Tubulaarisen primäärirakenteen suunnittelu Cessna 172M -ilma-alukseen

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli suunnitella uuden mäntämoottorivoimalaitteen asennuksen mahdollistava moottoripukki Cessna 172M -ilma-alukseen. Moottoripukki tuli suunnitella kestämään kaikki ilma-alukseen kohdistuvat kuormitukset sekä kuormitusyhdistelmät.

Kyseinen lentokoneyksilö tulee sijoittumaan experimental-luokkaan, joten suunnittelun minimivaatimukset määriteltiin kansallisten ilmailumääräysten mukaisesti. Kansallisten ilmailumääräyksien asettamia vaatimuksia täydennettiin soveltuvin osin EU:n ja EASA:n antaman ohjeistuksen ja lainsäädännön perusteella. Moottoripukkiin kohdistuvat kuormitukset ja kuormitustilojen yhdistelmät määriteltiin näiden vaatimusten ja yleisten fysiikan lainalaisuuksien perusteella.

Konstruktion valinta ja lujuustarkastelu suoritettiin elementtimenetelmäohjelmiston avulla. Tässä opinnäytetyössä käsitellään mallin luonti ja saadut tulokset, joilla osoitettiin rakenteen kestävyys kaikissa lentotiloissa ja lentotilojen muutoksissa.

Tämän opinnäytetyön tuloksena oli suunnitelma rakennettavan moottoripukin peruskonstruktiosta ja suositeltavasta testausmenetelmästä. Tällä opinnäytetyöllä tullaan osoittamaan ilma-alusyksilön rakenteen kestävyys moottoripukin osalta ilma-alukseen liittyvissä viranomaismenettelyissä.

The purpose of this thesis was to design an engine mount construction, which allows power plant retrofit for a Cessna C172M aircraft. The new engine mount was required to withstand all load conditions and their combinations.

The individual aircraft in question will be categorized as an experimental aircraft and the minimum design requirements were established based on legislation issued by the national aviation authority of Finland. Aviation legislation and design requirements issued by EU and EASA were used as a supplemental resource. The load conditions were defined by the information given in these resources and generally by classical mechanics.

The suitable construction was chosen and analyzed with finite element method software. This thesis covers the creation of the model and presentation of results, which demonstrates the proof of structural strength under all load conditions and their combinations.

The result of this thesis was a strength validation of an engine mount basic structure and recommendations for a testing procedure of the finished construction. This thesis will be used as proof of structural strength for the engine mount as national aviation authorities of Finland will require.