Desenvolupament d’una bancada per a certificar una planta motora d’aviació

Abstract

Aquest Treball Final de Grau presenta el desenvolupament d’una bancada per a la certificació de la planta motora del dron Flyox, una aeronau no tripulada de 4000 kg creada per l’empresa Singular Aircraft. En un context on els “UAV” estan revolucionant sectors com l’agricultura, la logística, la vigilància i l’extinció d’incendis, assegurar la seguretat i fiabilitat dels seus components és fonamental. Per això, aquest projecte es centra en complir amb les estrictes normatives internacionals de l'EASA i l'OTAN. El projecte es divideix en diverses fases. Primer, juntament amb l’empresa, es defineixen tots els detalls de la planta motora, incorporant canvis innovadors respecte a la versió anterior, i s’analitzen els requisits de la certificació per identificar les necessitats específiques del Flyox. També s’analitzen les regulacions dels assajos i es defineix un programa per a certificar la planta motora davant les estrictes regulacions imposades per l’EASA. Seguidament, es dissenyen dues bancades modulars, una per al motor i una altra per a l'hèlix. Aquestes són adaptables i desmuntables, permetent la prova de diferents configuracions de motors i hèlixs. A continuació, es desenvolupa un programa d’assajos de resistència basant-se en la normativa establerta per l’OTAN. En aquest estudi, es defineixen les càrregues i simulacions amb elements finits per validar el disseny. Aquestes simulacions MEF asseguren que les estructures dissenyades suportin les càrregues i tensions durant les proves reals. A més, s’elabora un pla de fabricació detallat que inclou la compra de materials i el procediment de fabricació i muntatge, assegurant una construcció efectiva i eficient de les bancades. Seguidament, s’utilitza un diagrama de Gantt per planificar i organitzar el projecte, permetent estimar la durada total del projecte. Finalment s’inclou un pressupost estimat del projecte, des de que s’inicia fins que es realitzen els test per a certificar la planta motora, fora del abast del projecte. iii Els resultats obtinguts al projecte demostren que el banc de proves dissenyat és viable tant tècnicament com econòmicament, complint amb totes les normatives internacionals i proporcionant una solució innovadora per a l’ús de motors d’automoció en l’àmbit aeronàutic. Finalment, es conclou amb la descripció de possibles vies per a la continuació i millora del projecte, assegurant que la solució planificada sigui adaptable i eficient per a futures aplicacions en la indústria de l'aviació no tripulada

This Final Degree Project presents the development of a test bench for the certification of the Flyox drone's powerplant, a 4000 kg unmanned aircraft created by the company Singular Aircraft. In a context where UAVs are revolutionizing sectors such as agriculture, logistics, surveillance, and firefighting, ensuring the safety and reliability of their components is essential. Therefore, this project focuses on complying with the strict international regulations of EASA and NATO. The project is divided into several phases. First, together with the company, all the details of the powerplant are defined, incorporating innovative changes compared to the previous version, and the certification requirements are analysed to identify the specific needs of the Flyox. The regulations for testing are also analysed, and a program is defined to certify the powerplant under the strict regulations imposed by EASA. Next, two modular test benches are designed, one for the engine and one for the propeller. These are adaptable and detachable, allowing for the testing of different engine and propeller configurations. Following this, a resistance testing program is developed based on the standards established by NATO. In this study, the loads and finite element simulations are defined to validate the design. These FEM simulations ensure that the designed structures can withstand the loads and stresses during real tests. Additionally, a detailed manufacturing plan is developed, which includes the procurement of materials and the manufacturing and assembly procedures, ensuring effective and efficient construction of the test benches. Subsequently, a Gantt chart is used to plan and organize the project, allowing for the estimation of the total project duration. Finally, an estimated project budget is included, from the start to the testing for powerplant certification, which is beyond the scope of the project. v The results obtained in the project demonstrate that the designed test bench is technically and economically viable, complying with all international regulations and providing an innovative solution for the use of automotive engines in the aerospace field. Finally, the project concludes with a description of different ways to continue and improve the project, ensuring that the planned solution is adaptable and efficient for future applications in the unmanned aviation industry.