SCHOŘ, P. Load State of an Aircraft with an Elastic Wing [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2018.
viz. posudek v pdf.
Doc. Ing. Vladimír Daněk, CSc. Letecký ústav FSI VUT Brno ________________________ Oponentní posudek doktorské disertační práce Load State of an Aircraft with an Elastic Wing Doktorand: Ing. Pavel SCHOŘ Školitel: Prof. Ing. Antonín Píštěk, CSc. Letecký ústav, FSI VUT v Brně Předložená doktorská disertační práce je napsána v anglickém jazyce a obsahuje 65 stran textu, včetně obsahu, označení použitých symbolů a zkratek a seznamu použité literatury. Práce sestává z deseti relativně samostatných kapitol. Aktuálnost tématu a splnění stanovených cílů Navržené téma doktorské disertační práce patří bezesporu k aktuálním problémům, s nimiž se musí vyrovnávat projektanti letadel, zejména kluzáků s velkou štíhlosti křídel. Výrazný vliv poddajnosti křídel vede k nutnosti uvažovat důsledky velkých deformací na přerozdělování zatížení po rozpětí. Poznatky o tom, že velké deformace mohou značnou měrou ovlivňovat únosnost konstrukce letadel, hlavně kluzáků svědčí i skutečnost, že se tato problematika dostala i do certifikačních požadavků pro stavbu kluzáků CS-22. Disertant si vytkl za cíl zpracovat inženýrsky schůdnou vlastní metodu pro počítačové řešení aerodynamického zatížení letadel s enormně poddajnými křídly. Na základě dosaženého pokroku v adekvátních počítačových metodách se autor dopracoval k slibným výsledkům, které by v budoucnu mohly vést k vytvoření vhodného výpočtového nástroje pro kontrolu příslušných požadavků certifikačních specifikací CS-22 pro kluzáky i pro jiné typy letadel s poddajnými nosnými plochami. Porovnáním cílů předložené doktorské disertační práce a dosažených výsledků je možno konstatovat, že vytčené cíle byly splněny. Současně byly v závěrečném zhodnocení autorem nastíněny další možnosti pokračování a zlepšení navržených postupů řešení. Postup řešení a výsledky Práce se vyznačuje značnou měrou interdisciplinárnosti. Vytčené úlohy vyžadují simultánní řešení problematiky aerodynamiky, elastomechaniky, statické aeroelasticity a dynamiky pohybu letounu. Pokud se týká věcné části řešené problematiky, disertační práce je celkem logicky členěna, až na výjimky uvedené v připomínkách níže. Nicméně, zde je však nutno autorovi přece jen vytknout, že nezakomponoval nejdříve na začátku práce kapitolu, v níž by souhrnně a přehledně rozebral pokroky a současný stav v této interdisciplinární vědní 2 oblasti. Určitou satisfakcí je zařazení kapitoly 7, v níž autor rozebírá dostupné výpočtové programy, které řeší dílčí úlohy z aerodynamiky a aeroelasticity. Těžiště práce je možno spatřovat ve druhé až šesté kapitole a pak v kapitole osmé a deváté. Druhá kapitola pojednává o doménách, v rámci nichž se zadaný problém řeší. Jednotlivé domény jsou pak rozpracovávány v následujících kapitolách 3 až 4. V šesté kapitole je rozebírána interakce mezi jednotlivými doménami. Zde je třeba spatřovat a vyzvednout vlastní přínos autora, kterému se podařilo propojit interakci mezi aerodynamickými a strukturálními doménami. Pro popis aerodynamických účinků používá známé panelové metody, kterou umně propojil s metodou konečných prvků pro popis deformací. Strukturální prvky jsou modelovány jednoduchými nosníkovými prvky. Metoda umožňuje řešit jak quasi-statické módy, tak neustálené módy. Validace metody konečných prvků i panelové metody je předmětem 8. kapitoly. Validace implementace metody nosníkových prvků je ověřena na čistém ohybu přímého nosníku. Použitá panelová metoda je ověřována jak na řešení rozložení tlaku po hloubce profilu, tak na integrálních aerodynamických charakteristikách na dvou etalonních profilech se známými experimentálními charakteristikami získanými z měření v aerodynamickém tunelu. Kapitola zahrnuje i rozsáhlejší ověřování konvergence řešení s ohledem na rozložení hustotu zvolené sítě, a také citlivost a vhodnost sítě na modelování mezní vrstvy. V 9. kapitole autor prezentuje aplikace navržené metody pro řešení pohybu hypotetického modelu kluzáku o velké štíhlosti (A = 35,5), jehož geometrické, inerční a tuhostní charakteristiky jsou proporcionálně stanoveny na základě skutečného vysokovýkonného kluzáku Standard Cirus. Jsou řešeny dva pohybové stavy, jednak řešení pro reálnou poddajnou konstrukci kluzáku, jednak pro absolutně tuhý letoun. Na základě porovnání je vyhodnocován vliv poddajnosti konstrukce kluzáku na pohyb v průběhu zadaného manévru. Mezi hlavní testovací úlohy bylo zařazeno nejprve řešení odezvy kluzáku na vstupní signál v podélném řízení, který byl realizován rychlou dvojitou impulsní změnou výchylky řízené vodorovné ocasní plochy. Dále to byla odezva kluzáku na průlet standardním poryvem definovaným v předpisu pro stavbu letadel. V obou případech se sledoval časový průběh úhlu náběhu, normálného násobku zatížení a trajektorie podélného pohybu kluzáku v prostoru Přehled výsledků v grafické formě je uveden rovněž v kapitole 9. Kapitola 10 je pak věnována rozboru výsledků a doporučení pro další rozvoj autorem předložené metody pro využití v praxi. Přínos disertační práce Přínos disertační práce je možno spatřovat ve vytvoření komplexního matematického modelu, který umožňuje posoudit vliv velkých deformací poddajného křídla na redistribuci zatížení. Autor navrhl funkční propojení interakce aerodynamické domény založené na panelové metodě se strukturální doménou založené na použití metody konečných prvků. Navržený matematický model umožňuje jeho aplikace bez velkého nároku na výkonnost HW vybavení. Výsledky dosažené simulací využitím navrženého matematického modelu odhalují zajímavou redistribuci složek výsledného ohybového momentu, zatímco vliv poddajnosti se na 3 výsledném momentu projevuje málo, významně se zvětšila torzní složka momentu. To může mít praktický význam pro dimenzování odpovídajících nosných prvků konstrukce křídla. Na druhé straně simulace ukázaly, že vliv poddajnosti křídla se na sledovaných integrálních charakteristikách projevil minimálně. Dosažené výsledky by však bylo třeba nadále upřesňovat a hlavně porovnat s reálným experimentem na základě letových měření. Formální úprava a jazyková úroveň Po jazykové stránce i grafickým zpracováním je disertační práce na velmi dobré úrovni. Autor používá správnou odbornou terminologii. V textové části se objevuje relativně málo formálních chyb a překlepů. Z gramatických prohřešků upozorňuji na skutečnost, že matematické vztahy jsou součástí věty a tudíž by se měla dodržovat správná interpunkce. Zásadní výtku vznáším k přílišné stručnosti prezentované doktorské disertační práce. Čtenář, který není apriori hlouběji seznámen s danou problematikou, bude mít zcela určitě značné problémy s proniknutím do podstaty práce. Takto komplexní a silně interdisciplinární problematika by si zasloužila podrobnější prezentaci. Největším prohřeškem jsou diagramy, které jsou prezentovány takovou zdrobnělou formou, že jejich čitelnost je na hranici rozlišovacích schopností čtenáře. Bez použití dobré lupy nelze získat jednoznačnou informaci. Čtenáři také může dělat problém neúplný seznam použité symboliky, včetně rozměrů a použitých zkratek. Uváděný seznam použité literatury ne zcela odpovídá ČSN ISO 690 „Bibliografické citace dokumentů“, nicméně, je uvedena jednotně dle jiných často používaných citačních forem. Připomínky a dotazy 1) Formální připomínka k členění struktury DDP. Na str. 51 až 53 jsou obrázky ke kapitole 9.3 vnořeny do kapitoly 9.4 a podobně obrázky ke kapitole 9.4 jsou vnořeny až o 2 stránky dále do kapitoly 9.5. 2) Str. 9 - Pod rovnicí (2.2) uvádíte, že symbol představuje kinematickou viskozitu. Je to správně. 3) Str. 10 - Rovnice (2.7) a (2.8) pro ustálené proudění nejsou zapsány správně. Můžete uvést jejich správný zápis. 4) Str. 24 - Uvádíte, že používaný nosníkový element dává přesné výsledky jen pro velké štíhlosti křídel. Můžete odhadnout, do jaké nejmenší štíhlosti by byla ještě zachována prakticky použitelná přesnost vašeho výpočtového modelu. 5) Str. 24 - Byl testován vliv časového kroku ? 6) Str. 26 - Od této strany v celé práci systematicky uvádíte nesprávný název metody pro řešení nelineární soustavy rovnic jako Newton-Rhapsonovu metodu. Správně má být uvedeno Newton-Raphsonova metoda. A můžete zde uvést, do jaké přesnosti probíhal iterační proces. 7) Str. 36 - Na obr. 7.1 je znázorněn model kluzáku bez trupu. Jakým způsobem a zdali vůbec byl uvážen vliv trupu. 8) Str. 37 - Na 3. řádku zdola je odkaz na stejné rovnice (2.2) a (2.2). Správně má být odkaz na rovnice (2.1) a (2.2). 9) Str. 44 - Můžete upřesnit rozložení panelů u případů označených n60, n190 a Inviscid. 4 10) Str. 46 - K jakému bodu je vztahován součinitel klopivého momentu kluzáku? Závěr Vzhledem ke splnění stanovených cílů doktorské disertační práce, dosaženým výsledkům i splnění všech ostatních požadavků kladených na zpracování doktorské disertační práce, doporučuji předložit doktorskou disertační práci k obhajobě a po úspěšné obhajobě doporučuji udělit disertantovi vědecký titul Ph.D. V Brně dne 15. června 2018 Vyjádření k tezím DDP Bohužel, teze ne zcela odpovídají požadované skladbě. Hlavně chybí úvodní kapitola představující současný stav řešené problematiky. Na závěr tezí je třeba doplnit životopisná data autora DDP. Před předáním do tisku doporučuji předložená data doplnit a upravit dle požadované osnovy. V Brně dne 18. června 2018
viz. posudek v pdf.
eVSKP id 106721