Дослідження впливу профілю променів рами на аеродинамічний опір

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorКліско, Андрій Валерійович
dc.contributor.authorКралюк, Марія Олександрівна
dc.date.accessioned2026-09-17T09:25:40Z
dc.date.available2026-09-17T09:25:40Z
dc.date.issued2026
dc.description.abstractЦей дипломний проєкт присвячений покращенню аеродинамічної ефективності та паливно-енергетичної автономності мультироторних безпілотних літальних апаратів (БПЛА) шляхом профілювання променів рами на прикладі 10-дюймової платформи. На етапі проєктування було виконано аналіз поширених конфігурацій рамних структур (прямокутного та круглого перерізів лучів) та розраховано кінематичні параметри комбінованого повітряного потоку, що діє на промінь у динамічному горизонтальному польоті. Визначено розрахункові просторові навантаження, зумовлені максимальною вертикальною тягою двигунів Flash Hobby 3115 900KV та розподіленим швидкісним напором зустрічного вітру за швидкості 70 км/год під кутом атаки 20°. Засобами комп'ютерного тривимірного моделювання та числових методів гідрогазодинаміки в середовищі SolidWorks Flow Simulation було проведено серію порівняльних симуляційних досліджень. Виявлено закономірності відриву прикордонного шару та формування зон донного завихрення для базових геометричних форм. На основі отриманих результатів розроблено та верифіковано модифікований товстий симетричний профіль променя авіаційного типу з габаритними розмірами 30х15 мм та товщиною стінок 3.5 мм, інтегрований у рамну збірку з урахуванням кута тангажу. Доведено, що впровадження каплеподібної геометрії забезпечує безрозоривне обтікання конструкції та знижує силу лобового опору променя у 2,24 раза порівняно з прямокутною балкою. Виконано перевірочні розрахунки на міцність та жорсткість (визначення моментів опору перерізу, напружень косого згину та коефіцієнта запасу міцності), які підтвердили конструкційну надійність розробленого порожнистого елемента при використанні FDM-друку полімерними композитами. Проведено інженерно-економічний аналіз енергетичного балансу бортової мережі при живленні від акумулятора Li-Ion 6S2P 8000mAh, який засвідчив зниження загального енергоспоживання БПЛА на 7%, що забезпечує пролонгацію польотного часу на 2 хвилини 20 секунд та розширення лінійного радіуса дії апарата на 2.7 км. До оптимізованої конструкції рами виконано повний комплект CAD-моделей та робочих кресленнь.
dc.description.abstractotherDiese Diplomarbeit widmet sich der Verbesserung der aerodynamischen Effizienz und der energiebezogenen Autonomie von Multirotor-UAVs (unbemannte Luftfahrzeuge) durch die Profilierung der tragenden Rahmenelemente am Beispiel einer 10-Zoll-Plattform. In der Entwicklungsphase wurde eine Analyse gängiger Rahmenkonfigurationen (rechteckige und runde Querschnitte) durchgeführt und die kinematischen Parameter der kombinierten Luftströmung berechnet, die im dynamischen Horizontalflug auf den Ausleger wirkt. Es wurden die rechnerischen räumlichen Belastungen ermittelt, die durch den maximalen vertikalen Schub der Motoren Flash Hobby 3115 900KV und den verteilten Staudruck des Gegenwindes bei einer Geschwindigkeit von 70 km/h unter einem Anströmwinkel von 20° entstehen. Mittels computergestützter dreidimensionaler Modellierung und numerischer Methoden der Strömungsmechanik (CFD) in der Umgebung von SolidWorks Flow Simulation wurde eine Reihe von vergleichenden Simulationsstudien durchgeführt. Dabei wurden die Gesetzmäßigkeiten der Grenzschichtablösung und die Bildung von Totwassergebieten (Wirbelzonen) für die geometrischen Basisformen identifiziert. Basierend auf den Ergebnissen wurde ein modifiziertes dickes symmetrisches Profil des Auslegers vom Luftfahrttyp mit den Abmessungen 30x15 mm und einer Wandstärke von 3,5 mm entwickelt und verifiziert, das unter Berücksichtigung des Nickwinkels (Tangage) in die Rahmenbaugruppe integriert wurde. Es wurde nachgewiesen, dass die Implementierung der tropfenförmigen Geometrie eine ablösungsfreie Strömung um die Konstruktion gewährleistet und den Luftwiderstand des Auslegers im Vergleich zu einem rechteckigen Träger um das 2,24-Fache reduziert. Es wurden Nachweisrechnungen für Festigkeit und Steifigkeit durchgeführt (Bestimmung der Widerstandsmomente des Querschnitts, der Spannungen bei schiefer Biegung und des Sicherheitsbeiwerts), die die strukturelle Zuverlässigkeit des entwickelten Hohlkörperelements beim FDM-3D-Druck mit polymeren Verbundstoffen bestätigten. Die ingenieurökonomische Analyse der Energiebilanz des Bordnetzes bei Speisung durch einen Li-Ion 6S2P 8000mAh Akku ergab eine Reduzierung des Gesamtstromverbrauchs des UAVs um 7 %. Dies führt zu einer Verlängerung der Flugzeit um 2 Minuten 20 Sekunden und einer Erweiterung des linearen Aktionsradius des Geräts um 2,7 km. Für die optimierte Rahmenkonstruktion wurde ein vollständiger Satz von CAD-Modellen und Arbeitszeichnungen erstel.
dc.format.extent68 с.
dc.identifier.citationКралюк, М. О. Дослідження впливу профілю променів рами на аеродинамічний опір : дипломний проект ... бакалавра : 131 Прикладна механіка / Кралюк Марія Олександрівна. – Київ, 2026. – 68 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/83186
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectпрофілювання
dc.subjectпромінь рами
dc.subjectкаплеподібна геометрія
dc.subjectрозрахунки на міцність та жорсткість
dc.titleДослідження впливу профілю променів рами на аеродинамічний опір
dc.typeBachelor Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Kraliuk_bakalavr.pdf
Розмір:
1.74 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Бакалаврські роботи (ТВЛА)
Бакалаврські роботи