Master's Thesis

Shape optimization of the fuselage of the G304MS Shark glider

Author of thesis: Ing. Filip Hurta

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Jaroslav Juračka, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jan Navrátil, Ph.D.

Abstract:

The thesis deals with implementation of shape modifications and optimization of the
sailplane fuselage. The aim is to design a new fuselage surface with respect to design,
manufacturing and aerodynamic requirements and taking into account pilot’s comfort.
Using reverse engineering methods, 3D scans of the fuselage and cockpit were used during
shape modifications. Smooth surfaces of the new fuselage and the wing-fuselage junction
are constructed. A comparative CFD analysis of the new isolated fuselage with the original
was performed. A similar analysis was carried out on the wing-fuselage configuration of
both variants and the results were compared and evaluated.

Keywords:

HPH 304MS Shark, fuselage, reverse engineering, shape optimisation, CFD analysis

Date of defence

08.06.2026

Date of publish

07.06.2031

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student prezentoval svoji závěrečnou práci která se zabývala tvarovou optimalizací trupu kluzáku G304MS Shark. V následné rozpravě student popisoval detaily týkající se volby vstupních parametrů a nastavení CFD simulace a volbu okrajových podmínek simulace včetně zadání jednotlivých rychlostí TAS a EAS. Následná obecná rozprava se týkala provedeného 3D skenování trupu, matematické definice nově navržené geometrie, typu turbulenčního modelu a výsledků provedené optimalizace. Student otázky položené komisí zodpověděl.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Aerospace Technology (N-LKT-P)

Specialization

Aircraft Design (STL)

Composition of Committee

doc. Ing. Jaroslav Juračka, Ph.D. (předseda)
Ing. Milan Dvořák, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Vladimír Daněk, CSc. (člen)
Ing. Miroslav Šplíchal, Ph.D. (člen)
Ing. David Jágr (člen)
Ing. Josef Bajer (člen)
doc. Ing. Jan Zouhar, Ph.D. (člen)

Student pracoval na tématu vyžadující spolupráci s průmyslovým partnerem. Proto student koordinoval svoje kroky jak s vedoucím práce tak, zástupcem společnosti. Student pracoval samostatně na konzultace docházel pravidelně, vždy připravený.

Kontrola práce na plagiát vykazuje shodu 2,5%, což je nevýznamné.

Cílem práce mělo být provedení revize současných CAD modelů kluzáku, a dále pak optimalizace tvaru přední části trupu s využitím nového překrytu, a nakonec i návrh možných úprav kokpitu.

Oceňuji práci studenta v oblasti kontroly shody modelů trupu se skeny reálného výrobku a vydefinování finálního tvaru s maximální přijatelnou shodou s reálným tvarem. Následně proběhla úprava s ohledem na nový tvar překrytu kabiny a snaha o snížení aerodynamického odporu konstrukce. Ta se však výrazně nepodařila s ohledem na rozměrové požadavky interiéru nové kabiny.

Práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment B
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 A
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: B

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

Diplomová práce Bc. Filipa Hurty se zabývá návrhem nového trupu pro kluzák HPH G304MS. Cílem navržených úprav je zlepšení aerodynamických a provozních vlastností letounu a současně zefektivnění výroby trupu s ohledem na portfolio výrobce. Práce byla zpracována v úzké spolupráci s průmyslovým partnerem, a student proto musel při návrhu respektovat řadu specifických požadavků výrobce.

V úvodní části práce student seznamuje čtenáře se základními parametry ovlivňujícími výkonnost kluzáku. Součástí je rovněž stručné srovnání daného typu s několika konkurenčními konstrukcemi.

Následující kapitoly jsou věnovány návrhu nového tvaru trupu, konkrétně reprodukci modelu dodaného výrobcem a následným konstrukčním úpravám při zachování zadaných požadavků. Tuto část považuji za velmi kvalitně zpracovanou. Oceňuji zejména důraz na kvalitu geometrie, plynulost navazujících ploch a kontrolu křivosti jednotlivých částí modelu, což je pro výsledné aerodynamické vlastnosti zásadní.

Další část práce se zaměřuje na hodnocení navržených úprav prostřednictvím CFD simulací. Bylo provedeno srovnání původní a nové varianty jak pro izolovaný trup, tak pro konfiguraci křídlo–trup. Student k řešení přistupoval systematicky, a to jak při tvorbě a ověření výpočetní sítě, tak při volbě modelu turbulence a interpretaci získaných výsledků.

Za určitou slabinu však považuji nekonzistentní volbu letových podmínek. Zatímco simulace izolovaného trupu byly provedeny při rychlosti 15 m/s (54 km/h) v návaznosti na kalibrační úlohu převzatou z literatury, konfigurace křídlo–trup byla analyzována při rychlosti přeskoku 160 km/h. Takové nastavení ztěžuje přímé posouzení přínosu navržených úprav v relevantních provozních režimech a omezuje možnost jednoznačně kvantifikovat aerodynamický přínos nové varianty trupu. Na druhou stranu student v závěru práce sám uvádí, že pro jednoznačné zhodnocení nové varianty bude nutné provést další výpočty pokrývající širší rozsah letových podmínek.

Celkově hodnotím technickou úroveň práce jako velmi dobrou. O to více zamrzí některé formální nedostatky, například neúplné věty na stranách 19 a 36, chybějící odkazy na obrázky a tabulky nebo nekonzistentní způsob jejich citování v textu.

Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji klasifikačním stupněm B – velmi dobře.
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 C
Grafic layout, used style and language level C
Work with used sources including quotations A
Topics for thesis defence:
  1. Proč nebyly CFD simulace původního a nově navrženého trupu provedeny v provozních letových podmínkách kluzáku? Bylo by při uvažování provozních Reynoldsových čísel nutné provést změny ve výpočetním modelu nebo nastavení simulace? Pokud ano, jaké?
  2. V práci uvádíte, že simulace konfigurace křídlo–trup byly provedeny pro rychlost přeskoku 160 km/h TAS ve výšce 1000 m MSA. Tuto rychlost následně převádíte na EAS pro zadání do CFD řešiče. Jaký byl důvod tohoto převodu a jaký vliv měl na nastavení okrajových podmínek simulace?

Grade proposed by reviewer: B

Reasons for publication postponement

Publication of the final thesis has been postponed in compliance with the provisions of Section 47b (4) of Act No. 111/1998 Coll., on the Higher Education Institutions and on amendments and supplements to other acts, as amended.

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová