Puu- ja puukomposiittirakenteisen yleisilmailukoneen suunnittelun ja valmistuksen erityispiirteet viranomaismääräysten perusteella.

Abstract

Työn tavoite on tarkastella puun ja puukomposiittimateriaalin käyttöä lentokoneiden rakennusaineena. Työssä käydään läpi mitä erityisvaatimuksia suunnittelu- ja valmistusorganisaatioiden hyväksyntämääräykset tuovat puukomposiittisten lentokonerakenteiden tyyppihyväksynnän ja sarjavalmistuksen edellyttämiin materiaali- ja prosessispesifikaatioihin, sekä laadunvarmistusmenettelyihin.

Työn aihe on lähtöisin Rovaniemellä toimivan Atol Avionin liiketoiminnasta, jossa valmistaudutaan puukomposiittirakenteisen Light Sport Aircraft (LSA) lentokoneen tyyppihyväksyttämiseen ja sarjavalmistuksen aloittamiseen.

Työssä käydään aluksi lyhyesti läpi puumateriaalin merkitys moottoroidun ilmailun historiassa. Puumateriaalin ominaisuuksia käsitellään sekä pelkästään, että osana komposiittirakennetta. Työssä on tutkittu merkittävimmät määräysnormit, jotka asettavat vaatimuksia suunnittelu- ja valmistusorganisaatioille. Näistä normeista on esitetty oleellisimmat vaatimukset, joiden noudattamiseksi organisaatioiden tulee laatia toimintamenettelyjä. Kyselyhaastattelulla perehdyttiin Atol Avionin toimintaan. Vaadittujen toimin-tamenettelyjen mahdollisia toteutustapoja pohditaan ja joitakin esimerkkejä esitellään Atol Avionin toiminnassa toteutettujen ratkaisujen puitteissa.

Johtopäätöksissä todetaan kosteuden ja puumateriaalin lujuusominaisuuksien epätasai-sen jakautumisen hallinnan olevan tärkeitä huomioitava seikkoja. Nykyaikaiset liima- ja pintakäsittelymateriaalit yhdessä rakenteen tuuletuksen kanssa mahdollistavat pitkäikäisen amfibiorakenteen. Lujuuden epätasaisen jakauman kysymys on ratkaistavissa rimalevytekniikalla. Laatujärjestelmän tulee toimia vaatimustenmukaisuuden varmistamiseksi rakennemateriaalin ominaisuudet huomioiden.

The purpose of this thesis is to examine what kind of special requirements can be found in aviation regulations considering the design and manufacturing of wood and wood composite aircrafts. Also quality system regulations are considered.

The origin of this thesis’ is from Atol Avion Ltd, an airframer based in Rovaniemi, Finland. Atol Avion is preparing type certification and a production system to produce wood composite structured Light Sport Aircraft (LSA) -class aircraft.

This thesis describes briefly the use of wood material in the history of powered flight. Wood material properties are discussed and the basic structural components are expressed. Main regulations covering Type Certification, Design Organisations and Production Organisations approval are inspected. Main requirements are described and examples of possible compliance methods are discussed. Some examples of Atol’s compliance methods are described.

In conclusions, the control of moisture and control of unhomogenity of strength of wood are named as the main issues when designing and manufacturing wood-structured aircraft. Modern glues and paints are suitable solutions for the moisture issue together with proper ventilation of structure. The cutting of wood into small beams and gluing them together after shuffling, is used to counter the unhomogenity issue. The quality system of the company must account for the required material properties upon the manufacture process.