Ilma-aluksen painojakauman hallinta

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia prototyypiksi valmistetun miehittämättömän ilma-aluksen pituusvakavuutta. Tavoitteena oli määrittää optimaalinen sijainti painopisteelle, jotta aluksen lento-ominaisuudet olisivat riittävän hyvät testausta varten. Painopisteen sijainti määritettiin aluksi laskennallisesti, jonka jälkeen tuloksia testattiin kokeellisesti lennättämällä. Opinnäytetyö tehtiin ilma-aluksia kehittävälle Lentola Logistics Oy :lle. Prototyyppiin liittyvät tekniset tiedot ovat luottamuksellisia, joten niitä ei ole avattu tarkemmin opinnäytetyön julkisessa osassa.

Opinnäytetyössä päästiin haluttuihin tavoitteisiin. Ymmärrys aerodynamiikasta ja lentokoneiden stabiliteetista kasvoi aiempaan tietotaitoon nähden merkittävästi. Tätä tietotaitoa voidaan hyödyntää jatkossakin prototyyppien suunnittelussa. Tutkimuksien ja laskennan avulla määritetty painopisteen sijainti osoittautui myös lennätystesteissä toimivaksi. Ilma-aluksen pituusvakavuuden ollessa kunnossa, voidaan suunnittelussa keskittyä kehittämään muita osa-alueita.

Jatkokehityksenä voitaisiin tutkia painopisteen sijainnin vaikutusta lentokoneen tehontarpeeseen ja vaadittaviin ohjausvoimiin. Myös siipi -ja runkomallien aerodynamiikan tarkempi tutkimus tullee tuotekehityksen jatkovaiheessa tarpeeseen. Tuotekehityksen tässä vaiheessa riittää, että alus on lennettävissä kohtalaisen hyvällä hyötysuhteella.

The purpose of this thesis was to research the longitudinal stability of an unmanned aircraft. The main target was to determine optimal location to the center of gravity of prototype aircraft, so the performance would be good enough for flying tests. The location of the center of gravity was calculated first computationally and after that results were tested experimentally by flying. This thesis was made for Lentola Logistics Oy, which develops aircrafts. Detailed technical specifications of the prototype are confidential, so them are not presented in the public part of thesis.

Desired targets of this thesis were achieved. Understanding of aerodynamics and the stability of aircrafts were increased significantly compared to the former knowledge. This knowledge can be utilized in future when developing prototypes. The location of the center of gravity which was calculated computationally proved workable also in flying tests. When the longitudinal stability of an aircraft is in order can the focus of designing be in other things.

For further development could be to research the effects of the location of the center of gravity in power consumption and required actuating forces. Later more accurate research in the aerodynamics of an airfoil and the fuselage will also be necessary. At this point of product development, it is enough that the aircraft flies with reasonably good efficiency.