Airframe Mechanical Design, Setup & Enhancement

Abstract

Este proyecto consiste en el diseño mecánico de un avión (Airframe Mechanics) para participar con Munich University of Applied Sciences (MUAS) en la competición AUVSI SUAS 2018. Esta competición de estudiantes requiere que los participantes diseñen, integren, informen y operen un vehículo no tripulado (UAS) capaz de realizar satisfactoriamente vuelo autónomo, navegación, y la ejecución de un conjunto específico de tareas. Es la segunda vez que MUAS participa y, por lo tanto, se tomó el avión pasado como punto de partida. Se diseñaron nuevas secciones, tratando de evitar los errores cometidos en el diseño previo y manteniendo lo que había funcionado correctamente. Los principales objetivos que recoge este proyecto son los siguientes:  Integrar las nuevas alas y diseñar un estabilizador que cumpliera con los requisitos.  Diseñar y construir los estabilizadores horizontal y vertical más ligeros manteniendo el compromiso de estabilidad y resistencia estructural.  Rediseñar el cajón central del ala (Wing Center Box-WCB) para que se ajustase a los nuevos componentes electrónicos.  Reducir la flexión del fuselaje al mínimo. Durante la realización del mismo, se empleó el software de código abierto XFLR5 (herramienta de análisis de superficies voladoras a bajo número de Reynolds) para el diseño conceptual de las alas y el estabilizador horizontal; y Solid Edge para el diseño en 3D de ambos estabilizadores y del WCB. Además, el proyecto incluye la descripción de la fabricación de todas las partes mencionadas. Finalmente, se da el ensamblaje de todas las partes del avión, incluidas las que no cubre este proyecto, y el resultado de la primera prueba de vuelo.

This project consists of the mechanical design of an aircraft (airframe mechanics) on behalf of the Munich University of Applied Sciences (MUAS) for entry in the 2018 AUVSI SUAS competition. This student competition requires participants to design, integrate, inform and operate an Unmanned Aerial System (UAS) capable of successfully performing autonomous flight, navigation, and the execution of a specific set of tasks. Because it is the second time that MUAS participates, the last plane's design was taken as a starting point. New sections were designed with the intention of avoiding mistakes made in the previous year as well as maintaining what had worked well. The main objectives of this project are the following: • Integrate the new wings and design the horizontal stabilizer that fulfils the requirements. • Design and manufacture lighter horizontal and vertical stabilizers while remaining committed to stability and structural resistance. • Redesign the central wing box (WCB) to fit the new electronic components. • Reduce the bending of the fuselage to a minimum.

During the realization of the project, the open source software XFLR5 (analysis tool for flying surfaces at low operating Reynolds number) was used for the conceptual and aerodynamic design of the wings and the horizontal stabilizer. Solid Edge was used for the 3D design of both stabilizers and the WCB. In addition, the project includes the description of the manufacturing of all the mentioned parts. Finally, the assembly of all parts of the aircraft (including those not covered in this project) as well as the result of the first flight test are given.