The work summarized in this report aims to investigate how a drone airplane design can be optimized to create a safer and more efficient sea rescue by providing staff with an early picture, performing search missions and aiding communication through visual contact. A flying wing is in theory one of the most efficient designs for a fixed wing aircraft, at the same time as it also offers high structural efficiency for its given size. In this report, an overview of aerodynamics, stability and flying quality for a flying wing is discussed and analysed. XFLR5 was used for this project, and a comparison between the analytical results and wind tunnel test data for a prototype was conducted. A strong correlation was found between the theoretical analyses and the wind tunnel data. A simple control solution using only one set of elevons has been proposed and simulated, resulting in Level 1 dynamic stability for all modes except Dutch-roll (where the drone’s damping is 𝜁𝑑𝑟=0.07 and the requirement for Level 1 is 𝜁𝑑𝑟=0.08). For the range of angle of attack used, the autopilot system will have to trim the drone in flight to achieve stability. As the drone only has one set of control surfaces there will be a loss of efficiency in this scenario, meaning that 𝐶𝐿/𝐶𝐷 = 15.7 for loiter speed of 15 𝑚/𝑠 and 7.9 for full speed at 35 𝑚/𝑠. In regular flight, with a total mass <1 𝑘𝑔, the drone is able to fly at full speed for 214 𝑘𝑚 or loiter for 6.3 ℎ with a battery package of 130 𝑊ℎ. As such, the objective of this project was achieved, and the proposed design met the given requirements. / betet som sammanfattas i denna rapport syftar till att undersöka huruvida ett drönar-flygplan bäst kan utformas för att skapa en säkrare och effektivare sjöräddning genom att ge räddningspersonalen en tidig överblick, utföra sökuppdrag och bistå till kommunikation genom visuell kontakt. En flygande vinge är i teorin en av de mest effektiva konstruktionerna för ett flygplan, likaså erbjuder den en hög strukturell effektivitet för en given storlek. I denna rapport diskuteras och genomförs en översikt över aerodynamik, stabilitet och flygkvalitet hos en flygande vinge. XFLR5 användes för detta projekt, och en jämförelse mellan analysresultaten och ett vindtunneltest med en prototyp genomfördes. I allmänhet är överenskommelsen mellan de teoretiska analyserna och vindtunneldatan god. En enkel lösning som enbart består av en uppsättning kontrollytor har föreslagits och simulerats, vilket resulterar i en Nivå 1 dynamisk stabilitet för alla lägen utom Dutch-roll, där drönarens dämpning är 𝜁𝑑𝑟 = 0.07 och kravet för Nivå 1 är 𝜁𝑑𝑟 = 0.08. Autopilotsystemet behöver trimma drönaren under flygning för att uppnå nödvändig stabilitet för det spann av attackvinklar som används, med endast en uppsättning kontrollytor, vilket minskar effektiviteten för BWB-drönaren till 𝐶𝐿/𝐶𝐷=15.7 för cirkuleringshastigheten på 15 𝑚/𝑠 och 7.9 för full hastighet vid 35 𝑚/𝑠. Drönaren kan flyga i full hastighet i 214 𝑘𝑚 eller cirkulera runt olycksplatsen under 6.3 timmar med ett batteripaket på 130 𝑊ℎ, med en vikt som är lägre än 1 𝑘𝑔. Målen med detta projekt uppnåddes och drönaren utformades enligt kraven.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-290180 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Pettersson, Emil |
| Publisher | KTH, Flygdynamik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2020:265 |
Page generated in 0.0036 seconds