Implementace prvků pasivní bezpečnosti do záchranných systémů malých letounů
Loading...
Date
Authors
Hájek, Tomáš
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Práce je řešena v kontextu neustálé snahy zvyšování bezpečnosti v osobní letecké dopravě. Práce se zaměřuje zejména na malé letectví, souhrnně označované anglickým termínem General Aviation. Cílem této práce je zhodnotit proveditelnost implementace prvku pasivní bezpečnosti v podobě podtrupového airbagu do záchranného systému malých letadel. Implementace takového prvku pomůže snížit zatížení přenášené na posádku během přistání na záchranném padáku a efektivně snížit minimální výšku použití balistického záchranného systému. Jedná se o nové, aktuální řešení, které nemá ve své kategorii obdoby. Práce představuje teoretický rámec pro řešení problému tlumení nárazu pomocí airbagu v podobě matematického modelu. Následně je v práci představena validace matematického modelu založená na souboru experimentálních dat, která byla k tomuto účelu získána. Teoretická i praktická část práce se také zabývá prvky ovlivňujícími výkony airbagu, konkrétně aktivně řízeným větracím otvorem. Poslední část práce provádí praktický návrh implementace podtrupového airbagu do záchranného systému konkrétního letadla z pohledu velikosti, umístění, aktivace a plnění airbagu. Navržený systém je schopen utlumit náraz letadla z rychlosti 15 ms-1, čímž snižuje výšku použití o 10 %. Hmotnost nově navrženého systému je rovna 5 % z celkové vzletové hmotnosti. Přínos práce spočívá ve spojení dvou oborů bezpečnosti, padákových záchranných zařízení a absorbérů energie, které doposud v této kategorii nebyly řešeny, s jasným výsledkem zvýšení ochrany posádek malých letadel vybavených balistickým záchranným zařízením.
The thesis is developed in the context of the continuous improvement of safety in personal aviation. The work focuses mainly on small aircrafts, collectively referred to as General Aviation. This thesis aims to evaluate the feasibility of implementing a passive safety feature in the form of an under-fuselage airbag in the rescue systems of small aircraft. The implementation of such a feature will help to reduce the loads transferred to the crew during a rescue parachute landing and effectively reduce the minimum altitude of the ballistic rescue system. This is a new state-of-the-art solution that is unparalleled in its category. The thesis presents a theoretical framework for solving the problem of shock absorption by airbags in the form of a mathematical model. Subsequently, the thesis presents the validation of the mathematical model based on a set of experimental data obtained for this purpose. The theoretical and practical part of the thesis then deals with the elements that influence the airbag performance, namely actively controlled air vent. The last part of the thesis performs a practical design of the implementation of the under-fuselage airbag in the rescue system of a given aircraft in terms of size, location, activation and filling of the airbag. The proposed system is capable of attenuating the impact of the aircraft from a speed of 15 ms-1, thus reducing the application altitude by 10 %. The weight of the newly designed system is equal to 5 % of the total take-off weight. The contribution of the work lies in the combination of two fields of safety that have not been addressed in this category so far, with the distinct result of improving the safety of small aircraft equipped with a ballistic rescue system.
The thesis is developed in the context of the continuous improvement of safety in personal aviation. The work focuses mainly on small aircrafts, collectively referred to as General Aviation. This thesis aims to evaluate the feasibility of implementing a passive safety feature in the form of an under-fuselage airbag in the rescue systems of small aircraft. The implementation of such a feature will help to reduce the loads transferred to the crew during a rescue parachute landing and effectively reduce the minimum altitude of the ballistic rescue system. This is a new state-of-the-art solution that is unparalleled in its category. The thesis presents a theoretical framework for solving the problem of shock absorption by airbags in the form of a mathematical model. Subsequently, the thesis presents the validation of the mathematical model based on a set of experimental data obtained for this purpose. The theoretical and practical part of the thesis then deals with the elements that influence the airbag performance, namely actively controlled air vent. The last part of the thesis performs a practical design of the implementation of the under-fuselage airbag in the rescue system of a given aircraft in terms of size, location, activation and filling of the airbag. The proposed system is capable of attenuating the impact of the aircraft from a speed of 15 ms-1, thus reducing the application altitude by 10 %. The weight of the newly designed system is equal to 5 % of the total take-off weight. The contribution of the work lies in the combination of two fields of safety that have not been addressed in this category so far, with the distinct result of improving the safety of small aircraft equipped with a ballistic rescue system.
Description
Citation
HÁJEK, T. Implementace prvků pasivní bezpečnosti do záchranných systémů malých letounů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2023.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Konstrukční a procesní inženýrství
Comittee
prof. Ing. František Pochylý, CSc. (předseda)
doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Svatomír Slavík, CSc. (člen)
doc. RNDr. Zdeněk Karpíšek, CSc. (člen)
doc. Ing. Jaroslav Juračka, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Rudolf Jalovecký, CSc. (člen)
Date of acceptance
2023-06-27
Defence
Dizertační práce je zaměřena na pasivní bezpečnost v osobní letecké dopravě. Práce je založena na tvorbě a validaci matematického modelu s využitím experimentu. Přináší nové zajímavé výsledky, kterých bude možné využít při výzkumu, tak v optimalizaci. Komise doporučuje doplnění tezí dle návrhů oponentů.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení