Nelipaikkaisen amfibiolentokoneen esisuunnittelu
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2017-10-30
Department
Major/Subject
Lentotekniikka
Mcode
K3004
Degree programme
Konetekniikan koulutusohjelma
Language
fi
Pages
106
Series
Abstract
Tässä työssä kuvataan nelipaikkaisen amfibiolentokoneen esisuunnitteluprosessi keräämällä ensin asiaan liittyvää keskeistä teoriaa ja sen jälkeen soveltamalla kyseistä teoriaa ensin olemassa olevaan lentokoneeseen teoriatiedon validoimiseksi. Tämän jälkeen teoriaa hyödynnetään uuden lentokoneen esisuunnitelman muodostamisessa. Työssä on esitetty teoreettista perustaa lentokoneen siiven ja rungon suunnitteluun, voimanlähteen valintaan, koneen massan ja suoritusarvojen arvioimiseen sekä koneen pitkittäis- ja suuntavakavuuden ja -ohjauksen arvioimiseen. Lentokoneen massaa on arvioitu eri lähteistä saatuihin tilastollisiin menetelmiin pohjautuen. Koneen indusoitua arvioitaessa on käytetty teoreettisen Oswaldin luvun määrittämiseen ja tilastolliseen korjaukseen perustuvaa menetelmää. Loisvastusta on arvioitu ekvivalentin tasolevyn menetelmällä. Lentokoneen suorituskykyä on arvioitu tutkimalla koneen liitolukua, matkalentonopeutta, kantamaa sekä lentoonlähtömatkaa vedestä ja maalta. Koneen pituus- ja suuntavakavuutta ja ohjausta on analysoitu koneen stabiliteettiderivaattojen laskemisen kautta. Teoreettisilla menetelmillä on arvioitu kaksipaikkaisen Atol 650 LSA amfibiolentokoneen ominaisuuksia ja menetelmiä tarvittaessa korjattu vastaamaan tutkittavaa konfiguraatiota. Työssä on tämän jälkeen muodostettu alustava konfiguraatio nelipaikkaiselle amfibiolentokoneelle ja koneelle on laskettu massa-arvio ja vastuspolaari. Näiden avulla on sen jälkeen arvioitu koneen suorituskykyä matkalentonopeuden, kantaman ja lentoonlähtömatkan muodossa. Luodun konfiguraation siivelle ja voimanlähteelle on tutkittu vaihtoehtoisia toteutustapoja. Vaihtoehtoina on harkittu niin suurempaa kuin pienempääkin siipeä sekä pienempää polttomoottoria ja sarjahybridivoimanlähdettä.This thesis outlines the preliminary design process of a four-seat general aviation amphibious airplane. Basic theory for general aircraft preliminary design and special considerations for the amphibious configuration are presented. Aircraft wing and fuselage design parameters and their effects on aircraft performance are also investigated. Theoretical models and tools for estimating the weight, drag, performance and stability characteristics of an aircraft in the preliminary design stage are identified and presented. Empty weight estimation is based on statistical methods developed by the United States Air Force, Cessna aircraft company, Torenbeek and Raymer. The induced- and zero lift drag are analysed with theoretical models based on theoretical calculations of the Oswald efficiency factor with statistical corrections and equivalent flat plate drag area. Aircraft performance is quantified by analysing aircraft lift to drag ratio, cruise speed, range and take-off distance from land or water. Theoretical models and equations for calculating longitudinal and directional stability and control characteristics are presented. The collected theory is then used to analyse the existing Atol 650 LSA two seat amphibious aircraft to verify and calibrate the theoretical models. The corrected methods are eventually used to produce a preliminary design for a four seat amphibious aircraft and the configuration is iterated to arrive at a design that best fulfils the design requirements. An electric-gasoline hybrid powerplant is chosen to power the preliminarily designed aircraft.Description
Supervisor
Polojärvi, ArttuThesis advisor
Lumppio, KariKeywords
amfibio, lentokone, esisuunnittelu, vesilentokone