This volume covers the phases from design to manufacturing of a wind tunnel testsupport structure for a conceptual blended wingbodyUAV designed by KTH GreenRaven Project students. The innovative aircraft design demonstrates sustainabilitywithin aviation by utilizing a hybrid electricfuelcell propulsion system. The windtunnel test to be conducted at Bristol University will produce data to evaluate theaerodynamic properties of the model for design verification. The wind tunnel modelis a smallscaled1.5mspanmodel supported by struts that change the pitch andyaw angles during testing. An external force balance provided by Bristol Universitymeasures the loads and moments experienced by the model. The main requirementsfor the structure are to withstand the aerodynamic loads imposed by the model andto change the model’s orientation while maintaining wind speed during the test. Themaximum aerodynamic loads were provided in a matrix, the largest of which was usedas the load condition for the support equating to a 512N lift at 14◦ AOA. Trade studieswere conducted to determine the mechanisms to satisfy the requirements while stayingwithin budget. The chosen design for the support structure includes a circular baseplate constrained by a locking ring with positioning pins to change the yaw angle. Themain strut is mounted at the the center of the circular base plate. A hinge bracketat the top of the strut interfaces with another hinge bracket within the model viaa clevis pin. An electric linear actuator mounted downstream of the main strut isused to vary the pitch angle, with the center of rotation at the clevis pin. Once thedesign was finalized, finite element analysis was done to verify the structural stabilityof the design. The FEA results were compared to EulerBernoulliapproximations fordeflection. Manufacturing of the components was outsourcedwhile assembly andprogramming of the actuator was done inhouse. / Det här examensarbetet är en del av ett projekt som omfattar processen från designtill tillverkning av en vindstunnelstödstruktur för en konceptuell UAV av typenflygande vinge, designad av KTH Green Raven Projectstudenter.Den innovativaflygplanskonstruktionen visar hållbarhet inom flygindustrin genom att användahybridbränsleceller som framdrivningssystem. Vindtunneltest som genomförs vidBristol University kommer att producera data för att utvärdera de aerodynamiskaegenskaperna hos modellen för verifiering av designen. Vindtunnelmodellen är ennedskalad modell på 1,5 m som stöds av stag som ändrar anfallsochgirvinklarnaunder testningen. En extern mätsond från Bristol University mäter de krafter ochmoment som modellen utsätts för. De viktigaste kraven för konstruktionen är attmotstå de aerodynamiska lasterna som modellen påför och att ändra modellensorientering samtidigt som vindhastigheten bibehålls under testet. De maximalaaerodynamiska belastningarna tillhandahölls i en matris; varav den största användessom lastfall för stödet motsvarande en 512N lyftkraft vid 14◦ anfallsvinkel. Jämförandestudier genomfördes för att bestämma mekanismerna för att uppfylla kraven samtidigtsom de låg inom budgeten. Den valda konstruktionen för stödkonstruktionenbestår av en cirkulär basplatta som fixeras med hjälp av en låsring, och som harpositioneringsstift för att ändra girvinkeln. En huvudstång är monterad i mitten avbasplattan upp till ett gångjärnsfäste i modellen. Bakom detta sitter ett linjärt ställdonsom dras ut och skjuts ihop för att ändra modellens attityd med rotationscentrum viddet övre fästet på huvudstaget. När designen slutfördes gjordes en finit elementanalysför att verifiera dess strukturella stabilitet. FEAresultatenjämfördes med EulerBernoulliuppskattningarför utböjning. Tillverkningen av komponenterna överlätstill extern part, medan monteringen och programmeringen av ställdonet gjordesinternt.

The use of wind tunnel models for aerodynamic research is nowadays indispensable to aviation progress in the last years as aircrafts have become more complex. Wind tunnel model design and manufacturing has adopted many different processes and materials such as the use of a five-axis CNC; making this process a relatively long and expensive one. Composite materials offer a good trade-off between ease and cost of manufacturing compared to the more traditional methods, especially for in-house-built prototypes. This volume covers the different phases from design to manufacturing of a wind tunnel model for the MK18 conceptual blended wing-body UAV designed by KTH Green Raven Project students.The model is a down-scaled 1.5 meter span version with a belly-mounted two-strut support. The main structural requirements for the model are to withstand the aerodynamic loads obtained via CFD simulations. A mechanical interface for the support structure connection was designed. Carbon fiber reinforcement with an epoxy resin matrix was selected as the constituents for the airframe skins. A finite element model of the design was developed by using Abaqus to verify the overall structural behavior and stability. The manufacturing strategy of the airframe skins involved producing lightweight fiberglass molds out of CNC milled MDF male patterns and using vacuum infusion process to obtain the final carbon fiber parts. The internal structure members were manufactured out of different materials and processes from water-jet cutting of aluminum profiles to 3D-printed plastic components. The FEA study results showed that the model withstands the maximum loads with a high safety factor and a wing-tip deflection of less than 2\% of half the wingspan. The manufacturing of the molds turned out to be longer and more complicated than expected, but with overall good results. The composite skins came out with good mechanical and surface quality. The total weight of the model resulted in approximately 4.5 kg. Pressure taps were positioned and installed on the model skins. Their respective tubes routed in CAD to visualize the networking for manufacturing. This ensured proper placement to balance ease of installation with meaningful data collection. / Användningen av vindtunnelmodeller för aerodynamisk forskning är idag oumbärlig för flygets framsteg eftersom flygplan de senaste åren har blivit mer komplexa. Vindtunnelmodelldesign och konstruktion har använder många olika tillverkningsmetoder och material såsom femaxlig CNC; vilket gör processen relativt långsam och dyr. Kompositmaterial ger en bra avvägning mellan enkelhet och tillverkningskostnad jämfört med de mer traditionella metoderna, särskilt för egenbyggda prototyper. Denna rapport behandlar faserna från design till tillverkning av en vindtunnelmodell för en konceptuell blended wing-body UAV, MK18, konstruerad av KTH Green Raven Project­studenter. Modellen är en nedskalad version med 1,5 meter spännvidd som monteras på ett bukmonterat, tvådelat stöd. De viktigaste kraven på modellen är att kunna motstå de aerodynamiska belastningarna som beräknats via CFD­simuleringar. Den interna strukturen i modellen utformades för att integrera anslutningen med stödstrukturen. Kolfiber tillsammans med en epoxihartsmatris valdes som beståndsdelar för flygplanets skal. En finit elementmodell av designen utvecklades med hjälp av Abaqus FEA för att verifiera det övergripande strukturella beteendet och stabiliteten. Tillverkningsstrategin för flygplansskalet innebar att man tillverkade lätta glasfiberformar på CNC­frästa MDF­hanformar och använde en vakuuminfusionsprocess (VIP) för att erhålla de slutliga kolfiberdelarna. De inre strukturdelarna tillverkades av olika material och processer från bearbetning av aluminiumprofiler till 3D­utskrivna plastkomponenter. FEA­studieresultaten visade att modellen tål de maximala belastningarna med en hög säkerhetsfaktor och uppvisar en utböjning vid vingspetsarna på mindre än 2% av halva spännvidden. Tillverkningen av formarna visade sig ta längre tid och vara mer komplicerad än väntat, men gav övergripande goda resultat. Kompositskalet visade sig ha god mekanisk ytskvalitet. Modellens totala vikt blev under 5 kg. Hål för tryckmätning placerades också på modellens skal och rören drogs i en CADmodell för att visualisera nätverket för tillverkning. Detta säkerställde korrekt placering för att balansera enkelhet i installationen med meningsfull datainsamling.

This study was performed to investigate aerodynamic characteristics of the 37.5% scaled­ down Green Raven MK18 airframe, to evaluate boundary corrections method, and to investigate on support interference. A wind tunnel test was originally planned on June 2021 at a Large­Low­Speed Wind Tunnel at University of Bristol; however, due to COVID­19 travel restrictions, the test has been postponed to November 2021. In or­der to supplement the work and data directly required for the test, computational fluid dynamics (CFD) investigations were performed in free air and in wind tunnel condi­tions, both with and without support interference, at a Reynolds number of 7E+05. The simulations utilized an incompressible Reynolds-­Averaged­-Navier.­Stokes equa­tion accompanied with k − ω SST for turbulent modelling. Corrections factors were obtained to compensate for wall interference, and results indicate a satisfactory agree­ment between free ­air and wind­ tunnel corrected data for wall interference. The sup­ port structure interferes with the aerodynamic loads produced by the model. Lift and drag decrease, and pitching moment increases compared to WT without support structure condition. / Denna studie utfördes för att undersöka aerodynamiska egenskaper hos det nedskalade Green Raven MK18­flygplanet för 37.5%, för att utvärdera gränskorrigeringsmetoden och för att undersöka stödinterferens. Ett vindtunneltest planerades ursprungligen i juni 2021 vid en stor­låghastighets vindtunnel vid University of Bristol. Men på grund av resebegränsningar för covid­19 har testet skjutits upp till november 2021. För att komplettera det arbete och de data som direkt krävs för testet, utfördes CFD under­ sökningar (Computational Fluid Dynamics) i fri luft och i vindtunnelförhållanden, både med och utan supportinterferens, med ett Reynolds­tal på 7E+05. Simuleringarna använde en inkompressibel Reynolds­Averaged­Navier­Stokes­ekvation tillsammans med k − ω SST för turbulent modellering. Korrigeringsfaktorer erhölls för att kom­ pensera för väggstörningar, och resultaten tyder på en tillfredsställande överensstäm­ melse mellan frilufts­ och vindtunnelkorrigerade data för väggstörningar. Stödstruk­ turen stör de aerodynamiska belastningar som modellen producerar. Lyft och drag minskar och stigningsmomentet ökar jämfört med WT utan stödstruktur.