Bachelor's Thesis

Design of the Wing with Morfing Flaperon for 3D printing

Final Thesis 13.47 MB Appendix 673.25 kB

Author of thesis: Jonathan Sandtner

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Lukáš Dubnický, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jan Šplíchal, Ph.D.

Abstract:

This bachelor's thesis focuses on the comprehensive design of a wing with a morphing flaperon, specifically optimized for manufacturing using Fused Deposition Modeling (FDM) technology. The work builds upon a technical demonstrator originating from previous research conducted at the Institute of Aerospace Engineering. Within the scope of this thesis, the demonstrator was subjected to wind tunnel testing, which revealed the need to modify the original concept. The identified structural shortcomings were eliminated to ensure full functionality, easy disassembly, and efficient operational maintenance, while the structure also underwent significant mass optimization. Subsequently, the demonstrator concept was expanded into a complete wing design, incorporating the arrangement of individual segments and the structural sizing of the load-bearing framework. In addition to the structural design itself, the output of this thesis includes a methodology for flight verification on a small unmanned aerial vehicle (UAV) platform.

Keywords:

morphing flaperon, compliant trailing edge, Fused Deposition Modeling, Rotary Drive System

Date of defence

11.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student odprezentoval svou bakalářskou práci, kdy student představil komisi motivaci, cíle práce, použitou metodiku a dosažené výsledky. Následně student odpověděl na 2 otázky oponenta následovně: 1. - odpověděl velmi dobře; 2. - odpověděl velmi dobře. V následné rozpravě k práce student zodpověděl tyto dotazy: Jaké jsou charakteristiky srovnávacího letounu? - odpovězeno; Je možné využít tento mechanismus i na jiné kontrolní systémy? - odpovězeno; Bude flaperon během celého letounu? - odpověděl; Byla během rešerše objevena úspěšná implementace? - odpovězeno; Je morfování opravdu lepší než tradiční kontrolní prvky? - odpovězeno; Jaké jsou další potenciální konstrukční rizika tohoto řešení? - odpovězeno

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. Robert Popela, Ph.D. (předseda)
Ing. Jan Navrátil, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Lukáš Dubnický, Ph.D. (člen)
Ing. Jakub Mašek, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Šplíchal, Ph.D. (člen)
Ing. František Löffelmann, Ph.D. (člen)
Ing. Rostislav Koštial, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Lukáš Dubnický, Ph.D.

Bakalářská práce vhodně rozvíjí téma morfujících konstrukcí na Leteckém ústavu. V rešeršní části jsou shrnuty klíčové poznatky k morfujícím křídlům, ale i technologii aditivní výroby z polymerů. V praktické části je analyzováno výchozí řešení a následně zpracován konstrukční návrh úprav, které umožní sestavení křídla s užitím morfujících segmentů. Student pracoval průběžně, postupoval systematicky a pravidelně konzultoval. I přes částečně experimentální charakter práce s určitou dávkou nejistoty, bylo dosaženo technického řešení, které umožňuje výrobu a sestavení. Je proto trochu škoda, že se v práci nevyskytuje větší obrazová dokumentace vyrobeného segmentu. Práce se nevyhnula některým terminologickým a překladovým chybám, ale celkově se jedná o velmi kvalitní práci, kterou doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic B

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jan Šplíchal, Ph.D.

Bakalářská práce Jonathana Sandtnera se zabývá návrhem křídla s morfujícím flaperonem určeného pro výrobu pomocí technologie FDM 3D tisku. Práce svým zaměřením navazuje na výzkum v oblasti adaptivních leteckých struktur a řeší problematiku s potenciálním praktickým využitím při konstrukci malých bezpilotních letounů.
Student splnil zadání v plném rozsahu. V práci je zpracována přehledná rešerše morfujících struktur i aditivních technologií, na kterou navazuje vlastní konstrukční návrh. Zde by se dala vytknout chybějící schémata pro jednotlivé způsoby morfování v kapitole „Přehled současného stavu poznání – morfování“, nebo záměna pojmu pevnost a tuhost u zvoleného materiálu.
Experimentální část, zahrnující testování předchozího demonstrátoru v aerodynamickém tunelu a následnou implementaci konstrukčních úprav.
Silnou stránkou práce je technická úroveň, detailní konstrukční rozpracování, zahrnutí pevnostního výpočtu nosníku a snaha o hmotnostní optimalizaci. Kladně hodnotím rovněž návrh metodiky letového ověření. Zde zůstává otázkou, zda přenos sil z jednotlivých segmentů pouze na základě tvarového styku bude dostatečný.
Po formální stránce je práce přehledná, dobře strukturovaná. Oceňuji systematický přístup, logickou návaznost jednotlivých kroků návrhu a důraz na praktickou realizovatelnost řešení.
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 B
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations B
Topics for thesis defence:
  1. Hmotnost morfujícího křídla je ve srovnání s konvenčním řešením vyšší. Jaké konkrétní kroky byste navrhl pro jeho další odlehčení a jaký dopad by měly na funkčnost a spolehlivost konstrukce?
  2. V práci navrhujete metodiku letového ověření. Jaká rizika očekáváte při reálných letových zkouškách?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová