circulação Aérea Geral (CAG) e na Circulação Operacional Militar (COM), responsáveis por coordenar ações de gerenciamento e controle do espaço aéreo e de navegação aérea nas suas áreas de jurisdição Pessoa anuente: pessoa cuja presença não é indispensável para que ocorra uma operação com aeronave não tripulada bem sucedida, mas que por vontade própria e por sua conta e risco concorde, expressamente, que uma aeronave não tripulada opere a menos de 30 metros horizontais distante de sua própria pessoa ou de seus tutelados legais. O limite de 30 metros não precisa ser observado caso haja uma barreira mecânica suficientemente forte para isolar e proteger as pessoas não anuentes na eventualidade de um acidente; Pessoa envolvida: pessoa cuja presença seja indispensável para que ocorra uma operação bem sucedida de VANT (inclusive RPA) ou aeromodelo. Piloto Remoto: é a pessoa que manipula os controles de voo de um VANT ou aeromodelo


10

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA Sistema de Aeronave Remotamente Pilotada (RPAS): Todo o conjunto de elementos que abrangem uma RPA, a estação de pilotagem remota (RPS) correspondente, os enlaces de comando e controle requeridos e quaisquer outros elementos que podem ser necessários a qualquer momento durante a operação. Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT): aeronave não tripulada cuja finalidade não seja recreativa.

MÓDULO 2: LEGISLAÇÃO SOBRE O USO DE

DRONES NO BRASIL

ANATEL Para a operação de aeronave não tripulada, é necessário que seja realizada a homologação do módulo de radiofrequência e controle remoto junto ao órgão regulador. A imagem abaixo representa um modelo do selo Anatel a ser afixado no produto homologado pela Anatel, onde a sequência de letras representa o número da homologação emitida para o produto. Em alguns casos, este selo pode ser impresso pelo próprio usuário em impressora comum. ANAC - PROPOSTA DE

REGULAMENTAÇÃO (RESUMO) 1) A regras são temporárias: podem ser mudadas com o passar do tempo de acordo com as necessidades e evolução da tecnologia; 2) O piloto de um multirrotor é chamado de "piloto remoto" e ele é diretamente responsável e tem a autoridade final por sua operação; 3) Pilotos remotos e observadores devem ter mais de 18 anos, exceto quando a prática é para lazer;

4) Para voar acima de 400 pés, é necessário licença e habilitação apropriadas emitidas pela ANAC; 5) É proibido interferir, ameaçar ou intimidar um piloto remoto quando ele estiver comandando um multirrotor; 6) O não cumprimento às regras sujeita o infrator às sanções previstas no Código Brasileiro de Aeronáutica (CBAer); 7) Para operar um multirrotor, é necessário estar portando: certidão de cadastro na ANAC, manual de voo, apólice de seguro ou certificado de seguro com cobertura de danos a terceiros com comprovante de pagamento dentro da validade, se aplicável; 8) É vedado operar multirrotores de modo negligente, pondo em risco vidas ou propriedades de terceiros; 9) Para lazer, só é permitido voar abaixo de 400 pés do nível do solo e a um mínimo de 30 metros de distância de terceiros, exceto se houver barreira física suficiente para proteger essas pessoas; 10) Pilotos remotos contratados por órgão de segurança pública e/ou defesa civil devem atender às exigências do regulamento. Essas autoridades. por sua vez, serão as responsáveis pelo voo e deverão


11

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA fazer uma avaliação de risco sobre o voo que vão contratar, podendo determinar o voo em qualquer local; 11) Qualquer voo de multirrotor em áreas urbanas ou aglomerados rurais, tanto recreativo quanto comercial, deverão ocorrer abaixo de 200 pés do nível do solo. 12) Não é necessário registro de voo e nem de habilitação para operar multirrotores até 25 Kg; 13) Um piloto remoto só pode operar um multirrotor por vez; 14) Só é permitido iniciar uma operação de voo com o multirrotor se, considerando vento e as condições meteorológicas, houver autonomia suficiente para o cumprimento da missão e pouso em segurança no local previsto; 15) Multirrotores com CAVE não podem ser usados para fins comerciais; 16) É proibido decolar com um multirrotor e ultrapassar fronteiras nacionais. Decolar do exterior e pousar no Brasil só é permitido com autorização da ANAC; 17) O cadastro do multirrotor na ANAC será feito a critério do proprietário do equipamento e, se for feito, não obriga o proprietário a nada, ao contrário do registro de aeronave. 18) Para cadastrar na ANAC um multirrotor que não vai funcionar em FPV sem linha de visada, é preciso apresentar manual de voo que contenha os limites, condições e procedimentos para operação segura, manual de manutenção e ainda relatório de análise de segurança que demonstre que o equipamento é seguro quando operado da forma especificada no manual. O requerente também deverá demonstrar que a conexão de rádio entre o controle e o comando é adequada à distância máxima pretendida para a operação do multirrotor. A ANAC poderá pedir demonstrações de voo. 19) Para cadastrar na ANAC um multirrotor que vai voar com FPV além da linha de visada, o equipamento deverá ter informações e alertas sobre as condições do equipamento para o piloto remoto, possuir sistema de navegação confiável, ter capacidade de recuperação de emergência e possuir sistema adequado de iluminação. 20) Para voar um multirrotor em FPV sem linha de visada e/ou para multirrotores que voarem acima de 400 pés do nível do solo é preciso portar o CAVE, o certificado de marca experimental ou de matrícula na ANAC, seguro para danos a terceiros, manual de voo e documento com a análise de riscos. 21) Certificado CAVE serve somente para pesquisa e desenvolvimento de aeronaves, exibição, demonstrações para venda e para treinamento de pilotos remotos. 22) Quem desejar obter o CAVE para um multirrotor que não se destina a operações experimentais e que irá voar acima de 400 pés do nível do solo deverá cadastrá-lo na ANAC e, depois, solicitar o certificado, apresentando também uma declaração de conformidade do equipamento emitida pelo fabricante, com projeto aprovado pela ANAC. A Agência poderá determinar uma vistoria do multirrotor. 23) O piloto remoto ou, na falta dele, o proprietário do equipamento, é o responsável pela conservação do multirrotor em condições de aeronavegabilidade; 24) Será necessário manter uma caderneta de manutenção do multirrotor e a pessoa responsável pela manutenção terá que ser devidamente treinada e qualificada. Fonte: ABM (Associação Brasileira de Multirrotores)


12

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA DECEA – ICA 100-40 (RESUMO) 1 - As normas se aplicam aos voos com finalidade comercial. Voos recreativos com multirrotores devem seguir as normas vigentes para o aeromodelismo (Portaria 207 do antigo DAC); 2 - As normas do DECEA lembram da necessidade de se cumprir as normas da ANAC (contratação de seguro e o futuro cadastro previsto na regulamentação que irá entrar em vigor no ano que vem) e da ANATEL (homologação do equipamento); 3 - Um multirrotor necessita de autorização de uso de espaço aéreo e nunca tem preferência de passagem quando divide espaço aéreo com uma aeronave tripulada; 4 - A norma proíbe o voo sobre áreas povoadas e grupos de pessoas, exceto com autorização específica; 5 - Multirrotores com mais de 2 kg tem autorização para voar sem publicação de NOTAM se: o voo for em área segregada; houver a documentação exigida pela ANAC; o voo for visual; se a altura máxima for de 120 m; a distância máxima horizontal for de 500 m do piloto remoto; a velocidade máxima for de 111 km/h; estiver afastado 9,2 km de aeródromos e/ou rotas conhecidas de helicópteros e aeronaves; a projeção vertical do multirrotor no solo estiver, no mínimo, a 30 m de concentração de pessoas não associadas à operação, prédios, construções, veículos, animais, etc; o voo não ocorrer sobre áreas povoadas e aglomeração de pessoas não anuentes; não for realizado voo acrobático; e se for fornecido ao DECEA a documentação que identifique os responsáveis pelo voo (no nosso caso, o cadastro que será exigido pela ANAC); 6 - Multirrotores com menos de 2 kg só terão autorização para uso do espaço aéreo seguindo as determinações descritas no item anterior, com as seguintes mudanças: a uma altura de 30 m; com velocidade máxima de 55,5 km/h; a 300 m horizontais do piloto remoto; e afastado 5,5 km de aeródromos e/ou rotas conhecidas de helicópteros e aeronaves. 7 - O pedido de acesso ao espaço aéreo nas condições acima deverá ser feito ao DECEA por email, com antecedência de 48 horas e o voo só poderá ocorrer depois do recebimento da confirmação do pedido; 8 - Voos em aeródromos só poderão ser autorizados se forem paralisadas as operações de aeronaves tripuladas; 9 - Voos em espaços confinados (interior, estádios e arenas) são de inteira responsabilidade do proprietário do local ou do locatário do imóvel e devem seguir as regulamentações da ANAC; 10 - Os voos sobre áreas povoadas poderão ser autorizados se: o equipamento estiver homologado na ANATEL; se o equipamento for cadastrado na ANAC; se o piloto tiver licença e habilitação (quando requeridas); se for apresentado um documento de análise de riscos à segurança operacional aprovado pela ANAC; Fonte: ABM (Associação Brasileira de Multirrotores) FISCALIZAÇÃO E NORMAS EM VIGOR 1) O uso comercial dos multirrotores ainda é vedado no Brasil. Só é possível realizar trabalhos com uma autorização especial da ANAC (que está sendo concedida, por exemplo, para voos de combate ao mosquito Aedes Aegypti); 2) O DECEA se antecipou à ANAC e lançou suas regras para o uso do espaço aéreo (ICA 100-40). Entretanto, as liberações de uso do espaço aéreo do DECEA só podem ser emitidas com uma DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA

13

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA autorização de uso do equipamento que ainda será emitida pela ANAC, após a publicação da regulamentação. No momento, essa autorização não existe para o uso comercial, (exceto as especiais citadas no item 1). Portanto, não adianta tentar pedir ao DECEA a emissão de liberação de espaço aéreo enquanto a regulamentação da ANAC não for publicada, a menos que você tenha conseguido uma autorização especial da ANAC; 3) No momento, somente o uso experimental e o uso recreativo de multirrotores está liberado de forma regular no Brasil. Para o voo experimental (e também o de treinamento) é preciso obter o CAVE na ANAC. Já a norma que rege o voo recreativo é a Portaria 207 do antigo DAC que, entre outras coisas, proíbe o voo sobre pessoas, sobre áreas habitadas, acima de 120 m e perto de aeroportos. Não existe a obrigação de realização de voo recreativo dentro de clubes de aeromodelismo; 4) Por causa da proximidade da publicação da regulamentação, a ANAC só está realizando fiscalização de voos com fins comerciais se houver denúncia. Nesse caso, a agência tem evitado de aplicar as multas previstas, substituindo a autuação por uma advertência. Isso não quer dizer que não haverá punição se o voo fiscalizado for considerado de alto risco; 5) A Cartilha para Fiscalização de Aeronaves Não Tripuladas publicada pela Secretaria de Aviação Civil NÃO TRAZ NOVAS REGRAS para o setor. Ela tem a finalidade de orientar os agentes de fiscalização que irão trabalhar durante os Jogos RIO 2016 nos 5 estados onde haverá competições olímpicas. As Polícias Militares, através de convênio com as agências e o Governo Federal, irão ajudar no trabalho de abordagem e de exigência da documentação necessária para o voo com finalidade recreativa ou comercial. Além das PMs, agentes da Polícia Federal e fiscais da ANAC, ANATEL e DECEA também irão participar das ações de fiscalização. O texto atual da Cartilha leva em conta o que os fiscais pediriam hoje aos pilotos remotos. Ela será modificada quando a regulamentação entrar em vigor. 6) A experiência de fiscalização durante os Jogos será multiplicada para os outros estados do país após o fim das competições. Ainda não há data para que isso ocorra. 7) A regulamentação da ANAC está prevista para ser publicada ainda antes dos Jogos Olímpicos. Quando for publicada, o uso comercial dos multirrotores será liberado no Brasil, desde que o piloto remoto homologue seu equipamento na ANATEL, cadastre seu equipamento na ANAC, peça a liberação do espaço aéreo no DECEA (quando for o caso) e faça um seguro de acidentes com terceiros. 8) Nenhuma seguradora do Brasil oferece, hoje, um seguro para "drones". De acordo com as seguradoras, o produto só será oferecido ao mercado após a publicação da regulamentação da ANAC. Isso ocorre porque as exceções das apólices vão se basear nas regras que serão publicadas. 9) A homologação na ANATEL é obrigatória para todos os multirrotores, tanto de uso comercial quanto de uso recreativo; 10) A fiscalização da Receita Federal nas aduanas segue ocorrendo. A intenção dos agentes não é a de "proibir" a entrada de multirrotores ou de "confiscar" equipamentos, já que a compra e a posse de multirrotores não é proibida no Brasil. Os agentes estão orientados a pedir a homologação dos equipamentos e cobrar o pagamento do imposto de importação. Isso não acontece em todos os casos: é possível que você passe direto, sem ser fiscalizado. Entretanto, para quem costuma viajar ao exterior com o seu multirrotor, ainda existirá a possibilidade de ser fiscalizado quando do retorno ao país. Nesse caso, o viajante poderá, mais uma vez, ser obrigado a pagar o imposto de importação. 11) Além da fiscalização nas aduanas, alguns estados também estão realizando operações de fiscalização tributária nas divisas estaduais e nas estradas. Nesse caso, o objetivo é combater a sonegação do ICMS. Caso você não esteja com a nota fiscal do equipamento, poderá ter o multirrotor apreendido. Estas operações se concentram nas estradas que levam ao nordeste e das que vem do Paraguai. DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA

14

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA Fonte: ABM (Associação Brasileira de Multirrotores)

MÓDULO 3: FUNDAMENT OS DIFERENÇA ENTRE VANTS E BRINQUEDOS Por tratar-se de mercado em evidência, a diversidade de produtos encontrados à venda tanto no mercado interno quanto por meio de importações é enorme. Equipamentos com qualidade profissional são encontrados lado a lado com brinquedos e muitas vezes a diferença não é imediatamente perceptível, havendo inclusive intersecções dependendo da aplicação.

PROPÓSITO E ESPECTATIVAS A SEREM ATENDIDAS A principal característica de um VANT está em suas características construtivas e na qualidade dos componentes utilizados, sendo que também há preocupação com a vida útil do equipamento e com o uso de tecnologias mais recentes, ao contrário do que ocorre com brinquedos que via de regra utilizam componentes baratos e características limitadas, como por exemplo: 1. 2. 3.

Alcance Autonomia Vida útil

Geralmente brinquedos possuem alcance entre 50 e 100m, apresentando falhas e interferências quando utilizado próximo a outros brinquedos semelhantes. Por utilizarem baterias de NiMh ou NiCa, a autonomia destes produtos também costuma ser baixa, variando entre 4 e 5 minutos, necessitando posteriormente de períodos entre 30 min e 1h para recarga completa. Apesar disso, existem brinquedos que utilizam componentes mais modernos, como é o caso da Silverlit, que fabrica diversos modelos de brinquedos voadores que utilizam baterias de LiPo e de apresentam uma melhor qualidade de maneira geral . Por último, surgiu nos últimos anos uma nova categoria de drones que alguns chamam de smart drones, que são equipamentos de boa qualidade e alta tecnologia que visam suprir funcionalidades de caráter pessoal como selfies, filmagem de esportes como corrida, ciclismo e surf, além de oferecerem ocasionalmente recursos bastante ambiciosos como monitoramento de residências e desvio de obstáculos. São vendidos geralmente através de sites de crowdfunding como Kickstarter e IndieGoGo.


15

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA FABRICANTES

CANDIDE (BRINQUEDO)


16

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA SILVERLIT (BRINQUEDO)


17

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA PARROT (BRINQUEDO E VANT)


18

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA DJI (VANT)


19

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA 3DR (VANT)


20

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA WALKERA (BRINQUEDO E VANT)


21

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA HUBSAN


22

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA LILI (SMARTDRONE)

https://www.youtube.com/watch?v=iMfTHHLbj5g


23


PEÇAS DE REPOSIÇÃO E

POSSIBILIDADE DE MANUTENÇÃO

Aqui outra característica marcante que representa um aspecto inerente aos produtos voltados para uso profissional: disponibilidade de peças de resposição e possibilidade de manutenção, seja por conta própria ou através de um sistema de garantia e assistência técnica. Apesar de esta afirmação ser, em essência, verdadeira, e poder ser aplicada ao mercado de uma maneira geral, há no entanto um limitador relacionado ao mercado brasileiro que é a ausência dos principais fabricantes no território nacional. Isso limita o acesso dos consumidores brasileiros a programas de garantia e assistência, que ficam restritos ao que os revendedores oferecem. Felizmente, mesmo com este agravante, é possível encontrar boa oferta de peças de reposição no mercado interno, ao menos para os modelos mais populares das principais fabricantes. VARIAÇÕES DE DRONES: ASA FIXA E

MULTIROTORES

ASA FIXA O drone de asa fixa possui uma grande autonomia de voo em relação aos drones multirotores, podendo ultrapassar 1h de voo dependendo de sua configuração.

É a solução ideal para serviços com a cobertura de uma grande área. •

Grande autonomia

•

Alta velocidade

•

Ideal para percorrer grandes distâncias

•

Mapeamento de grandes áreas


24

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA TIPOS DE CAUDA


25

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA CONVENCIONAL Configuração mais tradicional e comumente utilizada. Não exige sistemas complexos de cabos ou de mixagens. Composta por estabilizador horizontal, estabilizador vertical, leme e profundores.

V-TAIL VANTAGENS:   

Menos arrasto Mais leve Menos visível ao radar

DESVANTAGENS 

Complexo sistema de cabos ou mixagem Grandes esforços estruturais Glissada adversa  


26

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA ASA VOADORA A asa voadora é teoricamente a configuração de aeronave de asa fixa de maior eficiência aerodinâmica. Oferece alta eficiência estrutural, resultando em menor peso e economia de combustível. Por não ter superfícies estabilizadoras convencionais ou superfícies de controle associadas, a asa voadora sofre as desvantagens inerentes de ser instável e de difícil controle. Estes problemas são de difícil solução, e os esforços para fazê-lo podem reduzir ou mesmo anular os benefícios esperados, como a redução do peso e arrasto. Além disso, as soluções podem produzir um projeto final que ainda é muito inseguro para determinados usos, como a aviação comercial. Os VANTS utilizam controladoras modernas para resolver estes problemas sem agregar peso, de modo que esta configuração se tornou bastante popular entre os fabricantes, sobretudo por vantagens como sua praticidade para o transporte e a redução de partes móveis de 4 ou 5 para apenas 2 (elevons). ASA ROTATIVA

(MULTIROTOR)

COAXIAL Consiste em duas hélices montadas sobre o mesmo eixo, e girando em sentidos opostos, de modo que uma anule o torque da outra. O controle é realizado através de superfícies de comando na parte inferior.


27


TRICÓPTERO: AGILIDADE Possui 3 braços, cada qual com um motor. Por ser mais leve apresenta em teoria maior agilidade em relação aos quadricópteros e hexacópteros, apesar de uma menor capacidade de carga. Para aumentar a mobilidade do tricoptero possibilitando o movimento de yaw, esse precisa de alterações na estrutura básica, de maneira que o motor traseiro possa ser inclinado. Isso normalmente é feito com um servo movimentando um suporte móvel conectado ao motor. Para uma excelente performance, o movimento


28

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA de inclinação angular do motor traseiro deve ser em torno de 15º para cada lado.

QUADRICÓPTERO: CUSTO X BENEFICIO Configuração mais utilizada, apresenta características intermediárias entre força, estabilidade, consumo e agilidade.


29

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA HEXACÓPTERO: ESTABILIDADE Hexacópteros concorrem na mesma faixa dos quadricópteros e juntos são responsáveis por boa parte do mercado. Apresentam melhor estabilidade e controle de YAW que os quadricópteros e movimentos mais precisos, além de poderem manter o vôo em caso de falha de um dos motores. Esta funcionalidade depende da controladora utilizada e é uma das razões de serem adotados para carregar equipamentos mais caros.

OCTACÓPTERO E OUTROS: FORÇA A principal razão de existir de um drone com 8 motores ou mais é a capacidade de carga, uma vez que o custo e o consumo também são proporcionalmente maiores.


30

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA HÍBRIDOS Uma tentativa de unir as vantagens dos VANT’s de asa fixa e de asas rotativas são os VANT’s híbridos, que possuem configuração de fuselagem convencional mas também são equipados com rotores em configuração semelhante aos VANT’s de asa rotativa.

Ao contrário de outras asas fixas, os híbridos não precisam de uma pista, catapulta ou pára-quedas. Isto reduz o risco de danos aos sensores a bordo e outros componentes. E ao mesmo tempo que usufruem destas vantagens, também possuem grande capacidade de alcance, provenientes da configuração de asa fixa. Como contras, podemos citar o aumento de peso em ambas as formas de vôo, e a perda aerodinâmica causada pela estrutura das asas rotativas quando em deslocamento horizontal.

VÍDEO: https://www.youtube.com/watch?v=5A4bCUiyCiM


31

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA FUNDAMENTOS DE SUSTENTAÇÃO E ESTABILIDADE Aqui serão exibidos alguns conceitos da aviação convencional, que podem ser facilmente transpostos para as aeronaves de asas rotativas. Antes de se iniciar qualquer estudo sobre estabilidade, é muito importante uma recordação dos eixos de coordenadas de uma aeronave e seus respectivos movimentos de rotação ao redor desses eixos, definindo assim os graus de liberdade do avião. A figura abaixo mostra um avião com suas principais superfícies de controle e o sistema de coordenadas com os respectivos possíveis movimentos.

Os movimentos de rotação são realizados mediante a aplicação dos comandos de profundor, leme e ailerons. ESTABILIDADE É definida como a tendência de um corpo voltar a sua posição de equilíbrio após qualquer distúrbio sofrido, ou seja, se após uma perturbação sofrida existirem forças e momentos que tendem a trazer o corpo de volta a sua posição inicial, este é considerado estaticamente estável.


32

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA Na primeiro quadro, pode-se perceber que após um distúrbio sofrido, a esfera tem a tendência natural de retornar a sua posição de equilíbrio, indicando claramente uma condição de estabilidade estática, para o segundo quadro, nota-se que após qualquer distúrbio sofrido, a esfera possui a tendência de se afastar cada vez mais de sua posição de equilíbrio, indicando assim uma condição de instabilidade estática e para o terceiro quadro, a esfera após qualquer distúrbio sofrido atinge uma nova posição de equilíbrio e ali permanece indicando um sistema estaticamente neutro. Para o caso de um avião, é fácil observar a partir dos comentários realizados que necessariamente este deve possuir estabilidade estática, garantindo que após qualquer distúrbio quer seja provocado pela ação dos comandos ou então por uma rajada de vento, a aeronave possua a tendência de retornar a sua posição de equilíbrio srcinal.

Não faz parte do escopo deste curso o aprofundamento destes conceitos, mas exemplifica-se nas imagens acima um dos fatores que mais contribui para a estabilidade lateral de um avião. Normalmente em aeronaves de asa baixa ou média é utilizado o ângulo de diedro positivo, pois o mesmo contribui sensivelmente para aumentar a estabilidade lateral da aeronave. Aeronaves de asa alta também podem possuir diedro, porém em muitos casos não é necessário, pois como o CG da aeronave se encontra localizado abaixo da asa, a própria configuração de fixação na fuselagem já proporciona estabilidade à aeronave. Ângulos de diedro negativo são utilizados em poucos casos e geralmente em aeronaves de asa alta quando a mesma é muito estável como forma de melhorar a controlabilidade da mesma. Não se aconselha o uso de diedro negativo em aeronaves de asa baixa, pois pode ocasionar em uma perda de estabilidade lateral da mesma. SUSTENTAÇÃO Erro clássico: Ainda se vê de forma generalizada o uso do princípio de Bernoulli para explicar o funcionamento da asa, onde seu formato causa uma diferença de pressão em função da velocidade com que o ar passa por cima e por baixo da asa. Ao contrário da crença geral, um aerofólio assimétrico (com a parte de cima mais curvada) não gera mais sustentação do que um simétrico. A sustentação é produzida pelo ângulo de ataque, logo, um aerofólio simétrico produz tanta sustentação quanto um assimétrico. Geralmente você consegue um coeficiente de sustentação (que é um tipo de medida) de aproximadamente 0.1 para cada grau de ângulo de ataque (AoA), então, grosso modo, você consegue 0.5 com 5 graus de AoA e 0.0 de sustentação a 0 graus de AoA. Agora, se você aumentar a curvatura da parte superior da asa, você muda o ângulo em que a asa vai ter ZERO de sustentação, e pode ter algo como 0.5 a 3 graus AoA, 0.2 a 0 graus de AoA e 0.0 a -2 graus!


33

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA Com base nesses conceitos, conclui-se que quanto maior o ângulo de ataque (AoA), maior a sustentação gerada. O problema é que quanto maior o AoA, maior o arrasto. Quanto mais potência você precisar para ir para frente, mais combustível você vai usar. Então, o menor arrasto ocorre quando a asa está bem próxima a zero graus de ângulo de ataque, portanto, se você puder manter sua aeronave produzindo sustentação com a asa perto de zero graus de AoA, obterá a máxima eficiência, por isso as aeronaves comerciais possuem perfis assimétricos em suas asas. Curiosidade: aeronaves acrobáticas, por não terem um compromisso direto com economia de combustível podem utilizar perfis simétricos, o que lhes permite a mesma agilidade tanto em vôo normal quanto em vôo de dorso.

https://www.youtube.com/watch?v=N5cwia2LeZI

ARRASTO O arrasto é uma força aerodinâmica resultante da resistência do ar, que se opõe ao avanço de um corpo. Essa força depende de alguns fatores como a forma do corpo, a sua rugosidade e o efeito induzido resultante da diferença de pressão entre a parte inferior e superior da asa. Então podemos dividir o ARRASTO em três ítens: 

Arrasto de atrito: Este tipo de arrasto está relacionado com as características da superfície, sendo ela lisa ou áspera. Quanto mais próximo dela, o ar forma uma camada limite, no qual se move de forma laminar se a superfície for lisa, do mesmo jeito que a fumaça sai do cigarro, porém se a mesma for rugosa ou áspera, ocorrerá um fluxo de ar turbilhonado aumentando o arrasto. Atualmente, as aeronaves são feitas de material mais liso na sua área externa, possibilitando mais economia e melhor rendimento em vôo.





Arrasto de forma: O arrasto em questão está relacionado com a área, na qual o ar colide de frente, e ocorre a chamada deflexão ( desvio do ar pelo obstáculo). A maior ou menor facilidade de um corpo se deslocar em determinado fluído chama-se aerodinâmica, então as partes que compõe um avião devem ser arredondadas ou terem o efeito de flechas, evitando superfícies retas perpendiculares ao deslocamento, srcinando assim uma resistência menor. Arrasto induzido: O arrasto induzido está relacionado com diferença de pressão entre a parte superior e inferior da asa. O ar que está no intradorso (parte inferior) tende a fluir para o extradorso (parte superior), srcinando um turbilhonamento na ponta da asa, com isto provocando uma resistência ao avanço do avião e diminuindo a sustentação. Existem alguns dispositivos para corrigir este problema como os Winglets, localizados nas pontas das asas, principalmente em aviões mais modernos, que impedem a passagem de ar de cima para baixo.


34



35

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA CUIDADOS AO MANUSEAR UM DRONE Apesar de serem projetados para ter grande resistência às forças inerentes ao processo de vôo, os VANT’s geralmente exigem cuidados redobrados durante seu manuseio. Boa parte dos defeitos apresentados em vôo têm sua srcem no manuseio inadequado. DANOS A SUPERFÍCIES MÓVEIS As superfícies móveis são responsáveis pelo controle dos VANT’s de asa fixa durante o vôo e são dimensionado para lidar com pressões naturais provenientes do vôo. Um erro comum é segurar o VANT por estas estruturas e causar stress ou danos que a fragilizem, de modo que se rompam ou funcionem inadequadamente posteriormente, durante o vôo. No caso de VANT’s de asa rotativa, o principal cuidado deve ser com as hélices, que podem ser fatigadas ou danificadas se flexionadas em demasia, mas também deve-se tomar cuidado com alguns equipamentos opcionais como trens de pouso retráteis e sistemas de estabilização de câmera (gimbal). DANOS A ESTRUTURAS A estrutura do VANT é o que dá a base para fixação das superfícies móveis e motores. VANT’s de asa fixa geralmente são construídos em fibra de vidro ou então alguma variação de isopor como EPP ou EPO. Neste caso deve-se tomar o cuidado de não aplicar pressão em excesso com a mão, e também evitar que o equipamento seja apoiado em superfícies inadequadas. Já os VANT’s de asa rotativa são em sua maioria compostos de tubos ou braços de fibra de vidro ou carbono, ou então compostos plásticos. Neste caso deve-se evitar alavancas que resultem em esforços sobre esses tubos, sobretudo no caso do carbono, que quando danificado pode estilhaçar.

ACIDENTES COM ROTORES Durante o funcionamento, os rotores criam um arco praticamente invisível mas capaz de causar grandes estragos e lesões se ignorado. Quando for necessário manusear o VANT com os motores ligados e hélices instaladas, deve-se tomar absoluto cuidado com este arco, realizar o procedimento desejado, e desligar o drone assim que possível. Para fins de montagem e testes onde for necessário testar os motores, recomenda-se sempre fazê-lo sem as hélices instaladas.


36

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA MÓDULO 4: ARQUITETURA DE UM VANT DE ASAS FIXAS VISÃO GERAL De maneira geral, e com algumas variações, todo RPA de asa fixa se utiliza de alguns conceitos bem definidos. Discutiremos cada um deles abaixo.

FUSELAGEM Em VANT’s de asa fixa convencionais a fuselagem é utilizada para abrigar os componentes funcionais e a carga útil, além de dar suporte para os demais componentes da aeronave como motor, asas e estabilizadores traseiros.

ASA É um artefato mecânico destinado à sustentação aerodinâmica. Estão presentes na maioria dos aparelhos com capacidade para voar, como os aviões.

ÂNGULO DE ATAQUE Ângulo de ataque, este é o que causa confusão nas pessoas. O ângulo de ataque é o ângulo formado entre a corda média da asa e a trajetória da aeronave (conhecido como vento relativo). Em tese, quanto maior o ângulo de ataque, maior a sustentação.


37

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA ENVERGADURA Envergadura é o comprimento da ponta de uma semi-asa até a ponta da outra semi-asa.

BORDO DE ATAQUE Refere-se à parte frontal da asa.


38

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA BORDO DE FUGA Refere-se à extremidade traseira da asa.

CORDA Corda é a distância do bordo de ataque até o bordo de fuga. Geralmente a corda não é constante em toda a extensão da asa, então costuma-se trabalhar com valores para a corda na raiz da asa e na ponta da asa.


39

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA ÁREA ALAR Refere-se à área total da asa, definida geralmente em dm², e influencia diretamente na capacidade de gerar sustentação do VANT. A = (E * (Cr + Cp) /2) * 0,0001 Onde: A -> Área alar (dm²) E -> Envergadura (cm) Cr -> Corda na raiz (cm) Cp -> Corda na ponta (cm)

CARGA ALAR Carga alar é o índice resultante do peso da aeronave dividido pela área alar. A carga alar reflete diretamente a capacidade de sustentação, que por sua vez afeta diretamente a velocidade de estol, capacidade de carregamento e a performance de uma aeronave. Quanto menor a carga alar, maior é a eficiência de uma asa em relação ao peso que ela deve sustentar. C=A/P Onde: C -> Carga alar (g/dm²) A -> Área alar (dm²) P -> Peso (g) Para fins de referência, a tabela abaixo relaciona algumas faixas de carga alar com seus relativos tipos de vôo - Indoor: 6g/dm² a 15g/dm² - Vôo ultra lento: 12g/dm² a 20g/dm² - Treinadores: 12g/dm² a 25g/dm² - Vôo normal: 16g/dm² a 35g/dm² - Vôo médio rápido: 35g/dm² a 50g/dm² - Vôo rápido: acima de 50g/dm²


40

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA PERFIL ALAR Basicamente é o desenho lateral da asa, e em conjunto com outros conceitos como a área alar, carga alar e ângulo de ataque, irá influenciar diretamente nas características de vôo obtidas. Existem dezenas, se não centenas de tipos de perfis que podem ser utilizados de acordo com o objetivo. O mais amplamente utilizado por sua versatilidade é o ClarkY. Abaixo vemos ele e alguns outros exemplos.


41

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA ESTABILIZADOR VERTICAL TRASEIRO O estabilizador vertical tem a função de evitar a guinada do aparelho, giro em torno de seu eixo vertical.


42

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA ESTABILIZADOR HORIZONTAL TRASEIRO O estabilizador horizontal tem a função de evitar que o avião gire em torno do eixo das asas, nem baixando, nem levantando o nariz do avião.


43

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA SUPERFÍCIES DE COMANDO Qualquer VANT de asa fixa depende de superfícies de comando para que sejam manobráveis e mantenham sua estabilidade de vôo. Tais superfícies geralmente são acionados por servos elétricos, nos VANT’s de menor porte e por sistemas hidráulicos ou cabos, nos de maior porte. Abaixo uma descrição de cada uma delas. AILERONS Os Ailerons são partes móveis dos bordos de fuga das asas de aeronaves de asa fixa, que servem para controlar o movimento de rolamento da aeronave.

LEME O leme de navegação ou leme de direção situa-se na parte posterior do estabilizador vertical. Este comando é responsável pelo movimento em torno do eixo vertical (movimento de guinada).


44

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA PROFUNDORES O profundor é uma superfície de controle móvel horizontal existente na extremidade traseira da cauda dos aviões (também denominada de empenagem horizontal), responsável pelo movimento do avião sobre seu eixo lateral, aumentando ou diminuindo o ângulo de ataque da aeronave. Em termos simplificados, o movimento dos profundores faz com que o nariz da aeronave se direcione para baixo ou para cima.

FLAP’S Ao contrário dos ailerons o movimento dos flaps é sempre o mesmo na asa direita e esquerda. O Flap tem por missão aumentar as forças de sustentação do modelo a baixas velocidades, ou seja no “takeoff” e no “landing”. Mostramos a seguir alguns tipos mais comuns de flaps.


45

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA FLAPERON Para fins de redução de peso e simplificação de projeto é possível unificar os ailerons e os flaps e unificar seus movimentos através de mixagem. Desta forma ao trabalharem em posição neutra, as superfícies irão atuar como ailerons, e quando defletidos alguns graus para baixo, irão atuar como flaps e como ailerons.

ELEVON O nome ELEVON é proveniente da união dos termos “Elevator” e “Aileron” e designa o sistema de comando de unifica ailerons e profundor. É o sistema empregado em VANTS do tipo ASA. O mesmo princípio é utilizado em VANT’s de asa fixa com cauda em V (V-Tail), que unificam os comandos de profundor e leme. Em ambos os casos é necessária mixagem de rádio para a coordenação das superfícies móveis de modo a obter o comando desejado. Alguns rádios possuem este programa nativamente, porém outros mais simples necessitam de um componente específico chamado V-Tail mixer


46


SERVOS Os servos motores são mecanismos que transformam o comando enviado no transmissor para movimentos mecanicos que vão comandar as superfícies. Eles tem várias caracteristicas, opções, tamanhos e aplicações.

Assim como qualquer outro componente, os servos são encontrado em diversas configurações e geralmente sua escolha ocorre em função de seu torque, podendo ir de poucas gramas a muitos quilos. Esta informação é fundamental e normalmente encontra-se disponível no site da loja.

Linkagem de ailerons com 1 servo https://www.youtube.com/watch?v=G2z-r5WeHHI


47

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA LINKAGENS Linkagem é o termo popularmente utilizado para identificar as conexões físicas entre os servos e as superfícies de comando. São compostos basicamente por uma haste ou cabo conectada ao braço do servo em uma das extremidades, e ao horn, que fica fixado à superfície móvel.


48

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA HÉLICE Hélice é um termo que designa um conjunto de pás com um mesmo centro, que ao ser girado segundo o seu eixo gera propulsão. Por se tratar de um aerofólio, assim como a asa, compartilha dos mesmos conceitos no que se refere à geração de sustentação. A diferença básica é que uma asa se desloca linearmente, enquanto a hélice se desloca em círculos, com o objetivo comum de geral sustentação, ou neste caso, propulsão.

DIÂMETRO E PASSO Aqui temos novos termos para envergadura e ângulo de ataque. O Diâmetro refere-se ao comprimento total da hélice, enquanto o passo refere-se à inclinação das pás, em graus.


49

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA MATERIAIS VANT’s de maior porte geralmente empregam hélices de madeira, enquanto aeronaves menores podem utilizar hélices de fibra de carbono. Equipamentos mais simples podem utilizar também hélices de nylon ou outros compostos plásticos.

MOTOR Além da sustentação e do arrasto, outro vetor indispensável para o vôo é a tração, que no caso dos VANT’s é obtido através de um motor propulsor. Abaixo os principais tipos utilizados. COMBUSTÃO INTERNA Muito utilizado em VANT’s de grande porte, onde a relação custo x benefício dos sistemas elétricos começa a reduzir, os motores à combustão, ou Ciclo Otto, são tradicionais no aeromodelismo. Trabalham aspirando, comprimindo e comburindo a mistura ar/combustível, que se espande e gera torque.


50


TURBINA Turbinas podem compor aeronaves de alto desempenho, como drones militares de ataque ou de interceptação. Por usa aplicação cada vez mais difundida no aeromodelismo, os custos caíram dramaticamente nos últimos anos, abrindo terreno para seu uso em VANT's civis.


51

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA BRUSHED Motores elétricos de corrente contínua funcionam através da criação de campos magnéticos, cuja atração e repulsão mantêm o giro do rotor central. Num motor escovado, ímãs fixos são colocadas em ambos os lados de um eletroímã rotatório, um orientado para o pólo positivo e o outro para o negativo. O eletroímã é formado por uma série de bobinas (normalmente três, colocadas em pontos equidistantes em torno do rotor), chamado comutador. Quando a eletricidade passa, essas bobinas geram o seu próprio campo magnético que é repelido e atraído pelo campo magnético gerado pelos ímãs fixos. A corrente é transferida para as bobinas do comutador por escovas metálicas que rodam juntamente com o rotor. Quando o motor é ligado, a corrente passa para os eletroímãs cujos campos magnéticos são repelidos um ímã fixoem e atraído pelo outro, com que assim o rotora gire. Com eesse giro, asentre escovas metálicas por entram e saem contato com cada fazendo bobina em série, oposição a atração os campos magnéticos resultantes e os campos dos ímãs estáticos mantêm o giro do eletroímã.

A principal vantagem dos motores DC com escovas é que são mais baratos e mais simples de construir e manter do que os motores sem escovas, pois o mecanismo é menos complicado. CORELESS Trata-se de um tipo diferente de motor escovado, bastante usado em pequenos VANT's, e também em alguns brinquedos. A diferença para os motores escovados convencionais é que no coreless as bobinas são enroladas em torno de si mesmas, e não em torno de um estator. Com isso se consegue um conjunto mais leve.


52


As duas grandes vantagens dos motores coreless são: Leveza: como não tem núcleos de materiais ferrosos, ficam literalmente mais leves. Velocidade e consumo na partida estremamente baixos. Baixa inércia: Para um motor que está girando no sentido horário, quando forçado a girar no sentido contrário, ele precisa parar, e assim girar no sentido anti-horário. A falta do núcleo facilita, e muito, este papel, como visto no exemplo acima. BRUSHLESS Em um motor de corrente contínua sem escovas, as posições dos ímãs fixos e das bobinas eletromagnetizadas são invertidas. Os ímãs fixos são agora colocados sobre o rotor e as bobinas são colocadas em torno do invólucro. O motor funciona através da corrente que é passada através de cada bobina em série, de modo a repelir e atrair os campos dos ímãs fixos e manter o rotor anexado a ele em sua volta. Para um motor desse tipo funcionar, as bobinas do comutador devem ser mantidas sincronizadas com os ímãs fixos para que os campos estejam continuamente em oposição e o rotor seja mantido em rotação. Isso requer um controlador eletrônico ou um microprocessador para coordenar a aplicação da corrente para cada bobina eletromagnética.


53


A principal vantagem dos motores sem escovas é que a transferência da corrente para o comutador não é mecânica. Como os motores escovados dependem do contato físico das escovas de metal com as bobinas do comutador, estão sujeitos a uma perda de eficiência devido ao atrito com os contatos e também há um desgaste de todas as peças mecânicas nas escovas e nas conexões depois de longos períodos de utilização, devido ao atrito. Como motores sem escovas esquentam menos (devido à falta de atrito) podem trabalhar em velocidades maiores (pois o aquecimento interfere nos campos magnéticos). Por suas características superiores os motores brushless são o padrão de mercado hoje e por este motivo serão tratados mais a fundo a seguir. ESPECIFICAÇÕES Existem inúmeras aplicações para motores brushless, e por esta razão existem também inúmeros tamanhos e medidas disponíveis no mercado, aos quais devemos atentar durante o desenvolvimento do nosso projeto.

Na imagem abaixo é possível ver as partes que compõem um motor brushless.


54


Onde Coils: bobinas Bearing: rolamento Magnets: imãs Stator Stack: grupo de estatores

MEDIDAS Ao procurar o motor ideal para o nosso projeto iremos nos deparar com várias medidas, especificadas através de um código de letras e números, e apesar da aparente padronização nestes códigos o que ocorre é que eles variam muito de fabricante para fabricante. A fabricante Turnigy produz um motor chamado 1811-20, que tem medidas de 18mm de comprimento, 11mm de diâmetro, e suporta no máximo 20A. A Keda, outra fabricante, tem um motor que tem o estator de 18mm x 11mm e gira a 2000kv e chama ele também de 1811-20 !!


55


A fim de facilitar esta situação, fabricantes como a DJI oferecem KIT’s já dimensionados para uso em seus VANT’s, e também em VANT’s customizados com características semelhantes.

Assim, conclui-se que tais designações podem sim ser usadas como base para o início de uma análise, mas a mesma só poderá ser concluída levando-se em conta todos os demais parâmetros a seguir. KV Refere-se à velocidade máxima com que o motor gira e tem relação direta com a tensão empregada. Tomando por exemplo um motor que gire a 1500KV, podemos dizer que ele gira a uma velocidade, representada em RPM’s, de 1500 vezes para cada volt aplicado. Isso equivale a dizer que se estiver ligado a uma bateria de 12V ele irá girar no máximo a uma velocidade de 18000 RPM. Este valor refere-se, no entanto, a uma situação ideal. Na prática fatores como o arrasto, dimensões e até mesmo o peso da hélice utilizada influenciam no valor final. Motores de alto KV geralmente são utilizados em VANT’s que necessitam desenvolver grandes velocidades, e para isso utilizam hélices menores. Já os motores de baixo KV são utilizados em VANT’s que precisam de grande torque ou autonomia em detrimento da velocidade, e para isso utilizam hélices maiores. TENSÃO


56

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA Mais adiante no curso iremos falar mais sobre baterias, mas no momento basta sabermos que cada motor é construído para uma tensão específica ou então uma faixa de tensões que devem ser respeitadas. Geralmente, assim como todas as demais informações, estão disponíveis no site de venda. Como as baterias mais utilizadas são as de lítio polímero (LiPo), e estas possuem tensões padronizadas em múltiplos de 4,2V, então o mesmo ocorre com os motores. CORRENTE Por definição, corrente é um fluxo ordenado de elétrons que circula por um material condutor. É expresso em amperes, ou miliamperes, e é resultado da multiplicação da tensão pela resistência. Mais adiante no curso iremos falar mais sobre baterias, mas no momento basta sabermos que cada bateria funciona como um reservatório de amperes, podendo ter desde poucos miliamperes até alguns amperes. Durante o processo de definição de um motor, você irá se deparar nas lojas com a informação de corrente de um motor. Ela se refere ao consumo máximo, em horas. Tomando por exemplo o motor abaixo, que apresenta um consumo de 4 a 10A por hora, se o alimentarmos com uma bateria de 5 Amperes, por regra de 3 podemos calcular que o mesmo poderá funcionar por até 48 minutos antes que a bateria se esgote.

Isso, claro, é um cálculo grosseiro, visto que utilizamos o consumo mínimo especificado, e este irá variar de acordo com a aceleração do motor. Além disso, uma bateria nunca é totalmente esgotada, pois a partir de um determinado ponto começa a ocorrer uma queda brusca na tensão, o que impede que o sistema continue em funcionamento. POTÊNCIA A potência de um motor brushless é media em Watts e pode ser obtida multiplicando-se a tensão pela corrente. Geralmente esta informação encontra-se disponível junto com todas as demais, mas quando omitida pode ser calculada facilmente verificando-se a tensão de trabalho e o consumo. Então, se o motor estiver conectado a uma fonte de 12V e tiver um consumo máximo de 20A, pode-se dizer que ele fornecerá uma potência de 240W. Cabe aqui reforçar que, como a potência depende da tensão aplicada, e o consumo depende da hélice utilizada, a potência máxima irá variar de acordo com a configuração empregada.


57

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA O limite de potência do motor é quando ele está perdendo muito a eficiência e transformando quase toda energia elétrica em térmica ao invés de mecânina, ou seja, a partir de um ponto onde ele está aumentando muito pouco a rotação para o quanto está esquentando! Esse limite é dado pela temperatura máxima que o motor pode chegar que é quando os imãs começam a desmagnetizar e o enrolamento pode acabar queimando!

RELAÇÃO ENTRE POTÊNCIA E KV Citando como exemplo 2 motores de 200W O primeiro motor de 200W tem 2300kv é pequeno e pesa 40g, gira hélices 4.5x4.1 a 20000RPM com velocidade altíssima 120km/h porém gerando apenas umas 250g de empuxo. O segundo motor de 200W tem 1000kv, é maior e pesa 60g, gira hélices 11x5.5 a 9000RPM com velocidade de apenas 79km/h porém empuxo de até 1.7kg!! CONEXÃO Fisicamente, o motor brushless está conectado ao ESC. BEC O QUE É? BEC é a abrevisação de Battery Eliminator Circuit, e trata-se do circuito responsável por alimentar os componentes eletrônicos do VANT. Ele sempre possui uma especificação de tensão de entrada e outra de corrente máxima. Já a tensão de saída é padronizada em 5V ou 6V, geralmente selecionável a partir de um jumper.


58


A designação UBEC encontrada em vários BEC’s refere-se na verdade a uma marca, Ultimate BEC, que por ter se tornado uma referência acabou emprestando o nome aos demais equipamentos similares. O mesmo que ocorre com produtos como Gilette, Bombril, e tantos outros. CONEXÃO Fisicamente, o BEC está conectado à bateria e ao receptor ou controladora de vôo.

ESC O QUE É? ESC é a abreviação de Eletronic Speed Control, e como o nome diz é o circuito responsável por controlar a velocidade dos motores brushless. Cabe ressaltar que motores escovados, ou brushed, não necessitam deste componente. Todo ESC vem com algumas informações que costumam estar impressas na própria peça, e são as seguintes:


59


O ESC da figura acima consegue gerenciar um motor que consuma até 30ª e que funcione com baterias de 2 a 4S. Esta designação é nova e será vista mais adiante, mas refere-se à tensão de funcionamento. A maioria dos ESC’s costuma vir com um BEC embutido. Quando isso ocorrer, além das informações de tensão e corrente máxima do motor, também virá uma segunda especificação de corrente que refere-se à corrente máxima de saída do BEC. Caso o consumo destes equipamentos seja maior do que o fornecido pelo ESC, deverá optar-se pelo uso de um BEC externo. FIRMWARE Todo ESC vem com um software pré instalado chamado Firmware. Este software é quem define o seu funcionamento e na maioria dos casos pode ser configurado através de adaptadores para conectá-los em um PC.


60

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA CONEXÃO Fisicamente, o ESC está conectado à bateria, ao motor, e ao receptor ou controladora de vôo. CONTROLADORA DE VÔO O QUE É? A controladora de vôo é responsável por praticamente todas as características de vôo e operação do equipamento. É ela que vai estabilizar o equipamento, controlar altitude, gerenciar coordenadas de GPS, dados de barômetro, além de assumir o controle quando algo der errado e garantir que ele retorne em segurança em situações extremas como por exemplo a perda de sinal de rádio. É claro que nem todas as controladoras possuem todas esta funções, elas variam bastante em termos de funcionalidades, preços e também propósitos. Não faz sentido, por exemplo, equipar uma controladora de vôo para um drone de corrida com um sistema de GPS. Por outro lado ele é indispensável em RPA’s que transportam câmeras caríssimas que muitas vezes custam mais até que o próprio RPA. Um dos componentes da controladora de vôo é a IMU, ou Unidade de Medição Inercial, que está diretamente relacionada com a estabilização e posicionamento do RPA. Eventualmente esta unidade acaba descalibrando, e por este motivo todas as controladoras possuem rotinas para se eftuar a calibragem.

https://www.youtube.com/watch?v=_bdWgXJME74

FIRMWARE Toda controladora de vôo vem com um software pré-instalado que é responsável pelo seu funcionamento. Via de regra os fabricantes estão sempre desenvolvendo novas versões deste firmware de modo que o mesmo deve ser constantemente atualizado. Isso se faz conectando-se a controladora ao PC e utilizando-se o software disponibilizado pelo fabricante. TIPOS E MODELOS As seguintes controladoras podem ser configuradas para ser utilizadas tanto com RPA’s de asa fixa quanto RPA’s de asa rotativa. Suas funcionalidades dependem do firmware utilizado. 3DR PIXHAWK Topo de linha da 3DR. Bastante versátil e configurável. Possui processador de 32 bits.


61


3DR APM Placa bastante utilizada devido à sua grande quantidade de recursos e baixo preço. Diferencia-se da Pixhawk por ser uma placa mais antiga e funcionar em 8bits.


62


KK2.2 Placa bastante simples, não tem opção de atualização de firmware e nem tem conexão com PC. Por este motivo vem com um mini LCD através do qual todas as configurações devem ser feitas.

NAZE32 / CC3D Placas voltadas para drones de corrida. Por este motivo costumam ser pequenas e leves, além de terem firmwares focados em preformance para velocidade e não tanto para estabilidade e posicionamento. Por outro lado, são rápidas, dispondo de arquitetura de 32 bits e alguns firmwares permitem conexão de periféricos como GPS, tornando elas boas opções para projetos diversos, a custos bastante baixos.


63



64


MÓDULO 5: ARQUITETURA DE UM RPA DE ASAS ROTATIVAS

VISÃO GERAL


65


FRAME O QUE É? A estrutura do VANT deve ser capaz de suportar suas torções, vibrações e possíveis pequenos impactos, inerentes ao seu próprio vôo ou às manobras de decolagem e pouso. Além disso, a fim de melhorar a sua manobrabilidade e aumentar a autonomia, o frame deve ser o mais leve possível.

TRENS DE POUSO O uso de trem de pouso tem finalidades variadas. Para preservar o modelo, sendo recomendado para iniciantes, esse pode ser equipado com mecanismos para amortecer o pouso ou uma queda. Outra utilidade é deixar o multi-rotor distante de objetos que possam dificultar a decolagem/pouso. Nos modelos de frames dotados de suporte para filmadoras é comum utilizar trem de pouso alongado para proteger a câmera. Contudo, um trem pouso mal posicionado pode atrapalhar as filmagens. Para solucionar esse problema alguns modelos contam com um sistema retrátil que recolhe o trem de pouso deixando a imagem de vídeo sem nenhum tipo de obstrução.


66


HÉLICES Permanecem todos os conceitos apresentados no módulo anterior. VANT’s de asa rotativa utilizam pares de hélices, com passos opostos, em cada um dos seus lados. A excessão à regra é o tricóptero, que utiliza 2 hélices de passo normal à frente e 1 de passo inverso na traseira. Sentido de rotação e montagem das hélices em octocópteros

Sentido de rotação e montagem das hélices em hexacópteros


67


Sentido de rotação e montagem das hélices em quadricópteros

Sentido de rotação e montagem das hélices em tricópteros

A montagem correta da hélice, com base no sentido de rotação do motor é de fundamental importância. Para isso basta garantir que o ar esteja sendo defletido para baixo.


68


MOTORES Permanecem todos os conceitos apresentados no módulo anterior. VANT’s de asa rotativa utilizam múltiplos motores, sendo que a definição do sentido no qual ele vai girar ocorre por meio da simples inversão de 2 dos 3 fios que o ligam ao ESC.


69

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA ESC’S Permanecem todos os conceitos apresentados no módulo anterior. VANT’s de asa rotativa utilizam múltiplos motores, sendo que a definição do sentido no qual ele vai girar ocorre por meio da simples inversão de 2 dos 3 fios que o ligam ao motor. Em um multirrotor, todos os ESC’s são ligados à controladora. Caso se utilize ESC com BEC, entende-se que todos estão alimentando a controladora. Como esta configuração pode causar problemas para a controladora, estabelece-se como regra (não unânime) isolar o fio positivo de todos os ESC’s, menos um, de modo que apenas este forneça energia para ela.

CIRCUITO DISTRIBUIDOR DE CARGA Em um RPA de asas rotativas organizar os fios que conectam todas as peças pode ser um desafio tão grande quanto qualquer outra etapa do projeto. Em um hexacóptero, por exemplo, temos 6 ESC’s, cada um com 2 fios de alimentação, que devem ser conectados à bateria. Para garantir a conexão e organização disso tudo, se utilizam circuitos distribuidores de carga, que fazem a ponte entre a bateria e os ESC’s.


70


CONTROLADORA DE VÔO TIPOS E MODELOS Além das controladoras já vistas no módulo anterior, que funcionam tanto para RPA’s de asa fixa quanto asa rotativa, seguem algumas que funcionam apenas com RPA’s de asa rotativa. DJI A2


71

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA DJI WOOKONG

DJI NAZA V2


72

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA DJI NAZA LITE


73

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA DIAGRAMA BÁSICO DE UM RPA DE


ASAS ROTATIVAS

74

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA MÓDULO 6: EQUIPAMENTO BÁSICO DE SOLO Dentre os termos mais aceitos para designar aeronaves não triuladas está a sigla RPA. Além deste termo, existe também o termo RPAS, mais abrangente, e que além do RPA engloba também todo o equipamento de solo, definindo o sistema inteiro. Vamos então aterrissar e falar um pouco sobre o equipamento de solo. RÁDIO CONTROLE / TRANSMISSOR Um RPA apesar de não possuir piloto a bordo, ele possui um piloto em solo, e este utiliza um sistema de rádio controle para interagir com a aeronave em todas as fases do vôo. Estes rádios são comercializados em diversas configurações e modelos TRANSMISSÃO AM: É a modulação mais usada por vários tipos de brinquedos, telefones e outros tipos de aparelhos eletronicos, por isso não é muito bom utiliza-lo, a probabilidade de interferencia é muito grande fora a dificuldade de encontrar receptores para ele. FM: É o padrão mais utilizado por aeromodelistas, assim como os rádios FMs existem as frequencias na qual cada radio transmite (isso é definido pelos conhecidos cristais que vão informar ao transmissor e ao receptor qual frequencia usar). Foi definido a faixa de 72Mhz e dividido em 50 canais pulando de 20hz começando em 72.010hz. O que gera essa tabela: 2.4GHz: Esta é a tecnologia mais recente que evita e muito as interferencias, pois cria um canal de comunicação única entre receptor e transmissor. O que facilita a vida do aeromodelista, pois não precisa se preocupar de estar no mesmo canal (frequencia) de outro aeromodelista na pista. Pwm / ppm/sbus ALCANCE Entre os rádios disponíveis no mercado encontram-se basicamente 3 tipos no que diz respeito ao alcance. PARK FLYER Mais utilizado em brinquedos. Alcance geralmente inferior a 300m.


75


FULL RANGE Representa a quase totalidade dos rádios vendidos atualmente. Possuem alcance que varia entre 1 e 2Km. Cabe mencionar que para que o alcance full range seja obtido é necessário, além de um rádio full range, que seja utilizado também um receptor full range. Geralmente os fabricantes oferecem os dois tipos de receptores para seus clientes.


76

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA LRS Sigla de Long Range System ou Sistema de Longa Distância. Estes sistemas operam na faixa de UHF e oferecem alcance que supera os 50Km, podendo chegar a mais de 100Km. São vendidos como módulos que devem ser acoplados ao rádio srcinal.


77



78

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA COMANDOS BÁSICOS Apesar de um rádio poder ter muitos canais configuráveis um rádio deve ter no mínimo 4 canais para que se possa pilotar um RPA, são eles: acelerador, aileron, leme e profundor. No módulo 12 sobre pilotagem entraremos em detalhes em cada um deles. CANAIS CONFIGURÁVEIS Além dos 4 canais básicos para pilotar o RPA é provável que sejam necessários canais adicionais para controlar as mais diversas ações como acionar trens de pouso, tirar fotos, ligar luzes, controlar gimbal, acionar flaps, alternar entre modos de vôos, entre outras coisas. E é por isso que muitos rádios dispõem de diversos canais livres para este propósito. Os mais simples costumam ter algo entre 6 e 8 canais, podendo chegar até a 18 nos mais sofisticados. MIXAGEM Como já dito anteriormente, algumas vezes pode ser necessário combinar, ou mixar, o comando de 2 ou mais superfícies de comando, como é o caso das caudas em V e dos elevons. Para este propósito alguns rádios já vêm com programas embutidos, dispensando assim o uso de equipamentos externos. EXPONENCIAL O exponencial serve para mudar a curva de atuação do stick de linear para exponencial, ou seja, ameniza os comandos no centro ou nas bordas do stick, tem radios que aceitam exponencial negativo e positivo , quando se é iniciante vc tende a usar o comando com muita violencia e rapidez, o exponencial pode amenizar um pouco isso. DUAL RATE O dual rate serve para deixar uma mesma superficie de comando com mais ou menos comando, ou seja, com a chave de dual rate vc escolhe se vc quer mais ou menos comando na mesma superficie. Este comportamento precisa ser programado antes e é muito útil, por exemplo, em um RPA de alta velocidade, onde nos procedimentos de pouso e decolagem precisa de mais amplitude de comando do que durante o vôo. FABRICANTES Existem diversos fabricantes que oferecem vários modelos, muitos deles concorrentes em termos de qualidade e funcionalidades. No final das contas, para a grande maioria dos usuários é uma questão de gosto pessoal, da mesma forma que optar por uma marca de carro ou de refrigerante.


79

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA FUTABA


80

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA SPEKTRUM


81

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA JR


82

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA FRSKY


83

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA TURNIGY


84

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA MÓDULO 7: DEMAIS COMPONENTES Até agora estudamos a arquitetura básica de um RPA, composta pelos componentes indispensáveis ao vôo, como motores, hélices, controladora, ESC e bateria. Além desses, existem sistemas auxiliares que podem tanto servir para aprimorar a experiência quanto estar relacionados à execução de uma missão. SISTEMA FPV FPV é uma sigla que designa o termo First Person View, ou visão em primeira pessoa. Este conceito refere-se à possibilidade de ter, do solo, o ponto de vista de piloto embarcado na aeronave, ou seja, a visão do piloto. Isso é obtido através do uso de câmeras e sistemas de transmissão de imagem sem fio. A função deste sistema é auxiliar o piloto remoto na operação do equipamento, mas também funciona como dispositivo de segurança já que em caso de desorientação ou perda de contato visual, pode auxiliar no controle da situação. Um circuito FPV costuma ser requisito obrigatório em todo projeto de RPAS. CÂMERAS Este sistema geralmente utiliza cameras CCD e CMOS derivadas daquelas utilizadas em sistemas de vigilância, porém normalmente sem os pesados invólucros e dissipadores, estes últimos desnecessários devido ao fluxo constante de ar resultante do vôo.

Estas câmeras operam com 5V ou 12V, devendo ser observada a necessidade ou não de uso de um regulador de tensão. As câmeras disponíveis no mercado utilizam sensores CMOS ou sensores CCD eas diferenças entre os dois tipos de tecnologias levam a diversos prós e contras: 





os sensores CCD criam imagens de alta qualidade e baixo nível de ruído. Os sensores CMOS geralmente são mais suscetíveis a ruídos (interferência eletromagnética); como cada pixel em um sensor CMOS possui diversos transistores localizados próximos a ele, a sensibilidade à luz de um chip CMOS é menor. Muitos dos fótons atingem os transistores em vez do fotodiodo; os CCDs consomem 100 vezes mais energia do que um sensor CMOS equivalente;


85


Recentemente, fabricantes do peso de Canon e Kodak passaram a usar uma nova geração de CMOS em suas reflex topo-de-linha. E, como se pode imaginar, estes sensores não ficam devendo em nada para os rivais CCDs. Pelo contrário: já está mais do que provado que, para estas aplicações, a tecnologia CMOS proporciona mais qualidade a um custo de fabricação menor, e ainda gastando menos energia.

Em algumas aplicações como inspeções técnicas, onde se deseja além de ter uma visão em primeira pessoa, gravar tais imagens, é possível utilizar câmeras especiais que oferecem gravação e transmissão simultâneas. Estas câmeras geralmente contam com baterias internas mas podem ser conectadas ao sistema elétrico do RPA, via adaptador USB, para ficarem carregando constantemente durante o vôo. A GoPro é uma das mais utilizadas para este fim, uma vez que grava em excelente qualidade e possui saída analógica pelo conector USB, além de digital pelo conector HDMI.

Por uma questão de custo, muitas aplicações acabam adotando concorrentes, ou clones, da GoPro, que têm apresentado qualidade de gravação cada vez mais elaborada, por uma fração do preço de uma srcinal. Dois exemplos são a Xiaomi Yi e a SJCam4000.


86


Além desses modelos, existem modelos mais compactos, também usados em grande escala e concorrentes em seus respectivos segmentos. Duas das mais utilizadas são a Mobius e a RunCam HD.


87


Assim como boa parte dos equipamentos desenvolvidos para aplicações de RPA, estas câmeras são bastante configuráveis e também contam softwares específicos com atualizações constantes de seus fabricantes. Abaixo duas telas do software de configuração da Mobius.


88



89

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA TRANSMISSOR DE VÍDEO (VTX) A imagem captada pela câmera embarcada no RPA precisa ser transmitida para o piloto em solo, e isso é feito por meio de um transmissor de vídeo.

FREQUÊNCIAS Os sistemas existentes no mercado trabalham em sua maioria em algumas faixas de frequência padronizadas, cada qual com vantagens e desvantagens, as quais veremos a seguir.

900MHZ O Link de 900 mhz tem alcance muito bom, mas há relatos de interferência por suas harmônicas no sistema de GPS, complicando a vida de quem quer usar um OSD. Um filtro “passa baixas” tende a amenizar o problema. Além do mais, sofre muito com o sinal de celular, tanto das torres quanto dos aparelhos, e exige antenas bem maiores que os de frequências maiores.

1.2/1.3GHZ O link de 1.2 ghz é muito bom, mas tem sua utilização restrita em território nacional, tendo que operar longe de aeroportos ou em seus canais mais elevados, que inserem-se em 1.3ghz. Muito usado no mundo e portanto com boas opções de antenas. Não costuma causar interferência por harmônicas. Recomenda-se contudo ficar longe do receptor se for de 2.4 ghz

2.4GHZ Fácil e barato comprar boas antenas e bons transmissores e receptores de vídeo…. Mas (e sempre tem um mas), essa é a frequência muito poluída por sinal WiFi e é obrigatório que seu sistema de rádio controle não seja em 2,4Ghz (ou que tenha um sistema de repeticão que mantenha seu recptor de vídeo BEM distante do seu rádio). E pra quem é boa essa frequência?   



Pra quem não gosta de fazer antena e quer comprar uma parabólica linda alí na santa efigênia Pra quem voa longe de locais com sinal wireless Pra quem voa longe de outras pessoas com rádio na frequência 2,4Ghz Pra quem tem rádio controle na frequência 433Mhz (ou 72Mhz, old school )

Essa frequência permite sim voos distantes e o sinal tem boa penetração por árvores e até paredes. Sua penetração é inferior ao sistema de 1..3Ghz mas a facilidade de se conseguir boas antenas pode suprir essa diferença.


90

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA 5.8GHZ Oferece menor alcance e é mais suscetível a problemas com obstáculos. Por outro lado oferece menos risco de interferência por sinal conflitante. Equipamento barato, confiável, apresenta antenas pequenas e pode ser usado com qualquer sistema de rádio controle existente.

POTÊNCIA A maioria dos fabricantes oferece seus transmissores de vídeo em diversas configurações de potência, sendo que as mais amplamente utilizadas cituam-se na faixa entre 200mW e 1W. Existem no entanto opções que vão de 25mW até 2W. Tendo pouco ou muita potencia tem seus inconvenientes. Se eu tiver pouca potencia meu alcance será limitado e se eu tenho muita, poderá interferir com o controle do RPA, mesmo sendo frequências diferentes. Ligar um transmissor sem uma antena pode danificá-lo, especialmente se for de potência alta. Quadruplicar a potência do transmissor dobrará o alcance. Duplicar a potência do transmissor aumentará o alcance em aproximadamente 0,4

FABRICANTES E PADRÕES Dentre os inúmeros fabricantes de equipamentos derivados de sistemas de vigilância adaptados, alguns se destacam por terem investido no desenvolvimento e adaptação de seus produtos aos requisitos de um vôo de RPA.


91

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA LAWMATE Sistemas na faixa de 1.2GHz.

RACEWOOD Sistemas na faixa de 1.2GHz.

BOSCAM Sistemas na faixa de 5.8GHz


92

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA EACHINE Sistemas na faixa de 5.8GHz

FATSHARK Sistemas na faixa de 5.8GHz


93

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA IMMERSIONRC Sistemas na faixa de 5.8GHz

AOMWAY Sistemas na faixa de 5.8GHz


94


FLIGHTSIGHT Sistemas na faixa de 5.8GHz


95

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA RECEPTOR DE VÍDEO (VRX) O sinal emitido pelo transmissor de vídeo embarcado no RPA precisa ser processado e convertido em imagens por um receptor de vídeo, localizado em solo. Estes receptores são oferecidos pelos fabricantes nas mesmas frequências dos transmissores.

ANTENAS Em se tratando de alcance, tão ou até mais importante que a potência do vTX é a escolha da antena correta, e disso depende a definição do propósito do projeto. Por exemplo, para a maioria dos trabalhos onde o RPA irá se afastar menos de 1Km do operador, uma antena polarizada omnidirecional é suficiente. Já em uma missão onde o RPA se afastará por mais de 2 ou 3Km pode ser necessária uma antena direcional de médio ou alto ganho.

GANHO O ganho de uma antena é medido em dB, e a cada 3 dB o ganho da antena dobra. Quanto maior o dB maior o alcance. Mas não se engane: não basta ter dB alto, pois em geral as antenas direcionais possuem alto ganho, mas o ganho fica concentrado em apenas uma direção.

Ex.: Trocar uma antena qualquer em um sistema que alcançasse 1000m por uma com ganho de 5dB a mais, permitirá aumentar o alcance para 1800m.

TIPOS E CARACTERÍSTICAS Abaixo algumas informações adicionais sobre os tipos de antena mais utilizados.

OMNIDIRECIONAIS São antenas que irradiam em todas as direções, porém não possuem um alcance muito grande. Você deve optar por este tipo de antena quando:   

O plano de vôo for próximo à sua localização Quando o RPA não for se distanciar mais do que 1 ou 2Km da base receptora Quando a base receptora estiver localizada no centro do campo de vôo


96


Alguns exemplos de antenas omnidirecionais

Rubber Ducky

The Vee

Cloverleaf 1.2GHz

Cloverleaf 5.8GHz


97


Skew Planar

DIRECIONAIS São antenas que irradiam em uma única direção. Quanto maior o ganho, maior a distância, porém mais estreito o ângulo de irradiação.

MÉDIO GANHO Você deve optar por antenas direcionais de médio ganho quando:   

Seu projeto prever distâncias entre 2 e 10Km Quando seu campo de vôo estiver à sua frente Uso de tracker de antena fortemente recomendado

Alguns exemplos de antenas de médio ganho

Yagi de 3 elementos


Patch de 8dBi

98


Helical de 3 voltas

Moxon Rectangle

ALTO GANHO Você deve optar por antenas direcionais de alto ganho quando: 



Longo alcance for um dos objetivos de seu projeto Você pretende voar em linha reta, tanto na ida quanto na volta

Alguns exemplos de antenas de alto ganho

Yagis multi-elementos


Grid antenna

99


Patch array

Biquad antenna

DIVERSITY Muitas vezes um único tipo de antena não etende a todos os requisitos do projeto de RPAS, nestes casos é possível utilizar um equipamento conhecido como Diversity. O Diversity nada mais é que um circuito que mede a qualidade do sinal recebido em 2 ou mais antenas ligadas a ele, e comuta constantemente para a antena com a melhor recepção. Desta forma é possível projetar uma base de solo que cubra, por exemplo, grandes distâncias em uma direção pré-definida e mantenha a qualidade da recepção quando o RPA estiver próximo mas não na linha da antena de alto ganho.

Acima, um receptor com diversity embutido, e um diversity externo com 2 receptores e suas respectivas antenas conectados a ele.


100

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA MONITORES Todo sistema de FPV depende de um monitor me solo para que o piloto remoto possa acompanhar as imagens geradas pelo RPA. Tais monitores devem atender a duas especificações básicas:





Devem possuir excelente brilho para que possam ser usados durante o dia. Geralmente se usa pára-sol para evitar a incidência direta do sol, mas nem todos os monitores à venda são capazes de atender este requisito; Em caso de qualidade baixa do sinal de vídeo devem exibir a degradação do sinal até restar apenas a estática, ou chiado, e não a famosa tela azul que a maioria dos monitores apresenta.

Os monitores geralmente são fixados ao rádio controle ou a um tripé e os mais utilizados são os de 5 e 7 polegadas.


101

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA Em alguns equipamentos, como os da DJI, é utilizado um tablet conectado ao rádio no lugar do monitor.

GOGGLES Algumas aplicações podem exigir um headset ou video óculos ao invés de um monitor. Em alguns casos trata-se também de uma questão de preferência do piloto remoto. Os vídeo óculos são encontrados em 3 tipos de configuração: MONITOR ÚNICO Mais barato, composto por um monitor simples, geralmente de 5 polegadas, e uma lente fresnel, posicionada entre ele e os olhos. Nas imagens abaixo, o Headplay HD, modelo mais caro com entrada HDMI e receptor embutido, e o Quanum V2, modelo mais simples.

MICRO MONITORES DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA

102

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA Mais caros que os de monitor único, possuem uma micro-tela para cada olho e geralmente vêm com ajuste de IPD (distância entre as pupilas). Geralmente são a primeira opção em função da praticidade e do tamanho reduzido, porém a adaptação ao seu uso é bastante pessoal.

Skyzone

Fatshark Attitude

Zeiss Cinemizer

Boscam GS 923


103

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA TRACKER DE ANTENA Quando se utiliza uma antena de alto ganho no receptor de vídeo a mesma deve ficar constantemente sendo apontada na direção do RPA. Para garantir este critério são utilizados sistemas chamados trackers de antena. São montados geralmente sobre um tripé e possuem servo motores que fazem a movimentação da antena.

TELEMETRIA Dá-se o nome de telemetria o processo de leitura remota de parâmetros e informações de vôo do RPA em tempo real. Velocidade, altitude, latitude, longitude, horizonte artificial, distância horizontal, distância total, carga das baterias, tempo restante de vôo, número de GPS’s conectados e modo de vôo selecionado estão entre as informações que podem ser transmitidas para a estação de solo. Estas informações geralmente são transmitidas através de um conjunto transmissor/receptor dedicado que geralmente opera nas frequências de 433MHz e 915MHz, de modo que deve ser avaliar seu uso em projetos que fazem uso de sistemas de rádio de longa distância.

As informações recebidas pelo sistema de telemetria geralmente são exibidas em um tablet, um notebook, ou então através de um OSD.


104

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA OSD OSD é uma sigla para On Screen Display e refere-se à sobreposição de informações à tela de vídeo. Neste caso, à sobreposição das informações recebidas pelo sistema de telemetria do RPA.

GPS O GPS é uma das ferramentas mais úteis em um sistema RPAS. É ele quem fornece informações relativas ao posicionamento e altitude da aeronave. A maioria das placas controladoras mais sofisticadas já são vendidas com a antena GPS, e as demais, com excessão de uma poucas, possuem entradas para que o acessório possa ser conectado posteriormente.

Da antena de GPS dependem todos os modos de vôo das controladoras que de alguma forma dependem da gestão do posicionamento da aeronave. Por ser um equipamento sensível, geralmente é montada sobre um pedestal para mantê-la afastada da interferência dos demais equipamentos eletrônicos do RPA.


105

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA GIMBAL Alguns frames vem com o suporte de câmera acoplado na parte inferior ou no trem de pouso. Os menores modelos tem mecanismos para evitar a vibração, melhorando assim a qualidade da imagem. O suporte denominado gimbal é um modelo que permite a câmera fazer movimentos suaves enquanto o aeromodelo modifica a sua inclinação diversas vezes. Para isso, esse mecanismo necessita de motores, dados de um giroscópio e um sistema de controle. Geralmente o controle do gimbal é feito pela própria controladora de voo, porém existem modelos que tem seu sistema independente.

CARGA ÚTIL ESPECÍFICA OU PAYLOAD Evidentemente que as funcionalidades de um RPA não resumem-se ao transporte de sistemas caríssimos de câmeras, embora o faça muito bem. Desta forma, determina-se que carga útil ou payload é todo o equipamento embarcado em um drone a fim de cumprir uma missão e que não faça parte do conjunto de sistemas essenciais ao vôo.


106

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA MÓDULO 8: BATERIAS (VÍDEO) Dentre todos os componentes de um RPAS talvez as baterias sejam um dos pontos mais controversos pois muitos são os relatos e casos de explosões, incêndios e acidentes diversos relacionados a elas. Tais casos representam de fato motivo suficiente para que se compreenda como funciona uma bateria de lítio polímero e que se tomem alguns cuidados no seu manuseio. CONCEITOS BÁSICOS DE E

LETRICIDADE

Apenas para fins de nivelamento no curso, serão apresentados aqui alguns conceitos rápidos. Corrente: fluxo coordenado de elétrons que circula por um material condutor. Medido em Amperes Tensão: é a força que impulsiona os elétrons. Medido em Volts Carga Elétrica: é a quantidade de carga(corrente) constante que pode ser fornecida por uma bateria totalmente carregada até a sua completa descarga em 1h. Ex.: Uma bateria de 1200mAh pode fornecer 1200mA (1,2A) por 1h. Lei de Ohm: Corrente = Tensão * Resistência Aplicando tais conceitos ao nosso contexto, significa que se não houver uma carga, não há consumo de bateria. No momento em que eu acoplo componentes ao RPA, o consumo de carga elétrica se inicia..

TIPOS DE BATERIAS BATERIAS DE CHUMBO As Baterias chumbo-ácido foram inventadas no Séc. XIX (Gaston Plante em 1859), tem como componentes básicos o chumbo ou óxido de chumbo e o ácido sulfúrico. Vantagens: custo relativamente baixo, resistência a grandes variações de temperatura e grande durabilidade. Desvantagens: pesada, demora bastante tempo a ser carregada, descarrega-se rapidamente, sofre uma diminuição (pequena, masser constante) de voltagem durante sua utilização e não pode recarregada totalmente com tanta frequência como os outros tipos. A sua melhor utilização é esporádica, uma vez que este tipo de bateria é desenhado para ser constantemente carregada e eventualmente descarregada (ex.: é o tipo utilizado em automóveis, sendo carregada com o motor em funcionamento e descarrega no arranque ou no funcionamento de dispositivos com o veiculo desligado).


107

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA NÍQUEL-CÁDMIO (NICD) A bateria de níquel cádmio é a bateria com mais tempo de uso no mercado. Assim é uma tecnologia já desenvolvida e madura. Porém a sua densidade de energia não é muito grande. A bateria de NiCd é utilizada quando se quer vida longa, alta corrente de descarga e preço baixo. Vantagens: potencial energético maior do que o da de chumbo-ácido, o que faz com que seja de 20 a 50% mais leve, proporcionando um tempo de utilização superior para o mesmo peso. Não sofre queda de voltagem durante a utilização. Desvantagens: custo mais alto do que o da de chumbo-ácido, é muito tóxica para o meio ambiente (devido ao cádmio). Além disto, este tipo de bateria sofre mais com extremos de temperatura, descarregando-se muito rapidamente em temperaturas muito baixas e não se carregando totalmente em temperaturas muito elevadas. NÍQUEL METAL HIDRETO (NIMH) A bateria de níquel-metal-hidreto (NiMH) possui algumas vantagens em relação aos outros tipos: resiste a um número maior de cargas/descargas na sua vida útil do que as de NiCad, possuindo um potencial energético ligeiramente superior (20% em média); ainda em comparação com as de NiCd, possui custo apenas ligeiramente superior, tempo de recarga inferior e maior resistência a variações de temperatura. Tem praticamente o mesmo peso que as de NiCd. Ambientalmente é mais amigável do que a de NiCD.

ÍONS DE LÍTIO (LI-ION) Os íons de lítio estão nas baterias dos seus smartphones, notebooks, tablets e praticamente qualquer outro gadget que exista na sua casa. Mais leves, estáveis e seguras do que as baterias com níquel, os modelos com íons de lítio são os mais populares da atualidade, mesmo com os custos mais altos. Uma das grandes vantagens dessa tecnologia está na redução de perdas de capacidades, uma vez que os íons de lítio não passam pelo efeito memória. Outro fator importante para o sucesso está no fato de que essas baterias não precisam ser completamente descarregadas antes de uma nova carga.


108

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA POLÍMERO DE LÍTIO Esta é uma das tecnologias mais avançadas que podem ser encontradas no mercado. Baterias de polímeros de lítio podem guardar mais energia no mesmo espaço que as de íons, sendo portanto mais leves do que as rivais. Como as “irmãs de íons”, não passam por efeito memória nem demandam descargas completas antes de recargas. O problema fica com os custos de produção bem mais altos. Possuem também grande capacidade de descarga, sendo por este motivo a escolha natural para alimentar os potentes motores brushless dos RPA’s elétricos.

ESTRUTURA DE UMA BATERIA DE LIPO

CÉLULAS As baterias de lipo são vendidas no formato de packs, e cada pack pode conter 1 ou mais células. Cada célula possui uma tensão nominal de 3,7V TENSÃO NOMINAL E TENSÃO MÁXIMA E

TENSÃO MÍNIMA

A tensão nominal de uma bateria de LiPo é de 3,7V por célula A tensão máxima de uma bateria de LiPo é de 4,2V por célula A tensão mínima de uma bateria de LiPo é de 3V por célula


109

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA Exemplos de tensões nominais para packs de baterias de LiPo  

  



1S = 3,7V 2S = 7,4V 3S = 11,1V 4S = 14,8V 5S = 18,5V 6S = 22,2V

TAXA DE CARGA (C)

É a taxa máxima na qual a bateria deve ser recarregada. Geralmente as baterias são recarregadas a 0,5C ou 1C, porém existem baterias que podem ser recarregadas a 5C ou mais. Como exemplo, uma bateria de 2A (2000mAh) projetada para ser carregada a 5C, poderá ser carregada a até 10A.

TAXA DE DESCARGA (C)

É a capacidade da bateria em fornecer corrente, uma taxa de descarga de 1C equivale a dizer que a bateria pode liberar uma corrente igual a sua Carga Elétrica, fato que a descarregara em 1h, já uma Bateria de 2C pode fornecer o dobro de corrente, porem irá durar apenas metade do tempo* (30min). Ex.: Uma bateria de 1200mAh e de taxa de descarga 1C pode fornecer 1200mA (1,2A) por 1h. Uma bateria de 1200mAh e de taxa de descarga 2C pode fornecer 2400mA (2,4A) por 30m. * Esse tempo é teórico, pois uma taxa de descarga elevada aumenta a temperatura da bateria, e isso pode fazê-la entrar em combustão. A taxa de descarga máxima não deve ser utilizada com frequência, e quando usada nunca deve permanecer nesse estado por muito tempo.


110

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA RISCOS OFERECIDOS PELAS BATERIAS DE LIPO Toda bateria oferece riscos se manipulada incorretamente ou expostas a situações fora de seus limites de uso. O problema está no potencial destrutivo presente nas baterias de lipo. Dentre os riscos oferecidos podemos citar: 1. 2. 3.

Combustão por sobrecarga Combustão por perfuração Combustão por curto circuito

Curto circuito bateria de lipo: https://www.youtube.com/watch?v=5qSCaU9TWnc Perfurando bateria de lipo: https://www.youtube.com/watch?v=wUFxlf4fXjo

Sobrecarregando bateria de lítio: https://www.youtube.com/watch?v=B-AoAYrEy-o

CARREGADORES INTELIGENTES Uma bateria de lipo jamais deve ser recarregada com um carregador inadequado. Carregadores inteligentes são utilizados para este fim e já vêm com programas especiais para todos os processos relacionados às baterias de lipo.


111



112


https://www.youtube.com/watch?v=811R-t8h2Po – Imax X200

CARREGANDO SUA BATERIA Para carregar sua bateria, você deve: 1. 2. 3. 4. 5.

Conectar o cabo principal da bateria ao cabo de carga do carregador Selecionar o modo CHARGE Definir a tensão da bateria. Alguns carregadores trazem a nomenclatura 1S, 2S, 3S, etc... enquanto outros trazem a tensão de carga. Definir a corrente de carga. Você deve verificar na etiqueta da bateria qual a taxa de carga e selecionar um valor que não o ultrpasse. Jamais deixar a bateria carregando sem supervisão.

BALANCEANDO SUA BATERIA Toda bateria vem de fábrica com a tensão equalizada em todas as células. Porém com os ciclos de uso e constantes cargas e descargas existe uma tendência a que essas células fiquem desbalanceadas e comecem a surgir pequenas diferenças de tensão entre elas. Para corrigir isso, os carregadores vêm com um programa especial de balanceamento. Preferencialmente as baterias podem ser sempre carregadas desta forma, mas como o programa é mais lento que o de carga simples, pode ser utilizado apenas de tempos em tempos para evitar que a bateria seja danificada. 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Conectar o cabo principal da bateria ao cabo de carga do carregador Conectar o cabo balanceador da bateria ao cabo de balanceamento do carregador Selecionar o modo BALANCE. Alguns carregadores só possuem este modo. Definir a tensão da bateria. Definir a corrente de carga. Jamais deixar a bateria balanceando sem supervisão.

ARMAZENANDO SUA BATERIA (STORAGE) Baterias LiPO não devem ser armazenadas completamente carregadas, nem descarregadas. Normalmente os carregadores de bateria LiPO possuem um modo chamado Storage, que em português significa armazenamento. É nesse modo que você deverá manter sua bateria antes de armazená-la por um longo período de tempo. Nesse modo o carregador limitará a tensão de sua bateria entre 3,7V a 3,85V, variando conforme o fabricante. Uma informação importante é que o processo de reação química acontece dentro da bateria ininterruptamente, o que você pode comprovar facilmente medindo a tensão da bateria após ela ter sido recarregada no modo Storage, por exemplo. Verá que a tensão aumenta sozinha de um dia para o outro, ou em períodos maiores, como também pode baixar.


113

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA RECOMENDAÇÕES  

 

 

 



 

Sempre carrege utilizando carregadores próprios com balanceamento; Evitar descarga a bateria abaixo de 3,2v por célula; Não descarregue a uma taxa além do permitido; Posicione a bateria onde possa pegar maior ventilação; Carregue cada célula no máximo 4,2 volts por célula; Armazenar a bateria num local fresco, arejado e que não esquente; Não permitir curtos circuitos. Não carregue ou armazene as baterias próximo de materiais inflamáveis. O fogo da LiPo é um fogo químico. Mantenha sempre um extintor de incêndio Classe D nas proximidades das suas baterias. Nunca deixe suas baterias lipo paradas com uma carga completa por mais de 2 ou 3 dias. Nunca carregue uma bateria que ainda está quente de uso, e nunca use uma bateria que ainda está quente.


114

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA MÓDULO 9: MANUTENÇÃO DE UM RPA Como toda máquina, os RPA’s estão sujeitos a rotinas de manutenção regulares, garantia de que nenhum problema inesperado irá ocorrer durante as missões. Esta manutenção pode ser dividida em manutenção preventiva, preditiva e corretiva. MANUTENÇÃO PREVENTIVA Manutenção efetuada com a intenção de reduzir a probabilidade de falha de uma máquina ou equipamento, ou ainda a degradação de um serviço prestado. Normalmente, o período de revisão é baseado em históricos ou recomendações do fabricante. Exemplo: cíclos de carga da bateria.

MANUTENÇÃO PREDITIVA Manutenção preditiva é aquela que indica as condições reais de funcionamento das máquinas com base em dados que informam o seu desgaste ou processo de degradação. Trata-se de um processo que prediz o tempo de vida útil dos componentes das máquinas e equipamentos e as condições para que esse tempo de vida seja bem aproveitado. Exemplo: monitoramento da temperatura dos motores

MANUTENÇÃO CORRETIVA Manutenção que consiste em substituir peças ou componentes que se desgastaram ou falharam e que levaram a máquina ou o equipamento a uma parada, por falha ou pane em um ou mais componentes. Exemplos: 

 

Troca de hélices danificadas Correção em pontos de solda com mau contato Calibragem de sensores


115

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA MÓDULO 10: MERCADO DE TRABALHO CENÁRIO DO MERCADO “Pesquisa de 2013 da Associação Internacional de Sistemas de Veículos Não Tripulados calcula que o uso de drones nos diversos setores da indústria pode gerar um impacto positivo de quase US$ 14 bilhões em três anos. Até 2025, estima-se a criação de 100 mil novos empregos.”

http://link.estadao.com.br/noticias/geral,mercado-de-drones-cresce-sem-lei-no-brasil-e-industrianacional-fica-para-tras,10000030938 “O mercado de drones deve movimentar R$200 milhões no Brasil este ano, segundo a MundoGEO, empresa especializada no setor.”

http://www1.folha.uol.com.br/mercado/2016/05/1773636-pequenos-empresarios-dominam-o-setorde-drones-no-brasil.shtml “Ao mesmo tempo que o mercado de smartphones, tablets e PCs enxuga, a expectativa é de que as compras de novos dispositivos aumentem, entre eles as impressoras 3D, tecnologias wearables (acessórios que podem ser vestidos, como relógios conectados à web), televisores inteligentes, óculos de realidade aumentada e drones. Outro destaque fica para soluções em internet das coisas (objetos usados no dia a dia, como eletrodomésticos, conectados à rede mundial de computadores), que deve movimentar R$ 14,4 bilhões no Brasil em 2016.”

http://brasileiros.com.br/2016/05/ao-largo-da-crise/ “Faturamento do mercado mundial de drones ultrapassa U$127 bilhões. Setor que mais demanda esta tecnologia é o de infraestrutura com U$45,2 bilhões, seguido de agricultura com U$32,4 bi, transportes com U$13 bi e segurança com U$10,5 bi.”

http://www.proxxima.com.br/home/proxxima/2016/05/17/mercado-de-drones-chega-a-us-127bilhoes.html MERCADOS

PUBLICIDADE E MARKETING


116




 



Captação de imagens e vídeos para peças publicitárias e filmes Exige especialização em fotografia Exige boa experiência de pilotagem Investimento relativamente baixo


117

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA INSPEÇÕES TÉCNICAS

 

 

  

Inspeção de torres Inspeção de cabos de energia Inspeção de pontes Inspeção de telhados Inspeção de chaminés Inspeção de obras Exige boa experiência de pilotagem


118

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA AGRONEGÓCIO

    

 

Mapeamento de propriedades rurais Pulverização Localização de pragas Identificação de momento da colheita Alto nível de automação Alto investimento Maior mercado potencial


119

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA GEOTECNOLOGIAS



 

Mapeamento de propriedades, bairros ou cidades Médio nível de investimento Conhecimento técnico varia de acordo com serviço oferecido


120

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA CONSTRUÇÃO CIVIL



 

Acompanhamento de obras Simulação de vista antes da obra concluída Inspeção do terreno (topografia, insolação, etc…)


121

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA EVENTOS



 



Registro fotográfico Interação com o evento Alto risco de incidentes, dependendo da aplicação Investimento depende dos serviços oferecidos


122

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA MEIO AMBIENTE



 



Grande potencial de uso futuro (drones semeando árvores) Mapeamento de áreas verdes Mapeamento de desmatamento Mapeamento de queimadas


123

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA SEGURANÇA



 



Apoio em resgates Perícias Controle de rebeliões Monitoramento à distância


124

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA MUNICÍPIOS



 



Análise de tráfego Combate a focos de mosquito Mapeamento de obras irregulares Mapeamento de invasão de terrenos


125

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA TREINAMENTO E CONSULTORIA

 

 

Amplo conhecimento técnico Investimento moderado a alto, dependendo dos assuntos a serem abordados Treinamentos destinados ao público ou in company Consultoria para empresas


126

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA MANUTENÇÃO



 



Exige grande conhecimento técnico Grande diversidade de equipamentos Carência hoje de empresas especializadas e capacitadas Demanda constante


127

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA MÓDULO 11: ESCOLHA E AQUISIÇÃO DE UM RPA OPÇÕES DE COMPRA Mesmo em um momento em que o mercado para os RPA’s ainda se consolida, a escolha e aquisição do equipamento já representa um assunto vasto e ao mesmo tempo de suma importância. Não raros são os cases onde se fazem altos investimentos em equipamentos mal dimensionados ou então em um roll de equipamentos que acabam por ser subutilizados. Exemplo disso é a publicidade que cada vez mais lança mão do custo x benefício de RPA’s compactos, ao mesmo tempo em que restringe o uso de RPA’s maiores a usos cada vez mais específicos. Ainda assim a quase totalidade dos segmentos exigem dos empresários do setor uma boa base técnica para compor soluções e resolver os problemas de seus clientes. Abaixo listamos as opções disponíveis para aquisição de um RPA. DIY Do It Yourself. Quando falamos em inovação em um mercado por sí só inovador, geralmente falamos em investimento em soluções próprias com vantagens como o ineditismo, a redução de custos ou o ganho de escala. Isso ocorre através do investimento em pesquisa e desenvolvimento, e no conhecimento daquilo que o mercado oferece e que pode servir de base para nossas pesquisas. Para este propósito podemos recorrer a KIT’s de peças que podem representar economias diversas e ganho de produtividade. Por exemplo, por que eu deveria me preocupar com laminação de chapas de fibra de carbono ou com o desenvolvimento de sistemas de gimbal se o foco da minha empresa estiver no software? Uma vez que você necessite dimensionar a eletrônica para um objetivo específico, você poderá recorrer a kits DIY, dos mais variados tipos, materiais e tamanhos para embarcar seus equipamentos. Estes kits vêm com todas as peças, separadores, parafusos e suportes necessários para construção da plataforma.


128



129


ARF Quando o propósito do projeto está de acordo com níveis de performance e autonomia que são padrões do mercado é possível recorrer a kits ARF (Almost Ready to Fly) que incluem além dos frames, os motores, ESC’s e hélices. Alguns kits também podem vir já com a controladora e outros acessórios como trem de pouso ou um gimbal. O receptor, no entanto, nunca é fornecido junto por depender de compatibilidade com sistema de rádio utilizado, e a montagem e configuração são por conta do comprador.


130

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA RTF Em projetos onde o foco está na prestação de um serviço simples pode ser que um equipamento pronto seja a melhor opção. RTF são as iniciais de Ready to Fly, ou pronto para voar. Os kit’s RTF entregam além do RPA também o respectivo sistema de rádio. Já vêm montados, configurados e alguns incluem também uma ou mais baterias.

BNF Assim como os kit’s ARF e RTF, os BNF têm o foco na simplicidade. A diferença do BNF para os demais é que apesar de ja vir montado, como o RTF, ele vem sem o rádio, que o comprador já deve possuir. É uma opção muito vantajosa se você já comprou um RPA RTF e deseja comprar outro de backup. Neste caso você pode optar pela versão BNF e economizar o valor de um novo rádio, que ficaria na estante.


131


IMPORTAÇÃO, RISCOS E TRIBUTAÇÃO Na hora de adquirir os equipamentos para sua aplicação RPAS não existe glamour. A aquisição dos equipamentos é feita geralmente por meio de importação ou de compra no mercado interno através de sites como Mercado Livre, OLX e classificados de fóruns especializados. FORMAS DE ENVIO A forma de envio varia em função da srcem do remetente e também em função dos valores e prazos de entrega. Para envios provenientes da China, a tabela abaixo mostra alguns exemplos de formas de envio e seus prazos (nada confiáveis) de entrega.


132


ENTREGA EXPRESSA OU COURIER Os fretes courier são empresas de entrega expressa que não utilizam os correios brasileiros para fazer sua entrega. Por esta razão costumam ser muito rápidas e podem fazer uma entrega dos Estados Unidos para o Brasil em menos de uma semana. Apesar da velocidade de entrega seu custo é alto. Essas empresas usam em seus cálculos o peso dimensional, ou seja, consideram o volume da caixa no custo do frete. Antes de utilizar qualquer empresa courier você deve ter em mente que todas as mercadorias são taxadas, nãofísica, adianta como gift, ou abaixo dólares,grátics, enviado de sempre pessoa física para pessoa oucolocar mesmooseproduto forem livros, jornais, revistasdeou$50 amostras você será taxado em 100%, não cabendo isenções. Para calcular o custo do frete de uma mercadoria enviado por um courier você deve utilizar a seguinte formula. Custo de importação = (60% * Custo da Mercadoria) + ((Custo da Mercadoria + (60% * Custo da Mercadoria)) * ICMS) + Tarifa. Cuidado: Se o remetente colocar um valor muito diferente do verdadeiro valor do produto, há cobrança de uma pesada multa. DHL EXPRESS Tem prazo de entrega entre 4 a 6 dias, a entrega é feita em sua casa e tem 100% de chance de ser taxado. Seu preço é o mais altos das empresas de courier. FEDEX ECONOMY Tem prazo de entrega entre 4 a 7 dias, a entrega é feita em sua casa e tem 100% de chance de ser taxado. Além das taxas citadas há também a da própria Fedex. TNT EXPRESS


133

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA Com entrega na porta da sua casa. Tempo de entrega: 4 a 8 dias úteis (Geralmente em 5 dias úteis). UPS EXPRESS Semelhante ao DhL express . FRETES DOS ESTADOS UNIDOS USPS FLAT RATE BOX E FLAT R

ATE ENVELOPE

Oferece uma taxa fixa, com peso máximo de 9.07 kgs (20lbs). Não possui rastreamento online ou cobertura de seguro para pequenas caixas e envelopes. FIRST CLASS INTERNATIONAL Modalidade de frete econômica mais barata, não tem rastreio e nem seguro. Chega rápido no Brasil, cerca de 10 a 15 dias, o que atrasa é o processo interno dos correios. AIRMAIL ECONOMY Frete econômico da Shipito. Recomendável para produtos de baixo valor. Tem um custo bem em conta e menor índice de taxação mais se enviar produtos caros ou grandes (que chamam atenção) podem ser tributados. Não oferece código de rastreio e nem seguro. * Obs: Neste modo o pacote pode ser roteado pela Europa antes de ser remetido ao Brasil. AIRMAIL PRIORITY O mesmo frete acima, só que este possui seguro. INTERNATIONAL AIR MAIL Esta é uma das modalidades de frete mais comuns para os EUA. É ótimo para pequenos pacotes de baixo valor comercial. Não tem rastreamento online e não oferece seguro. USPS PRIORITY MAIL É o tipo de frete mais utilizado, ótimo para encomendas mais pesadas. Oferece seguro e código de rastreio (via websro.correios.com.br) e possui um índice médio de incidência de tributação. USPS EXPRESS MAIL É um serviço “expresso ” dos correios americanos , mas ele só é expresso até entrar no Brasil. Oferece rastreio e dá garantias caso seu pacote seja extraviado. É mais caro e possui um índice de tributação maior que o Priority Mail Internacional, mas a entrega é mais rápida.

FRETES DA CHINA CHINA POST, SINGAPORE POST, HONG KONG POST Muitas empresas oferecem estas modalidades com free shipping (Frete Grátis) ou cobram um pequeno valor, tem código de rastreio e o tempo de entrega é de 2 a 4 semanas após a postagem do produto no correio da china. Pode levar mais tempo durante a alta temporada. As chances de ser taxado são baixas para pacotes de pequenos valores.


134


SWEDEN POST Algumas lojas e vendedores da china estão usando esta modalidade de frete, não tem rastreio e nem seguro. As chances de ser taxado são pequenas, o produto é enviado da china para Suécia e depois para o Brasil. O tempo médio é de 40 a 60 dias. EMS EXPRESS: Este modalidade é um pouco cara, tem alto índice de taxação, possui seguro e código de rastreio e o tempo de entregar é de 15 a 40 dias. Não recomendo utilizar esta modalidade de frete internacional. PERGUNTAS E RESPOSTAS Existe algum limite de peso e dimensão para os objetos importados? O peso aceito é de no máximo de 30 kg e a regra geral é que a maior dimensão não deve ultrapassar 150 cm. Existe algum limite quanto ao valor do obje to importado? Para pessoas físicas, o valor não deve exceder US$ 3.000,00 e, para que tudo seja feito sem maiores transtornos e diretamente em agências dos Correios, o máximo é de US$ 500,00 – acima disso será necessário contratar um agente aduaneiro ou empresa de importação. Existe algum limite quanto ao número de importações efetuadas? Não há limites mensais para importação realizada pessoa jurídica, quanto à pessoa física, caso haja uma frequência que configure atividade comercial o importador poderá ser intimado pela Receita Federal para dar explicações. É possível comercializar normalmente os produtos adquiridos via Importa Fácil no mercado nacional, sendo a empresa cadastrada no Simples Nacional (microempresa)? Em se tratando de pessoa jurídica, com CNPJ e Registro Estadual em dia e sem pendências com a Receita Federal, poderá sim utilizar o serviço Importa Fácil para efetuar importações e revendê-las aqui no Brasil, bastando apenas respeitar o limite de USD 3.000,00 por importação. Quais os tributos incidentes na operação de importação? Os tributos incidentes na importação são: Imposto de Importação e Imposto sobre Operações Relativas à Circulação de Mercadorias e Serviços (ICMS). Como é calculado o Imposto de Importação? 





Os impostos que incidem sobre a compra são de 60% sobre o valor do (produto + frete): se importar uma mercadoria de US$ 150 e o frete custar US$ 50, o total do tributo será 60% sobre US$ 200, totalizando US$ 320. Em cima dos US$ 320 poderá incidir ainda ICMS, que varia de estado para estado e pode chegar a até 18%. Cabe ao fiscal decidir se o valor declarado é compatível com a mercadoria e, caso não seja, ele pode estipular um novo valor para então aplicar os impostos.


135

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA 

Além disso tudo, IOF (6,38% no cartão ou 0,38% no boleto) e a taxa dos correios (R$12,00)

Quais são os casos que possuem isenção de Imposto de Importação? Importação de Pessoa Física para Pessoa Física: remessas com valor total até USD 50,00, cujo remetente e destinatário sejam pessoas físicas, estão isentos do Imposto de Importação; FISCALIZAÇÃO ADUANEIRA A fiscalização da Receita Federal nas aduanas segue ocorrendo. A intenção dos agentes não é a de "proibir" a entrada de multirrotores ou de "confiscar" equipamentos, já que a compra e a posse de multirrotores não é proibida no Brasil. Os agentes estão orientados a pedir a homologação dos equipamentos e cobrar o pagamento do imposto de importação. Isso não acontece em todos os casos e é possível que você passe direto, sem ser fiscalizado. LOJAS ONLINE X SEGURANÇA LOJAS CONHECIDAS Banggood: Uma das lojas mais antigas, criada em 2004. Originalmente focava em vender software, e acabou evoluindo para um e-commerce gigante que vende quase tudo. É bastante usada pela comunidade de multirotores por sua grande variedade de drones e peças http://www.banggood.com/ AliExpress: Foi criado em 2009 e faz parte do grupo Alibaba, que domina o e-commerce da China. É um site muito famoso e já bastante conhecido pelos brasileiros. Um ponto muito importante a ser ressaltado sobre o Aliexpress, é que ele não é uma loja, e sim um marketplace, estilo Ebay e Mercado Livre. Isso significa que você tem que ficar atento a reputação e qualificações do vendedor antes de realizar sua compra. http://www.aliexpress.com/ DealExtreme: Inaugurado em 2005, também é uma loja confiável. Geralmente não é a escolha da maioria quando o assunto é drones, mas sim quando se trata de gadgets em geral. http://www.dx.com/ Hobbyking: Talvez mais tradicional a loja de artigos de aeromodelismo, recentemente se adaptou ao crescimento dos drones e hoje oferece uma das maiores gamas de produtos relacionados. http://www.hobbyking.com/ Goodluckybuy: Outra loja bastante conhecida e muito semelhante à Banggood.Envia os produtos diretamente da China e possui frete grátis para todos os produtos. http://www.goodluckbuy.com/ FORMAS DE PAGAMENTO O método primário de pagamento nesses sites geralmente é o cartão de crédito internacional ou PayPal. Mas como os brasileiros são uma clientela importante para os chineses, a maioria deles passou a aceitar boleto também. MERCADO LIVRE


136

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA Muitas vezes o Mercado Livre pode ser uma opção interessante, mesmo levando-se em conta a margem de lucro dos vendedores. Isso ocorre porque muitos importadores diluem a economia de produtos não tributados com os que foram tributados. Além disso existem também consumidores comuns que costumam comprar sempre 2 unidades dos produtos para amortizar o custo de aquisição, e quando não taxados oferecem os produtos por valores menores. Por estes e outros motivos, sempre é importante pesquisar antes no Mercado Livre pois dada a diferença de tempo para o recebimento do produto, a diferença de preço pode valer à pena. REVENDAS FÍSICAS Atualmente no Brasil existe carência neste tipo de fornecedor, e os poucos oferecem parcos serviços de pós venda, apesar dos custos muito maiores que os outros métodos. DroneStore: representante oficial da DJI no Brasil. Oferece ampla gama de equipamentos, garantia e serviço de manutenção. http://www.dronestore.com.br/

MÓDULO 12: PILOTAGEM TEÓRICA Antes de partir para uma missão com um RPA é preciso estar familiarizado com alguns conceitos e cuidados importantes que poderão fazer a diferença entre um vôo bem sucedido e um acidente. Tentaremos apresentar aqui alguns dos mais importantes.

DRONE TEM FRENTE? No RPA de asa fixa sim, já no RPA de asas rotativas como muitas vezes seu formato é simétrico acaba que a frente é definida por simples convenção. Isso complica ainda mais o problema da desorientação. Uma forma de evitar este problema, em um RPA de asas rotativas equipado com GPS é manter sempre um “flag” e lembrar para qual lado ele estava virado na última vez em que foi possível observar este detalhe. Como o GPS irá manter esta condição é provável que a direção não tenha sido alterada. Já em um RPA sem GPS, o controle de direção recai sobre o acelerômetro, que tentará manter esta condição mas geralmente ocorre um drift para um lado ou para o outro, e neste caso o melhor é nunca expor o RPA a uma condição na qual não se possa identificar tal informação.

CONTROLES BÁSICOS A seguir vamos apresentar os comandos básicos de qualquer RPA ARMAR / DESARMAR Toda placa controladora possui a função de armar / desarmar. Trata-se de um dispositivo de segurança que evita que os motores sejam acionados caso o controle de aceleração do rádio seja acionado inadvertidamente. Assim, para que os mesmos sejam acionados, antes deve-se executar uma ação


137

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA indicando ativamente o objetivo de acionar os motores e só então o controle de aceleração passará a ser obedecido. A maioria das controladoras oferecem de uma forma ou outra a possibilidade de configurar este comando. Abaixo um exemplo das opções disponíveis na controladora NAZA.

ROLL / AILERON

PITCH / PROFUNDOR


138

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA YAW / LEME

THROTTLE / ACELERADOR


139



140

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA MOVIMENTOS BÁSICOS DE UM VANT DE ASA

FIXA

DECOLAGEM No momento da decolagem o RPA parte do repouso e precisa ultrapassar a velocidade de estol, geralmente em um curto espaço físico e de tempo. O processo consiste basicamente em acelerar a aeronave e “cabrar” o profundor no momento correto e na medida correta. Se o comando de profundor for antecipado a aeronave não irá decolar, ou irá estolar logo após a decolagem. Se o comando de profundor for demasiado, o ângulo de arfagem poderá comprometer a velocidade e resultar em estol. VÔO NIVELADO O vôo nivelado é realizado assim que a altitude desejada é obtida. Para este propósito o RPA deve manter uma velocidade de cruzeiro e em geral todas as superfícies de comando são utilizadas para mantê-lo nesta condição. Ao perceber variação na altitude, a mesma deve ser compensada com o profundor. Ao perceber variação na rota ou na rolagem da aeronave, deve-se aplicar compensação com o leme e o aileron. CURVAS Na prática, tanto o leme quanto os ailerons são utilizados para realizar curvas na trajetória de uma aeronave. Os ailerons controlam o movimento de rolamento e o leme de direção controla o movimento de guinada, sendo ainda utilizado para compensar o efeito de guinada adversa causado pelos ailerons. O uso do leme em conjunto com os ailerons produz curvas coordenadas, nas quais o eixo longitudinal da aeronave está paralelo ao arco da curva POUSO Se o processo de decolagem é crítico, o de pouso é mais crítico ainda visto que no primeiro caso, a aeronave está em solo, e no segundo, está em vôo. POUSO EM PISTA O grande desafio do pouso está na aproximação, onde o piloto remoto deve manter velocidade muito próxima à velocidade de estol enquanto o RPA perde altitude, percorrendo a rampa de pouso, para que ao tocar o solo haja espaço suficiente na pista para que o mesmo perca velocidade até a parada total. POUSO DE BARRIGA Muito semelhante ao pouso em pista, com a diferença de que o RPA não ira tocar o solo com os trens de pouso e sim com o casco inferior. É a forma de pouso mais utilizada em RPA’s do tipo ASA. Geralmente são equipamentos pequenos e de fácil manutenção onde o custo, o arrasto e o peso decorrentes da instalação de trens de pouso não se justifica. POUSO COM PÁRA-QUEDAS Neste caso basta sobrevoar a área de pouso, em baixa velocidade, desligar o motor e acionar o páraquedas através de um dos canais do rádio, previamente configurados. MOVIMENTOS BÁSICOS DE UM RPA DE


ASAS ROTATIVAS

141

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA DECOLAGEM (THROTTLE) A decolagem de um RPA de asas rotativas costuma ser bastante simples. Basta armar os motores e acionar o acelerador para que os motores aumentem a rotação e a aeronave comece a ganhar altitude. Um detalhe a ser observado é que ao fazer a decolagem deve-se comandar o RPA para que ele suba a mais de 1m, no mínimo, o mais rapidamente possível. Isso se deve à turbulência causada pelos rotores próximos ao solo que podem desestabilizar o equipamento e levá-lo a tombar para um dos lados. Esta dica é especialmente importante no caso de RPA’s com trens de pouso altos.

HOVER (THROTTLE)

O movimento de hover é aquele onde o RPA simplesmente paira no ar. Ele ocorre quando a força ascendente gerada pelas hélices é igual à força descendente da gravidade. A forma de controle da altitude depende da forma como a placa controladora está configurada, bem como das opções que ela

oferece. Nos equipamentos da DJI, por exemplo, o stick de aceleração fica sempre ao centro. Ao deslocar ele para cima eu indico minha intenção de ganhar altitude. A controladora irá aumentar a rotação dos motores proporcionalmente à quantidade de comando dada e irá manter o movimento ascendente até que o piloto retorne o stick ao centro. A partir deste momento ele irá manter a altitude do RPA até que novo comando seja dado. Em controladoras desprovidas de GPS o movimento de hover é obtido variando-se a aceleração constantemente, já em outras como a APM, pode-se configurar o tipo de comportamento esperado para este controle com base no modo de vôo. POUSO (THROTTLE) Assim como a decolagem, o pouso ocorre por meio da atuação no stick de aceleração, e também como a decolagem deve ser feito de forma objetiva para evitar que a turbulência do ar contra o solo desestabilize o equipamento e arruine a manobra. A diferença é que no pouso, como a aeronave irá se encontrar com o solo em algum momento, isso não pode ocorrer de forma dura, de modo que acaba sendo inevitável o uso combinado de todos os comandos básicos para estabilização.


142

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA DESLOCAMENTO ADIANTE (PITCH) Como um RPA de asas rotativas não possui áreas móveis como ailerons e profundor, todos seus movimentos recaem sobre a diferença de rotação entre seus rotores. E como eles fazem para se deslocar adiante? Fazendo com que os rotores traseiros girem mais rápido que os dianteiros, resultando na inclinação da aeronave e na mudança dos vetores responsáveis pela sua sustentação Importante observar que como o vetor responsável pela sustentação foi deslocado, a aeronave tenderá a perder altitude. Para evitar isso, a rotação dos motores deverá ser aumentada, seja manualmente ou automaticamente pela controladora.

DESLOCAMENTO ATRÁS (PITCH) O deslocamento atrás funciona pelos mesmos princípios do deslocamente adiante.

DESLOCAMENTO LATERAL (ROLL) O deslocamento lateral funciona pelos mesmos princípios dos deslocamentos adiante e atrás.


143

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA GIRO NO PRÓPRIO EIXO (YAW) Para girar em seu próprio eixo o RPA realiza uma variação de velocidade coordenada entre as hélices dianteira esquerda e traseira direita, e as hélices dianteira direita e traseira esquerda. Durante este movimento o RPA pode ou não ter um ganho de altitude repentino, o que pode assustar pilotos menos experientes. Isso ocorre devido a um erro de compensação decorrente de alguma imprecisão na configuração.

MODOS DE VÔO O QUE SÃO? Toda controladora oferece uma gama maior ou menor de modos de vôo dependendo de seu nível de sofisticação e dos sensores conectados a ela. A maioria das placas oferecem por padrão o modo manual e o estabilizado, mas existem outros que iremos ver abaixo.

TIPOS STABILIZE O modo stabilize não possui controle automático de altitude nem de posicionamento(GPS), é um dos modos mais difíceis, pois você tem que regular o acelerador constantemente, trata-se de uma pilotagem bem ativa e não recomendada para iniciantes, no entanto, após aprender a voar nos modos com altitude e posicionamento controlados automaticamente é altamente recomendável que você pratique o modo Stabilize, pois em situações que eventualmente o piloto automático falhar você deve saber conduzir seu drone com segurança ao solo em modo manual. MANUAL/ACRO O Acro Mode, ou modo manual, como o nome sugere é destinado a acrobacias e só deve ser utilizado por pilotos experientes, boa parte da tecnologia embarcada é desligada e você fica por conta. O acelerador fica similar ao modo stabilize, mas a referência de horizontalidade é a do corpo do próprio RPA, o que muda muito o comportamento do mesmo. Ao se inclinar o RPA manterá esta tendência ao invés de recuperar a neutralidade, até que você mesmo faça isso.


144

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA LOITER (GPS) Este modo é exclusivo de RPA’s de asa rotativa. O modo Loiter é o modo GPS, o RPA vai tentar manter sua posição atual, um bom sinal de GPS é essencial para um voo tranquilo, se houverem falhas no sistema GPS e o RPA começar a se afastar deve-se rapidamente mudar para o Altitude Hold ou Stabilize (dependendo da sua habilidade) para que você retome o controle ALTITUDE HOLD No modo Alt Hold, como o nome já diz, a altitude é controlada automaticamente visando manter o RPA na mesma altitude, é um modo fácil de pilotagem, tendo em vista que você vai se preocupar mais com o controle da direita, deixando o stick da esquerda no meio o drone vai pairar na altitude atual detectada pelos sensores inerciais, quando você aumenta a aceleração o drone sobe, então você volta o stick para o meio e ele mantém a nova altitude. RTL / RTH O modo RTL (Return to launch) ou RTH (Return to home) é dependente do GPS e tem a função de trazer o drone para o home point gravado, ou seja, a posição de decolagem. É possível, em alguns casos, definir a altitude e velocidade do retorno. HEADING HOLD Este modo é exclusive de RPA’s de asa fixa e permite manter o RPA voando na mesma direção, fazendo os devidos ajustes automaticamente. É muito útil quando se deseja fazer uma missão longa, um vôo distante e em linha reta. Uma vez apontado para o destino pode-se acionar o Heading Hold. Este modo de vôo em muitos casos pode ser substituído pelo uso de waypoints. HEADLESS MODE Este modo é exclusivo de RPA’s de asa rotativa. Como já vimos anteriormente, este tipo de aeronave possui um formato geralmente simétrico dificultando a identificação de sua frente. O headless mode resolve isso de forma que o drone irá obedecer os comandos do rádio e irá sempre para a direção acionada no stick, independente de onde esteja a sua frente. DRIFT MODE Nesse modo o Roll é controlado automaticamente e os outros controles ficam disponíveis para o piloto, o controle com uma mão é possível em boa parte do tempo, o YAW não é utilizado e você só vai utilizar o controle esquerdo quando quiser mudar de altitude, é similar ao controle de um manche. Alguns iniciantes testam o modo e nunca mais voltam para outro, também é muito utilizado para FPV e filmagens mais fluídas.

Drift mode: https://www.youtube.com/watch?v=0mdk2-sNXmg

WAYPOINTS / MISSION / AUTO O modo auto é utilizado quando você programou uma missão previamente (waypoints) e chegou no ponto em que deseja executá-la. É essêncial um bom funcionamento do GPS e sensores inerciais para executar uma missão, recomenda-se um pequeno voo no modo Loiter para testar o drone antes de


145

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA iniciar o modo auto. Deve-se manter a atenção à telemetria o tempo todo para que possa assumir o comando em caso de perda de sinal GPS. GUIDED O modo guided é mais ou menos como se fossem missões dinâmicas, ao invés de utilizar um controle, você comanda o voo através de waypoints direto da groundstation (computador / tablet).

CIRCLE Nesse modo o drone vai ficar voando em círculos, com o centro em foco. O raio deve ser configurado e quando configurado para 0 o RPA vai girar lentamente no próprio eixo, excelente para panorâmicas. POSITION HOLD O modo Position é igual ao Loiter mas com acelerador manual. Disponível em algumas controladoras mas em desuso. LAND O modo Land é raramente usado, serve para pousar, mas não compensa gastar uma posição de chave do rádio com ele. FOLLOW ME O modo Follow Me faz o drone seguir você, para isso deve-se usar uma ground station que tenha GPS.


146

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA SEGURANÇA DE VOO CHECKLIST DE VOO Toda aeronave deve ser submetida a um checklist de vôo antes de cada decolagem, seja ela tripulada ou não. Esta é a única garantia de que nenhum imprevisto evitável venha a ocorrer durante o vôo como parafusos soltos, peças fatigadas ou conectores mal fixados. PADRÃO  

  

 

 

  

 

Verificar se motores estão livres Verificar fixação das helices Verificar hélices invertidas Verificar visualmente estrutura do RPA Verificar carga da bateria do drone Verificar conexão cabo USB dispositivo e radio (quando aplicável) Localizar local nivelado e sem obstrução às hélices Verificar existência de pessoas não anuentes próximas Verificar ocorrência de ninhos de pássaros ou aves em vôo Verificar existência de aeronaves próximas (helicópteros ou outros RPA’s) Ligar rádio Ligar drone Aguardar home lock (GPS) Proceder com decolagem

ESPECÍFICOS DA MISSÃO E

EQUIPAMENTOS EMBARCADOS

Além do checklist básico comum a todo vôo, é provável que sua missão tenha características ou equipamentos especiais que precisarão do mesmo cuidado antes do vôo para que nada saia errado. São exemplos:  

 

 

Retirar proteção da lente da câmera Verificar se o cartão SD está inserido Pré-ajustar a câmera (ISO, abertura, velocidade) Testar recolhimento dos trens de pouso Testar dispenser de defensivo agrícola Testar sensores específicos

FAIL-SAFE O QUE É? Numa visão prática, o fail-safe é um comportamento pré programado do RPA acionado quando uma situação de risco é detectada, com vistas a reduzir os danos ao equipamento e a terceiros. Equipamentos RTF e BNF costumam vir com fail-safe pré configurado, enquanto kits e RTF normalmente demandam esta configuração.


147


Se o RPA perder sinal de GPS em um modo de vôo que dependa do GPS (loiter, auto, RTL, guided), ele irá pousar automaticamente.

Se o RPA perder contato com o rádio transmissor, ele irá retornar ao ponto de decolagem e pousar. Se não houver sinal GPS irá apenas pousar.

Se o RPA ficar com pouca bateria, ele irá pousar automaticamente.


148

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA COMO CONFIGURAR? A configuração do Failsafe varia de sistema para sistema e é realizada em conjunto entre a controladora e o sistema de rádio. Primeiro deve-se configurar na controladora os padrões para o fail-safe de acordo com as opções oferecidas. Depois, para o caso específico de perda de sinal de rádio, deve-se configurar um canal para ser acionado automaticamente pelo receptor do RPA em caso de perda de sinal.

Failsafe da NAZA V2


149


Failsafe da Pixhawk

CUIDADOS COM O FAIL-SAFE Uma vez configurado, a condição estabelecida para o Failsafe será engajada toda vez que o VANT perder contato com o rádio. Isso significa que em testes de bancada, por exemplo, se o rádio for desligado antes do VANT, o mesmo poderá compreender como perda de sinal, entrar em Fail Safe e causar danos ou lesões. FATORES DE RISCOS EXCESSO DE CONFIANÇA E

FALTA DE EXPERIÊNCIA

Ambas as situações podem levar o piloto remoto a tentar desempenhar uma tarefa para a qual ele não está devidamente preparado. Um vôo difícil ou utilizar um modo de vôo novo são exemplos de situações que devem ser treinadas previamente. Não há espaço para heróis. FALHA ELETRÔNICA OU ESTRUTURAL DO RPA A maioria dos fatores relacionados à estrutura podem ser identificados durante o checklist, já os eletrônicos são mais difíceis. Apesar disso ambos podem ocorrer e numa situação de risco a prioridade sempre deve ser a segurança das pessoas e, se possível de bens de terceiros. DESORIENTAÇÃO Uma das principais causas de acidentes refere-se à perda de orientação do piloto. No caso de um RPA de asa fixa, ao se afastar é difícil identificar se o mesmo está indo ou vindo, já no caso de um RPA de asas rotativas a situação é ainda mais complicada pois como ele pode pairar no ar, a desorientação pode ser total.


150

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA FLYAWAY Um RPA é controlado por uma placa micro-processada que funciona da mesma forma que um computador. Tem uma camada de hardware e outra de software. Eventualmente uma destas camadas pode falhar e resultar em um erro de leitura dos dados do GPS e fazer com que o RPA assuma uma trajetória indesejada que pode resultar em colisão ou perda do equipamento. Diante deste tipo de situação o mais indicado é acionar o modo manual, que independe do sistema GPS, e tentar gerenciar a situação da melhor maneira possível. FENÔMENOS METEREOLÓGICOS Outra fonte de riscos são os fenômenos meteorológicos. Dentre os principais podemos citar: VENTO Não há um número mágico. Cada RPA é desenvolvido para suportar uma velocidade máxima de vento e jamais se deve decolar quando a mesma for superior ao limte do equipamento em operação. CHUVA Via de regra, não se voa com chuva, a menos que o equipamento tenha sido desenvolvido para este fim. Molhar os motores não representa um problema, mas os ESC’s e demais partes eletrônicas não podem ser expostas à chuva. Durante um vôo, pode ocorrer de o tempo mudar rapidamente. Neste caso devese pousar imediatamente. RADIAÇÃO SOLAR Em dias com grande incidência de radiação solar podem haver interferências com o sistema de GPS causando perda de sinal. Não impede o vôo mas este deve ser feito com maior cautela e respeitando limites adequados. CAMPOS MAGNÉTICOS Muitas vezes sequer é possível decolar quando há muita interferência magnética no local. Isso ocorre sobretudo em locais próximos a grandes estruturas metálicas ou construções. Alguns equipamentos como o Phantom e Inspire 1 informam via telemetria que a decolagem não poderá ser efetuada. Outros, mais simples, não possuem esta função.


151


Aplicativo UAV Forecast


152

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA MÓDULO 13: SIMULADOR


153

DRONES: DECOLE UMA NOVA CARREIRA BIBLIOGRAFIA http://www2.anac.gov.br/rpas/ http://www.anatel.gov.br/setorregulado/index.php?option=com_content&view=article&id=376 http://publicacoes.decea.gov.br/?i=publicacao&id=4262 https://pt.wikipedia.org/wiki/Asa_voadora https://pt.wikipedia.org/wiki/Quadrotor http://www.avioesemusicas.com/ http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/airplane/wrong1.html https://pt.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9lice https://pt.wikipedia.org/wiki/Asa_(aviação) https://www.doctordrone.com.br/

O inteiro teor deste documento está sujeito à proteção de direitos autorais. Copyright © 2016 Flyware. Todos os direitos reservados. O conteúdo deste documento não pode ser copiado, modificado, compartilhado, publicado ou distribuído, total ou parcialmente, por qualquer meio impresso, verba, eletrônico ou em disco rígido, nem servir de base para criar qu alquer trabalho derivado com base nessas imagens, texto ou documentos, sem o consentimento expresso por escrito da Flyware.


154

DRONES DECOLE UMA NOVA CARREIRA

Recommend Documents