diplomová práce

Vyšetřování bezpečného únavového života křídla víceúčelového jednomotorového turbovrtulového letounu

Text práce 9.84 MB Příloha 11.7 MB

Autor práce: Ing. Jan Hubáček

Ak. rok: 2020/2021

Vedoucí: Ing. Ladislav Chybík

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

Abstrakt:

Práce se zabývá stanovením bezpečné únavové životnosti křídla. Letadlo, které bylo podrobeno analýze, je vzpěrový hornoplošník celokovové konstrukce. Letadlo je certifikováno na základě předpisu FAR 23 Amendment 23-46. Výpočet bezpečné únavové životnosti musí být proveden v souladu s požadavky předpisu FAR 23 a jeho poradními oběžníky.\\
Teoretická část práce je věnována hlavně přehledu literatury a představení projektu, kde byla stručně shrnuta jeho historie vzniku. Část přehledu projektu také pojednává o podstatě požadavku na posouzení bezpečné únavové životnosti zadavatelem. V další části byl rovněž proveden rozbor literatury týkající se únavy. Jednalo se zejména o rozbor předpisu FAR 23, jeho poradních oběžníků a obecně literatury vztahující se k únavě jak v letectví, tak v obecném strojírenství.\\
Druhá část diplomové práce byla zaměřena zejména na výpočetní analýzu a vývoj specializovaného software. Výpočetní část obsahovala zejména přípravu vstupů, včetně obálek zatížení, stanovení typického letu, výpočet zatížení křídla a napjatostní analýza ve vybraných řezech křídla. Z výstupů prvotní analýzy se následně provedl výpočet poškození a životnosti pro daný typový let.

Klíčová slova:

únava, bezpečná únavová životnost, křídlo, vzpěra, turbovrtulový, FAR 23, AC23-13A, ACE100, AFS-120-73-2, výpočet poškození, spektra zatížení, SMG-92, Finist

Termín obhajoby

16.06.2021

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Student prezentoval svou diplomovou práci. Tu doplnil porovnáním dvou typových letů a jejich vlivem na analýzu životnosti. Následně se rozvinula diskuse na téma únavy a únavových zkoušek leteckých konstrukcí.

Jazyk práce

angličtina

Fakulta

Ústav

Studijní program

Strojní inženýrství (M2I-P)

Studijní obor

Stavba letadel (M-STL)

Složení komise

prof. Ing. Antonín Píštěk, CSc. (předseda)
doc. Ing. Ivo Jebáček, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Robert Popela, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Miloslav Petrásek, CSc. (člen)
Ing. Miroslav Šplíchal, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Štrůbl (člen)

Posudek vedoucího
Ing. Ladislav Chybík

Cílem diplomové práce je výpočet životnosti kritického řezu křídla letounu SMG-92, nicméně práce je koncipována šířeji tak, že zahrnuje i problematiku výpočtu zatížení letounu, průběhů zatížení po rozpětí křídla, napjatostní analýzu vybraných řezů na křídle a identifikace kritického řezu.

V úvodu práce se diplomant seznámil s projektem, jeho historií a záměry současného vlastníka projektu.  Letoun byl vyvíjen v Rusku a certifikován v Maďarsku v roce 2000, diplomant se proto musel vyrovnat s dokumentací tvořenou bez podpory výpočetní techniky a popisovanou v azbuce. Ačkoliv se jednalo o první praktické setkání diplomanta s výkresovou dokumentací, rychle pochopil systém a specifika tvorby dokumentace a kusovníků a byl schopen samostatně vyhledávat potřebná data. K výpočtu zatížení letounu bylo možné využít pouze údajů z typového certifikátu a letové příručky, proto neúplné informace musel nahradit buď kvalifikovaným odhadem nebo přípustnými zjednodušeními. V teoretické části definoval požadavky předpisů a dohledal použitelné poradní materiály, shrnul teoretické podklady a názvosloví v životnosti obecně a popsal specifika v letectví. Pro výpočet zpracoval a validoval vlastní výpočtový software. Vedoucí diplomové práce velmi kladně hodnotí záměr zpracovat diplomovou práci v anglickém jazyce, neposuzuje anglický pravopis, nicméně textovou a grafickou úpravu považuje za srozumitelnou a přehlednou. Drobným nedostatkem je nesprávné dělení slov v textu.

Při vedení diplomové práce byl vedoucím kladen důraz na samostatnost při navržení variant řešení jednotlivých dílčích problémů a na rozvinutí schopností argumentovat a rozhodovat. Diplomant docházel k četným pravidelným konzultacím s vedoucím i se specialistou na životnost vždy dobře připraven. K práci přistupoval aktivně a se zájmem, držel se naplánovaného harmonogramu. Využil také možnosti prohlídky letounu.

Práce je hodnotná a dává diplomantovi dobré předpoklady k uplatnění znalostí v oboru. Cíle práce byly splněny.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Známka navržená vedoucím: A

Práce se zabývá výpočtem bezpečné únavové životnosti křídla letounu SMG-92 Turbine Finist, který byl realizován v souvislosti s aktivitami současného držitele typového certifikátu tohoto letounu, české firmy Praga Avia. Diplomant se po úvodním představení letounu a dosavadní historie jeho vývoje věnuje jeho připravované certifikaci u Evropské agentury pro bezpečnost letectví (EASA), která má být založena na transferu již existujícího staršího typového certifikátu provedeného podle předpisu FAR-23 (TCDS transfer). Na tuto část plynule navazují pasáže týkající se předpisových požadavků pro oblast únavové životnosti, základů únavy materiálů a únavy leteckých konstrukci. Zde se diplomant nevyhnul některým nepřesnostem (např. v rovnici Gerberovy korekce na vliv středního napětí nebo v případě tvrzení, že Palmgren-Minerova hypotéza kumulace únavového poškození je inherentně konzervativní). Následně jsou zpracovány vstupy do únavového výpočtu – stanoveny obálky zatížení, spočteno zatížení křídla, provedena napěťová analýza a vytipováno únavově kritické místo v oblasti uchycení vzpěry křídla. Diplomant pro vlastní únavový výpočet křídla letounu SMG-92 použil SW MS Excel a standardní výpočtový model zohledňující všechna relevantní zatěžovací spektra (poryvové, manévrové, pojezdové, od přistávacího rázu) a cykly Z-V-Z. Kladně lze hodnotit, že svůj model verifikoval porovnáním s výsledky připravenými s využitím referenčního SW ACE100 poskytovaného pro tento typ analýz FAA. Z čistě akademického hlediska je možné snad jen vytknout skutečnost, že se analýza omezila jen na jeden typický profil letu odpovídající využití letounu pro výsadky parašutistů.
Všechny v zadání stanovené cíle byly splněny a diplomovou práci proto doporučuji k obhajobě.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová