Severino, Ricardo Augusto Rodrigues da SilvaRijo, Carlos André Pinto Ramos2024-11-262024-11-262024-10-18http://hdl.handle.net/10400.22/26488Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) have gained significant attention in diverse applications, prompting a surge in research and development. Current Vertical Take-Off and Landing (VTOL) UAVs rely on fixed-pitch proprotors which makes them face limitations in performance and maneuverability. This thesis addresses these challenges by proposing the development of a stand-alone Variable Pitch Proprotor (VPP) system capable of real-time pitch adjustments during different flight phases. The research delves into the fundamentals of VTOL flight performance, variable proprotor impact, control subsystems, power management, firmware strategies and short-range wireless communication protocols. Studying and analyzing existing solutions and technologies in these domains is conducted. The subsequent stages involve designing the subsystem architecture, implementing it on a mechanical prototype, and evaluating the system’s performance and limitations in various settings. This Thesis will contribute to enhance UAVs stability, maneuverability, and energy efficiency, towards to the advancement of Urban Air Mobility (UAM).Veículo Aéreo Não Tripulados (VANTs), ou Unmanned Aerial Vehicles UAVs em inglês, têm sido cada vez mais alvo de investigação e estudo. Tornaram-se indispensáveis em diversas aplicações, desde vigilância até reconhecimento, devido à sua versatilidade e eficiência em várias áreas. Atualmente, a maioria dos VANTs de decolagem e aterragem vertical (Vertical Take-O and Landing VTOL) depende de prorotores com sistemas de passo fixo devido à sua simplicidade e à falta de soluções comerciais prontas e eficientes. No entanto, esses prorotores impõem limitações ao desempenho de voo, restringindo a agilidade e a manobrabilidade. Essas limitações tornam-se mais evidentes à medida que o tamanho do VANT aumenta. O desenvolvimento de sistemas de prorotores de passo variável (Variable Pitch Proprotor (VPP)) desempenha um papel importante na superação destas limitações. A inclusão de prorotores de passo variável proporciona a flexibilidade necessária para melhorar Este trabalho tem como objetivo desenvolver um sistema independente de prorotores de passo variável que pode, em tempo real, alterar o passo da hélice de acordo com cada fase de voo. A pesquisa aprofunda os fundamentos do desempenho de voo VTOL, o impacto de prorotores de passo variável, subsistemas de controlo, gerenciamento de energia, estratégias de firmware e protocolos de comunicação sem fio de curto alcance. Após a pesquisa, é realizado um estudo e análise de soluções e tecnologias existentes nestes domínios. As etapas subsequentes envolvem desenhar a arquitetura do subsistema, implementar num protótipo mecânico e avaliar o desempenho do sistema e limitações em várias condições. O objectivo, no âmbito desta tese, é melhorar a estabilidade, a manobrabilidade e a eficiência energética, contribuindo para o avanço da Mobilidade Aérea Urbana (UAM).engUAVVariable-pitch proprotor systemRTOSOBCWireless communicationmaster thesis203732367