Studie integrace propfanu do trupu letounu

Abstract

Táto diplomová práca pojednáva o možnosti aplikovania vrtuľového ventilátora - PropFan, ako distribučný pohonný systém, do trupu letúna, za účelom nasávania medznej vrstvy a zníženia úplavu za letúnom. Prvá kapitola pojednáva o problematike tohto druhu pohonného systému, ako aj o medznej vrstve (MV), nasávaní MV, druhoch vrtuľových ventilátorov, aplikovaní distribučného pohonu na letúnoch s nasávaním MV, typoch letúnov s týmto druhom pohonného systému. V druhej kapitole je venovaná pozornosť koncepčnému návrhu referenčného letúna, predovšetkým simulačného trupu ako aj stanoveniu odporu krídla, trupu a určenie potrebného ťahu. Simulácia prúdenia okolo simulačného trupu bola vykonaná pomocou programu ANSYS Fluent. V rámci tretej kapitoly je riešený návrh integrovania propfanu do trupu letúna. Kapitola obsahuje úvahy týkajúce sa zástavby a v prvom priblížení rieši túto zástavbu z hľadiska pôsobiacich síl a uloženia motorovej lóže. Štvrtá kapitola pojednáva o integrovaní dvojprúdového motora, alebo inak konfigurácia propfan-vpredu. Nákresy návrhov v daných kapitolách boli nakreslené v programe Autodesk AutoCAD 2016. Nesie sa v podobnom štýle ako predchádzajúca kapitola. Piata a šiesta kapitola obsahujú výpočet tepelných obehov jednotlivých pohonných systémov s následným určením daných spotrieb. Posledná časť sumarizuje výsledky diplomovej práce.

This diploma thesis deals with the potential application of PropFan as being integrated into an aeroplane fuselage in order to suck boundary layer as well as mitigate wake turbulence induced behind the aeroplane. The first chapter consists of the description of Distributed Propulsion System (DPS), boundary layer, boundary layer ingestion (BLI), propfan types, application of DPS in aeroplanes with BLI option and aeroplane types with this kind of propulsion. Within the second chapter, there is attention paid to conceptual design of referential aeroplane, the simulation fuselage in particular, as well as wing aerodynamic drag calculation, fuselage aerodynamic drag calculation and calculation of needed thrust. Airflow simulation around simulation fuselage was performed by ANSYS Fluent software. In relation with the third chapter, there is a potential design solution for PropFan into-fuselage integration. The chapter consisits of thoughts related to the integration process and within the initial approach to the problem it deals with actuating forces on engine mount and placement of this engine mount. The next chapter discuss about propfan-front (turbofan) configuration integration. The design drawings were made by Autodesk AutoCAD 2016 software. It follows the same style of description as previous chapter does. The fifth and sixth chapter creates mathematical computations of working cyckles of certain engines in order to determine specific fuel consumption of both configurations. The last chapter conclude the results of diploma thesis.