AN OPTIMUM DESIGN OF A SUBSONIC AIRCRAFT WING DUE TO THE AERODYNAMIC LOADING

Abstract

ABSTRACT

Aircraft designers are mainly interested in finding the level of pressure, stresses and deformations of the parts of the aircraft, especially the wing, as in many aviation accidents, the failure of the wing was the main cause of disasters, as it is considered the main surface that generates the necessary lift for the aircraft. In addition to its other functions in controlling the transverse stability. In this work, the numerical study was achieved to obtain the optimum wing aerodynamic and structural design parameters for high strength and minimum weight for the L.39 A/C wing. The analysis is concerned with the effect of the aerodynamic design parameter as well as the structural design parameters. In the aerodynamic study, the volume method was used to predict the pressure distribution of the wing in the subsonic potential flow. The singularity strength which satisfies the boundary condition of the tangential flow at the control point for a given Mach number and the angle of attack was determined by solving a system the governing differential equation. The design has been a design wing 3D geometry model by using the Software SOLIDWORKS 2020 and the second step was processing the governing differential equations for airflow over a wing by ANSYS FLUENT 2022 R1 version solver by utilizing a Finite Volume Element. Finally, the third stage was the post.processing step in which calculate the aerodynamic characteristics like pressure distribution. In the structural study, the wing was modeled as Honeycomb with different thicknesses using the Software SOLIDWORKS 2020. Numerical investigations were carried out for deformation and stress by ANSYS FLUENT 2022 R1. The results were compared with other researchers used other models, such as the using of ribs and stringers in the interior stricture of the wing, The current results were found to be reliable and acceptable from the design point view on the high stiffness /weight ratio. The result of this work can be used for a new wing configuration and further development of the considered aircraft.

ÖZET

Uçak tasarımcıları, esas olarak uçağın parçalarının, özellikle de kanadının basınç seviyesini, gerilmelerini ve deformasyonlarını bulmakla ilgilenirler, birçok havacılık kazasında olduğu gibi, kanadın arızalanması, ana sebep olarak kabul edildiğinden, felaketlerin ana nedeniydi. uçak için gerekli kaldırma kuvveti oluşturan yüzey. Enine stabiliteyi kontrol etmedeki diğer işlevlerine ek olarak. Bu çalışmada, L.39 A/C kanadı için yüksek mukavemet ve minimum ağırlık için optimum kanat aerodinamiği ve yapısal tasarım parametrelerini elde etmek için sayısal çalışma gerçekleştirilmiştir. Analiz, aerodinamik tasarım parametresinin yanı sıra yapısal tasarım parametrelerinin etkisi ile ilgilidir. Aerodinamik çalışmada, ses altı potansiyel akışında kanadın basınç dağılımını tahmin etmek için hacim yöntemi kullanılmıştır. Belirli bir Mach sayısı ve hücum açısı için kontrol noktasındaki teğetsel akışın sınır koşulunu karşılayan tekillik kuvveti, bir sistem yöneten diferansiyel denklem çözülerek belirlendi. Tasarım, SOLIDWORKS 2020 Yazılımı kullanılarak bir tasarım kanadı 3D geometri modeliydi ve ikinci adım, bir Sonlu Hacim Elemanı kullanarak ANSYS FLUENT 2022 R1 sürüm çözücüsü tarafından bir kanat üzerindeki hava akışı için geçerli diferansiyel denklemleri işlemekti. Son olarak, üçüncü aşama, basınç dağılımı gibi aerodinamik özelliklerin hesaplandığı işlem sonrası adımdır.Yapısal çalışmada kanat, SOLIDWORKS 2020 Yazılımı kullanılarak farklı kalınlıklarda Honeycomb olarak modellenmiştir. ANSYS FLUENT 2022 R1 ile deformasyon ve gerilme için sayısal incelemeler yapılmıştır. Sonuçlar, kanadın iç darlığında nervür ve kiriş kullanımı gibi diğer araştırmacıların kullandığı diğer modeller ile karşılaştırıldı. Mevcut sonuçlar, yüksek rijitlik/ağırlık oranı açısından tasarım açısından güvenilir ve kabul edilebilir bulundu. Bu çalışmanın sonucu, yeni bir kanat konfigürasyonu ve söz konusu uçağın daha da geliştirilmesi için kullanılabilir.