Bachelor's Thesis

Analysis of aerodynamic profiles for RC airplane

Final Thesis 4.71 MB

Author of thesis: Bc. Jiří Novotný

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Edmund Havran

Reviewer: Ing. Robert Grim

Abstract:

This bachelor's thesis deals with the aerodynamic design and computational analysis of
wing airfoils for a radio-controlled (RC) model aircraft, focusing on the STOL (Short TakeOff and Landing) category. Since these models operate in the low Reynolds number regime,
the flow is strongly influenced by viscosity, leading to adverse phenomena such as
premature boundary layer separation and the formation of laminar separation bubbles. The
objective of the thesis is to perform a preliminary conceptual design of the aircraft and
select an optimal wing airfoil based on its aerodynamic characteristics. A detailed 2D
analysis of traditional airfoils (Clark Y, NACA series) and the Selig series airfoils,
specifically designed for low speeds, was conducted using XFLR5 software. Subsequent
3D analysis of the complete wing, including the tail surfaces, and the evaluation of
longitudinal static stability confirmed the suitability of the chosen aerodynamic solution.
The resulting conceptual design provides a stable and efficient platform meeting the
demanding requirements for STOL operation.

Keywords:

longitudinal static stability, preliminary aircraft design, aerodynamic design, geometric
characteristics, RC aircraft, XFLR5, low Reynolds numbers.

Date of defence

10.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Študent prezentoval výsledky svojej bakalárskej práce komisii. Nasledovali otázky oponenta. Študent odpovedal na prvú otázku oponenta samostatne ku spokojnosti komisie. Študent odpovedal na druhú otázku oponenta samostatne ku spokojnosti komisie. Prvá otázka komisie k práci bola zameraná na turbulátory. Študent odpovedal na otázku s pomocou ku spokojnosti komisie. Druhá otázka komisie k práci bola zameraná na graf rýchlosti v závislosti na AoA (ukázaný v prezentácii). Študent odpovedal na otázku samostatne ku spokojnosti komisie. Tretia otázka komisie k práci bola zameraná na vztlakovú čiaru. Študent odpovedal na otázku obrázkom. Študent odpovedal na otázku samostatne ku spokojnosti komisie. Štvrtá otázka komisie k práci bola zameraná na posun vztlakovej čiary vplyvom využitia vztlakovej mechanizácie na OH. Študent odpovedal na otázku obrázkom. Študent odpovedal na otázku samostatne ku spokojnosti komisie. Piata otázka komisie k práci bola zameraná na stabilitu lietadla. Bol zahrnutý trup? Študent odpovedal na otázku samostatne ku spokojnosti komisie. Následne sa prešlo na všeobecnú rozpravu.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Aerospace Engineering

Study programme

Fundamentals of Mechanical Engineering (B-ZSI-P)

Specialization

Fundamentals of Mechanical Engineering (STI)

Composition of Committee

Ing. Jan Navrátil, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Lukáš Dubnický, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Ivo Jebáček, Ph.D. (předseda)
Ing. František Vaněk, Ph.D. (člen)
Ing. Tomáš Katrňák (člen)
Ing. Miroslav Červenka, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Edmund Havran

Študent pracoval na bakalárskej práci zaoberajúcej sa problematikou aerodynamického návrhu RC lietadla. Vychádzal z vlastnej motivácie nad rámec učiva bakalárskeho študijného programu. Počas písania práce pravidelne konzultoval problémy, ktoré sa vyskytli v rámci jeho obsiahleho samoštúdia. 

Študent využil veľké množstvo odbornej literatúry, ale aj zdrojov z modelárskeho prostredia, ktoré sa viac orientujú na praktickú stránku návrhu. Sú predstavené a správne vysvetlené všetky fakty, s ktorými je nutné počítať pri návrhu RC lietadla. Je predstavený použitý program Xflr5 spolu s kódom XFOIL. V tomto bode vidím hlavný nedostatok práce a to nevysvetlenie jednotlivých metód výpočtu v rámci programu. Jedná sa však o pokročilé aerodynamické vedomosti, ktoré študent zatiaľ nemal možnosť nazbierať. Metódy sú vysvetlené len skrz ich obmedzenia a použitie, čo je v rámci práce plne dostačujúce. Pri samotnom koncepčnom návrhu sa postupuje metodicky a vedecky, chýba možno porovnanie analyzovaných profilov s meraniami vo veternom tuneli.

Výsledkom práce je vytvorený aerodynamický model RC lietadla, s ohľadom na aerodynamickú efektivitu, ľahkosť pilotáže pre začiatočníka a aj vyrobiteľnosť v domácich podmienkach. Je tu predpoklad, že študent tento model využije na stavbu reálneho lietadla. 

Prácu doporučujem k obhajobe.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout B
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Robert Grim

Student zpracoval bakalářskou práci zaměřenou na výběr vhodného profilu pro RC letoun kategorie STOL s ohledem na provoz v oblasti nízkých Reynoldsových čísel. V práci definoval základní parametry a kritéria ovlivňující volbu profilu pro tuto specifickou oblast použití. Součástí práce byl rovněž návrh křídla a ocasních ploch spolu s analýzou aerodynamických charakteristik pomocí softwaru XFLR5.

Student správně identifikuje limity použitého numerického nástroje, které se výrazně projevují zejména v oblasti nízkých rychlostí a kritických úhlů náběhu. Tyto skutečnosti následně vhodně interpretuje i ve vztahu k dosaženým výsledkům simulací. Za přínosné by však bylo možné považovat hlubší korelaci získaných výsledků s praktickými zkušenostmi z modelářské praxe, jelikož zvolený profil bývá často využíván spíše u větroňových aplikací. Pro kategorii STOL by mohlo být vhodnější upřednostnit vyšší stavební výšku profilu a charakteristiky podporující efektivní využití vztlakové mechanizace před samotnou klouzavostí.

Práce je zpracována přehledně a v logické návaznosti jednotlivých kapitol, přestože se místy objevují drobné terminologické nepřesnosti. Výsledkem práce je návrh letounu splňující stanovené požadavky na očekávané letové vlastnosti.

Práce splňuje všechny stanovené cíle a doporučuji ji k obhajobě s hodnocením A.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory B
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations B
Topics for thesis defence:
  1. Jakých dalších prvků by bylo možno na křídlo využít pro zvýšení CLmax ve STOL kategorii?
  2. Jaké existují v modelářské praxi prvky pro řízený přechod na turbulentní mezní vrstvu a tedy stabilizaci proudění?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová