Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Strength analysis and manufacturing technology description of main landing gear of a powered sailplane Gapa-E

Krzysztof Matysek

Abstract

The purpose of this thesis is to check the strength of main landing gear of powered sailplane Gapa-E. Additional goal of the thesis is to describe technology of manufacturing this landing gear. Powered sailplane Gapa-E is modification of glider PW-2 Gapa, which was built at the faculty of Power and Aeronautical Engineering of Warsaw University of Technology. Among the changes there are: addition of powerplant consisting the engine, propeller, speed controller for engine and battery pack. Obviously, this forced several changes of existing airframe. However, it was also assumed to keep the number of modifications on lowest level possible. Landing gear had to be changed to assure sufficient ground clearance for propeller blade. In addition to, there was need for changing arrangement from tandem to tricycle landing gear, allowing the powered glider to take off without any assist. All this requirements lead to need of building new main landing gear. It was built using glass-epoxy composite, and mounted to the same hardpoints as the removed main landing wheel. Technology of manufacturing is not typical for an aircraft composite structure. It is aimed at simplifying of used tools and costs minimisation. Only one simple mold made of glass-epoxy and one composite wood made mounting device are used. Complicated geometry of landing gear is constructed from multiple identical blanks, using cutting and gluing. Production cost is relatively small. This technology has got some drawbacks, among which there are long production time and possibly big inaccuracy of shape. Strength analysis is investigating whether landing gear meets the requirements of EASA CS-22 regulations or not. It is made in several steps. At first, simply energetic calculations are made, to determine loads acting on the landing gear. Then, using simplified analytical model preliminary glass fiber ply layout is created. Next step is verification and optimization of the layout. This was made with finite element model, using ANSYS APDL software, and it was made in simple iterative process. The final stage of calculations is to check whether landing gear works well for all load cases required in CS-22 regulations. Finally, analysis of results is made, as well as proposals of further design change to handle loads in more optimized way.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Krzysztof Matysek (FPAE) Krzysztof Matysek,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Obliczenia wytrzymałościowe oraz opis technologii wykonania goleni sprężystej podwozia głównego motoszybowca GAPA-E
Supervisor
Stanisław Suchodolski (FPAE/IAAM) Stanisław Suchodolski,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Certifying unit
Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Affiliation unit
The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)
Study subject / specialization
, Lotnictwo i Kosmonautyka
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
29-06-2016
Issue date (year)
2016
Pages
100
Internal identifier
MEL; PD-3778
Reviewers
Marek Matyjewski (FPAE/IAAM) Marek Matyjewski,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE) Stanisław Suchodolski (FPAE/IAAM) Stanisław Suchodolski,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Keywords in Polish
obliczenia wytrzymałościowe, Metoda Elementów Skończonych, podwozie, motoszybowce, materiały kompozytowe
Keywords in English
strength analysis, Finite Element Method, landing gear, motor gliders, composite materials
Abstract in Polish
Niniejsza praca ma na celu sprawdzenie wytrzymałości goleni podwozia głównego motoszybowca Gapa-E. Dodatkowym celem pracy jest opisanie technologii wykonania tejże goleni Motoszybowiec Gapa-E jest modyfikacją powstałego na wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej szybowca PW-2 Gapa. Polega ona na dodaniu zespołu napędowego w postaci silnika elektrycznego wraz ze śmigłem, sterownikiem silnika oraz źródłem energii w postaci baterii akumulatorów. Wymusiło to szereg modyfikacji istniejącego płatowca. Jednocześnie, jednym z założeń modyfikacji jest jak najmniejsza ingerencja w istniejące części. Podwozie musiało być zmienione, aby zapewnić wystarczającą odległość tarczy śmigła od ziemi. Dodatkowo, należało zmienić układ z jednośladowego na dwuśladowy, aby umożliwić samodzielny start motoszybowca. Stąd wzięła się potrzeba zaprojektowania i zbudowania nowej goleni podwozia głównego. Została ona wykonana z włókna szklanego i zamontowana za pomocą tych samych okuć, co usunięte kółko podwozia głównego. Technologia wykonania jest dość nietypowa jak na lotniczą strukturę kompozytową. Cechuje się ona dążeniem do uproszczenia użytych narzędzi oraz minimalizacji kosztów. Użyto jednego foremnika o prostym kształcie, wykonanego z włókna szklanego oraz jednego przyrządu montażowego wykonanego z materiałów drewnopochodnych. Umożliwia to odtworzenie skomplikowanej geometrii goleni z użyciem wielu identycznych półfabrykatów, za pomocą cięcia i klejenia. Koszt produkcji jest stosunkowo nieduży Taka technologia posiada jednak pewne wady, między innymi długi czas produkcji, oraz dość duża niedokładność wykonania. Obliczenia wytrzymałościowe badają zgodność goleni z wymaganiami przepisów EASA CS-22. Przeprowadzane były wieloetapowo. Po pierwsze wstępnie wyznaczono obciążenia goleni używając prostych obliczeń energetycznych. Następnie przy użyciu uproszczonego modelu analitycznego wyznaczono wstępny układ warstw kompozytu. Kolejnym etapem była weryfikacja i optymalizacja sposobu ułożenia tkaniny szklanej. Posłużył do tego model wykorzystujący metodę elementów skończonych, wykonany przy użyciu oprogramowania ANSYS APDL w prostym, iteracyjnym procesie. Ostatnim etapem było sprawdzenie poprawności pracy podwozia dla wszystkich przypadków wymaganych w przepisach CS-22 Ostatecznie, wyniki zostały poddane analizie i zostały zaproponowane dalsze zmiany projektowe tak, aby goleń mogła pracować w bardziej optymalny sposób.
File
  • File: 1
    252182-Krzysztof Matysek-Obliczenia wytrzymałościowe oraz opis technologii wykonania goleni sprężystej podwozia głównego motoszybowca Gapa-E.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 9210

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT082c0514444e4df6aacc0663b25a111a/
URN
urn:pw-repo:WUT082c0514444e4df6aacc0663b25a111a

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page