Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Unmanned cargo aircraft's wing's torsional stiffness study. Calculations, FEM analysis and static tests

Magdalena Katarzyna Mazur

Abstract

The main topic of the following thesis is the excessive torsion of unmanned cargo aircraft’s wing designed by the members of SAE AeroDesign Collegiate Club for the SAE Aero Design 2015 WEST competition. The new structure of the wing has been designed for the Regular class aircraft participating in the oncoming edition of the competition – 2016 WEST. The first part of the thesis consists of detailed description of the competition, Regular class rules and trend analysis of the Regular class aircraft designed by SAE AeroDesign Collegiate Club members over the years. The main technical assumptions of “Ladybird” aircraft such as geometric data, flight envelope, the values of the lift coefficient over the wingspan, wing loads and constructional data have been introduced. Then the author described the main problems of the aircraft’s construction and proposed multiple solutions of the excessive wing torsion issue. The next part of the thesis comprises multiple analytical calculations performed on simplified models of the torque box of ‘Ladybird’s wing. The main goal was to assess its torsional stiffness and the impact of the previously proposed solutions. The models of the torque box, used in the previous calculations have been used to perform Finite Element Method analysis using NX Nastran software. The results have been then compared to the analytical ones what led to various conclusions. The last part of the document contains the static tests and the detailed description of the results. The trials have been accomplished on the simplified model of the torque box in the form of the rectangular cross-section thin-walled pipe and on the prototype of the ‘Ladybird’s centerwing. The tests have been performed on the models loaded with the simple tortion and the data measured with the use of the altimeter. The results of the analytical calculations, numerical analysis and static tests have been summarized in the final paragraph what led to the choice of the best solution of the wing torsion problem determination.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Magdalena Katarzyna Mazur (FPAE) Magdalena Katarzyna Mazur,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Badanie sztywności skrętnej skrzydła bezzałogowego samolotu udźwigowego. Obliczenia , analiza MES oraz testy statyczne
Supervisor
Piotr Marek (FPAE/IAAM) Piotr Marek,, 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
18-02-2016
Issue date (year)
2016
Pages
86
Internal identifier
MEL; PD-3586
Reviewers
Tomasz Zagrajek (FPAE/IAAM) Tomasz Zagrajek,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE) Piotr Marek (FPAE/IAAM) Piotr Marek,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Keywords in Polish
bezzałogowe samoloty udźwigowe, Aero Design, BSL
Keywords in English
unmanned cargo aircrafts, UAV, Aero Design
Abstract in Polish
W niniejszej pracy opisane zostały badania, mające na celu usztywnienie na skręcanie skrzydła bezzałogowego samolotu udźwigowego „Ladybird” zaprojektowanego przez członków Koła Naukowego SAE AeroDesign na zawody SAE Aero Design 2015 WEST. Nowa struktura skrzydła zostanie wykorzystania w projekcie samolotu klasy Regular na kolejną edycję konkursu – 2016 WEST. W pierwszej części pracy umieszczony został dokładny opis zawodów, regulamin klasy Regular oraz analiza trendów samolotów omawianej klasy, zaprojektowanych na przestrzeni lat przez członków Koła Naukowego SAE AeroDesign. Przedstawione zostały również główne założenia techniczne samolotu „Ladybird”, takie jak dane geometryczne, obwiednia obciążeń w locie, rozkład współczynnika siły nośnej wzdłuż rozpiętości skrzydeł, obciążenia płata oraz dane konstrukcyjne samolotu. Następnie opisano błędy, które wystąpiły w konstrukcji „Ladybird” oraz zaproponowano koncepcje, mające na celu zniwelowanie problemu nadmiernego skręcania się skrzydła. Następnym etapem pracy są obliczenia analityczne, przeprowadzone na uproszczonych modelach kesonu skrzydła, mające na celu wstępne oszacowanie sztywności skrętnej płata oraz wpływu na nią zaproponowanych wcześniej rozwiązań. Na modelach kesonu, wykorzystanych uprzednio do obliczeń analitycznych, wykonane zostały następnie analizy sztywności skrętnej przy wykorzystaniu Metody Elementów Skończonych w programie NX Nastran. Ich wyniki porównane zostały do wykonanych obliczeń oraz wyciągnięte zostały wnioski. Ostatnim etapem pracy są testy statyczne. Przeprowadzone zostały na bardzo uproszczonym modelu kesonu w postaci rury o przekroju kwadratowym oraz na prototypie centropłatu skrzydła samolotu. Próby wykonywane były na obciążonych czystym momentem skręcającym modelach a ugięcie mierzone za pomocą wysokościomierzy. Wyniki obliczeń analitycznych, analiz numerycznych oraz testów statycznych podsumowane zostały na końcu pracy oraz wyłoniona została koncepcja, dająca największy zysk w sztywności skrętnej skrzydła.
File
  • File: 1
    1027051.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 9351

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTe38b6e121066405a8ce0a3f409896ed5/
URN
urn:pw-repo:WUTe38b6e121066405a8ce0a3f409896ed5

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page