Design of biplane delivery drone

The project discusses the industrial design of a Biplane Unmanned Aerial Vehicle concept for delivery of packages from one place to another and modularity in terms of easy transportation before takeoff. Considering the requirement from the company, the product combines vertical take-off and landing (VTOL) & fixed-wing aircraft combining precise hover capabilities and high range, endurance and high forward cruise speed characteristics. The proposed method of a VTOL Unmanned Aerial Vehicle is for a mission requirement of carrying and delivering 3 kg payload to a destination with 60 minutes of endurance. First, weight estimation is done in order to choose parameter for the biplane wings such as planform, airfoil, aspect ratio etc. Next, is to choose the perfect BLDC motors for the estimated weight available in the market. Propellers and motors have conflicting requirement for optimal hover and forward flight performance and a compromise solution must be chosen. The selection is done based on 70% weightage to forward flight and 30% weightage to hovering flight conditions. A reduction in operating RPM of the rotors during hover to forward flight results in increase in efficiency. The VTOL UAV design proposed in this project is also predicted to consume less power in airplane mode compared to the quadrotor mode, thereby establishing the benefit of the hybrid concept. The design has been approached considering the user experience in all the ways he handles the drone which involves a payload dropping mechanism without encouraging a person to access it considering safety. Also, the project deals with analysis, material selection and manufacturing process considering cost and available equipment in the organization for a batch size of 1 product.

Il progetto discute il design industriale di un concetto di veicolo aereo senza pilota biplano per la consegna di pacchi da un posto a un altro e la modularità in termini di trasporto facile prima del decollo. Considerando i requisiti dell'azienda, il prodotto combina il decollo e l'atterraggio verticale (VTOL) e aeromobili ad ala fissa che combinano precise capacità di volo al volo e caratteristiche di alta gamma, resistenza e velocità di crociera in avanti. La metodologia proposta per un veicolo aereo senza equipaggio VTOL prevede un requisito di missione per trasportare e consegnare un carico utile di 3 kg a destinazione con 60 minuti di resistenza. In primo luogo, viene effettuata una stima del peso al fine di scegliere un parametro per le ali biplano come planform, profilo aerodinamico, proporzioni, ecc. Successivamente, è scegliere i motori BLDC perfetti per il peso stimato disponibile sul mercato. Le eliche e i motori hanno requisiti contrastanti per prestazioni ottimali di volo al volo e in avanti e deve essere scelta una soluzione di compromesso. La selezione viene effettuata sulla base del 70% di ponderazione per il volo in avanti e del 30% per le condizioni di volo in bilico. Una riduzione degli RPM operativi dei rotori durante il passaggio del mouse al volo in avanti comporta un aumento dell'efficienza. Si prevede inoltre che il design UAV VTOL proposto in questo progetto consuma meno energia in modalità aereo rispetto alla modalità quadrotore, stabilendo così il vantaggio del concetto ibrido. Il design è stato affrontato considerando l'esperienza dell'utente in tutti i modi in cui gestisce il drone che comporta un meccanismo di caduta del carico utile senza incoraggiare una persona ad accedervi considerando la sicurezza. Inoltre, il progetto si occupa dell'analisi, della selezione dei materiali e del processo di produzione considerando i costi e le attrezzature disponibili nell'organizzazione per un lotto di 1 prodotto.