Aeronautikos inžinerijos katedra

Baigiamajame darbe nagrinėjama elektrinės jėgainės sistema eVTOL tipo orlaiviui. Darbe remiamasi analogiškų orlaivių analize, apibrėžtais projektiniais reikalavimais, numatyta skrydžio misija ir EASA dokumentais, susijusiais su VTOL orlaivių sauga ir vertiportų infrastruktūros reikalavimais. Pagrindinis darbo tikslas – parinkti ir pagrįsti jėgainės architektūrą, kuri užtikrintų pakankamą trauką, energijos atsargą ir valdomą skrydį kritinio gedimo atveju. Projektuojamam orlaiviui pasirinkta paskirstytos elektrinės varos architektūra su 12 elektrinių varomųjų mazgų: 6 priekiniais pasukamais kintamojo žingsnio propeleriais ir 6 galiniais stacionariais fiksuoto žingsnio propeleriais. Sistemoje numatyti šeši baterijų paketai, 600 V nuolatinės srovės magistralė, EMRAX 228 HV CC varikliai, inverteriai, reduktoriai ir aušinimo sistema. Propelerių parametrai apskaičiuoti taikant mentės elementų teoriją, o jėgainės tinkamumas įvertintas kabėjimo, kreiserinio skrydžio ir gedimo režimais. Gauti rezultatai parodė, kad pasirinkta varomosios sistemos konfigūracija atitinka nustatytus projektinius reikalavimus. Apskaičiuota jėgainės galia, baterijų energija ir propelerių aerodinaminės charakteristikos leidžia pasiekti numatytą 180 km skrydžio nuotolį, išlaikant reikiamą saugos atsargą. Kryžminio baterijų ir varomųjų mazgų suporavimo schema sumažina traukos asimetriją gedimo atveju ir sudaro galimybes tūpimui artimiausioje tinkamoje aikštelėje.

The final thesis examines the electric propulsion system of an eVTOL aircraft. The work is based on an analysis of comparable aircraft, defined design requirements, the planned flight mission, and EASA documents related to VTOL aircraft safety and vertiport infrastructure requirements. The main aim of the thesis is to select and justify a propulsion architecture that ensures sufficient thrust, energy reserve, and controlled flight in the event of a critical failure. A distributed electric propulsion architecture with 12 electric propulsion units is selected for the designed aircraft: 6 front tilting variable-pitch and variable-RPM propellers and 6 rear stationary fixed-pitch propellers. The system includes six battery packs, a 600 V DC bus, EMRAX 228 HV CC motors, inverters, gearboxes, and a cooling system. The propeller parameters are calculated using blade element theory, while the suitability of the propulsion system is evaluated in hover, cruise, and failure conditions. The results show that the selected propulsion system configuration meets the defined design requirements. The calculated propulsion power, battery energy, and propeller aerodynamic characteristics allow the intended 180 km flight range to be achieved while maintaining the required safety margin. The cross-coupling scheme between the battery packs and propulsion units reduces thrust asymmetry in the event of a failure and provides a basis for a controlled landing at the nearest suitable landing site.

Baigiamajame bakalauro darbe projektuojamas ir gaminamas FPV drono valdymo sistemos dažnio keitiklio maketas. Darbe nagrinėjama standartinio 2,4 GHz valdymo signalo perkėlimo į kitą dažnių ruožą galimybė, siekiant sumažinti priklausomybę nuo įprastų valdymo dažnių. Literatūros analizėje aptariami FPV dronų ryšio ypatumai, superheterodininė architektūra, maišikliai, filtrai, generatoriai, stiprintuvai ir ELRS sistemos komponentai. Projektinėje dalyje sudarytas dažnių planas, suprojektuotos siųstuvo ir imtuvo dažnio keitiklio blokinės schemos, parinkti komponentai ir pagamintas maketas. Atlikti laboratoriniai matavimai bei lauko bandymai parodė, kad sistema gali perduoti FPV drono valdymo signalą, tačiau jos veikimą riboja RF grandinės nuostoliai, antenų suderinimas ir išėjimo galios lygis. Darbo apimtis – 82 p. teksto be priedų, 70 iliustr., 14 lent., 36 bibliografiniai šaltiniai. Atskiri priedai darbui nepridedami.

This bachelor thesis presents the design and production of a frequency converter for an FPV drone control system. The work analyses the possibility of converting a standard 2.4 GHz control signal to another frequency range in order to reduce dependence on common control frequencies. The literature review discusses FPV drone communication, superheterodyne architecture, mixers, filters, signal generators, amplifiers and ELRS system components. In the design part, a frequency plan is prepared, transmitter and receiver frequency converter block diagrams are created, components are selected and a frequency converter is produced. Laboratory measurements and field tests showed that the system can transmit an FPV drone control signal, but its performance is limited by RF chain losses, antenna matching and output power level. The thesis consists of 82 pages of text without appendices, 70 figures, 14 tables, and 36 bibliographic sources. Separate appendices are not included.

Baigiamajame magistro darbe nagrinėjami bepiločių orlaivių automatinio valdymo algoritmai, vertinamos problemos, algoritmų būtinumas ir tikslai oro taršos šaltiniams nustatyti realiuoju laiku. Išnagrinėti pagrindiniai principai, kuriais remiantis dronas turi judėti. Suprojektuota jutiklių sistema su elektronine nosimi ir į droną integruoti anglies monoksido jutikliai. Darbe sukurti trys paieškos algoritmai: zigzago, pseudogradiento bei aptikimo ir paieškos, remiantis Gauso sklaidos modeliu. Aprašyta algoritmų metodika ir veikimo principai. Atliktos skaitmeninės simuliacijos oro taršos šaltiniui aptikti. Išnagrinėjus teorinius ir simuliacijų aspektus, pateiktos išvados apie pasiūlytų algoritmų analizę ir jų tarpusavio palyginimą. Darbą sudaro 5 dalys: įvadas, literatūros analizė, metodologija, rezultatai ir literatūros sąrašas. Darbo apimtis – 109 p. teksto be priedų, 61 iliustracijos, 7 lentelės, 58 bibliografiniai šaltiniai. Atskirai pridedami darbo priedai.

The master's thesis examines automatic control algorithms for unmanned aerial vehicles, evaluating the underlying problems, the necessity of these algorithms, and the objectives for real-time localization of air pollution sources. The fundamental principles guiding drone movement are analyzed. A sensor system featuring an electronic nose was designed, and carbon monoxide sensors were integrated into the drone. Three search algorithms were developed in the thesis: zigzag, pseudo-gradient, and a detection and search algorithm based on the Gaussian dispersion plume model. The methodology and operating principles of these algorithms are described. Numerical simulations were conducted to detect the air pollution source. Based on the analysis of theoretical and simulation aspects, conclusions regarding the performance and comparison of the proposed algorithms are presented. The thesis consists of 5 parts: introduction, literature review, methodology, results, and references. The scope of the thesis is 109 pages of text excluding appendices, 61 illustrations, 7 tables, and 58 bibliographic sources. The appendices of the thesis are attached separately.

Baigiamajame bakalauro darbe orlaiviui „Cessna 310” yra atliekama projektas - modifikacija įrengiant oro kondicionierių . Analitinėje dalyje yra atliekama prototipų analizė. Pagal atliktą prototipų analizę buvo pasirinkta oro kondicionieriaus sistema. Įrengiant oro kondicionierių buvo atsižvelgta į lėktuvo konstrukcijos pakeitimus, turi būti kuo mažesni ir nepaliesti svarbiausių jėginių liemens, sparno ar uodegos konstrukcijos elementai. Paskaičiuota orlaivio „Cessna 310“ masė ir atlikti centruotės skaičiavimai. Darbe buvo atlikti aerodinaminiai skaičiavimai. Taip pat atlikti stipruminiai skaičiavimai oro kondicionieriaus tvirtinimui. Atlikus visus skaičiavimus buvo parengti brėžiniai Darbą sudaro 9 dalys: įvadas, prototipų analizė, masių skaičiavimas, oro kondicionieriaus montavimas, skrydžio duomenų skaičiavimai, stipruminiai skaičiavimai, išvados, literatūros sąrašas. Darbo apimtis – 79 p. teksto be priedų, 47 iliustr., 15 lent., 16 bibliografiniai šaltiniai. Atskirai pridedami darbo priedai.

In the final bachelor's thesis, the Cessna 310 aircraft project of modifications by installing an air conditioner. In the analytical part, the analysis of prototypes is performed. Based on the analysis of the prototypes, the air conditioner system was selected. When installing the air conditioner, the aircraft structures were considered, the elements of the fuselage, wing or tail structure must be as small as possible and the most important forces should not be affected. Calculated mass of Cessna 310 aircraft and performed center calculations. Aerodynamic calculations were performed in the work. Also perform strength calculations for air conditioner mounting. After all the calculations were done, the drawings were prepared The work consists of 9 parts: introduction, prototype analysis, mass calculation, air conditioner installation, flight data calculations, strength calculations, conclusions, bibliography. Thesis consist of: 79 p. text without appendixes, 46 pictures, 15 tables, 16 bibliographical entries. Appendixes included.

Baigiamajame bakalauro darbe suprojektuota aviacinė radijo stotis, skirta darbui 118-137 MHz dažnių ruože, naudojant amplitudinę moduliaciją. Darbo metu išanalizuoti radijo siųstuvų, imtuvų, dažnio sintezės, FPGA ir aviacinių radijo stočių sprendimai. Suprojektuota radijo stoties struktūrinė schema ir elektrinės principinės schemos. Darbe pateikti skaičiavimai pagrindžia, kad darbo uždaviniai yra įvykdyti: užtikrinamas keturių imtuvo kanalų veikimas, 50 Ω imtuvo įėjimo impedansas, ne mažesnis kaip 3 µV imtuvo jautris, 25 kHz ir 8,33 kHz kanalų žingsnio palaikymas, didesnė kaip 10 W siųstuvo išėjimo galia į 50 Ω apkrovą, FPGA architektūra pagrįstas skaitmeninis signalų apdorojimas ir maitinimas iš 12 V arba 28 V nuolatinės įtampos šaltinio. Darbą sudaro 5 dalys: įvadas, literatūros analizė, elektrinių schemų projektavimas, išvados, literatūros sąrašas. Darbo apimtis - 83 p. teksto be priedų, 36 iliustr., 4 lent., 62 bibliografiniai šaltiniai. Atskirai pridedami darbo priedai.

The bachelor thesis presents the design of an aviation radio station operating in the 118-137 MHz frequency range using amplitude modulation. The work includes a literature review of radio transmitters, receivers, frequency synthesis, FPGA-based architectures, and existing aviation radio station solutions. A structural block diagram and electrical schematic diagrams of the radio station have been developed. Calculations are provided to verify that the design objectives are met: four-channel receiver operation, 50 Ω receiver input impedance, receiver sensitivity of at least 3 µV, support for 25 kHz and 8.33 kHz channel spacing, transmitter output power exceeding 10 W into a 50 Ω load, FPGA-based digital signal processing, and power supply from a 12 V or 28 V DC source. The thesis is structured into five parts: introduction, literature review, electrical schematic design, conclusions, and list of references. The thesis is composed of 83 pages of text (excluding appendices), includes 36 illustrations, 4 tables, and cites 62 bibliographical references. The appendices to the work are attached separately.

Baigiamajame bakalauro darbe projektuojamas ir gaminamas bepilotis skraidančio sparno tipo orlaivis. darbe analizuojami analogai, nustatomos aerodinaminės charakteristikos, tokios kaip sparno aerodinaminis profilis, sparno plotas , orlaivio smukos greitis, didžiausias greitis, bei reikalavimai varikliui ir kiti. Taip pat atliekami variklio tvirtinimo elementų stipruminiai skaičiavimai. Darbą sudaro: analogų analizė, aerodinaminiai skaičiavimai, stipruminiai skaičiavimai, komponentų gamyba, išvados, literatūros sąrašas ir komponentų surinkimo bei darbo brėžiniai. Darbo apimtis - 52 p. 12 lent., 34 iliustr.

This bachelor's thesis focuses on the design and manufacturing of a flying-wing type unmanned aerial vehicle (UAV). The work includes an analysis of existing analogues and the determination and calculation of key aerodynamic characteristics, such as the aerodynamic profile, wing area, stall speed and engine requirements. Furthermore, a stress analysis of engine mounting components. The thesis consists of an analysis of analogues, aerodynamic calculations, stress analysis, component manufacturing, conclusions, a list of references, assembly and technical drawings. Scope of the thesis: 52 pages, 12 tables, 34 iliustartions.

Baigiamajame bakalauro darbe projektuojama saulės energija varomo didelio aukščio ilgai ore išliekančio bepiločio orlaivio jėgainės sistema. Darbe analizuojami panašios paskirties saulės energija varomų bepiločių orlaivių prototipai, jų jėgainių, propelerių ir konstrukciniai sprendiniai. Remiantis atlikta analize, parenkami pagrindiniai jėgainės sistemos komponentai ir projektuojama jėgainės gondola su kintamo žingsnio propelerio mechanizmu. Projektavimo metu kompiuterine programa „SolidWorks“ sudaromas jėgainės gondolos 3D modelis, numatomas komponentų išdėstymas, variklio tvirtinimo sprendimas ir propelerio menčių kampo keitimo mechanizmas. Skaičiuojamojoje dalyje įvertinamas jėgainės galios poreikis, gondolos aerodinaminis pasipriešinimas, propelerio menčių kampo pokyčio įtaka skirtinguose skrydžio aukščiuose ir tvirtinimo mazgo stiprumas. Darbą sudaro 9 dalys: įvadas, misija, pagrindiniai teoriniai aspektai, prototipų analizė, jėgainės sistemos ir kitų komponentų parinkimas, konstrukcinio sprendinio pagrindimas, skaičiuojamoji dalis, išvados ir literatūros sąrašas. Darbo apimtis – 80 p. teksto be priedų, 50 paveikslų, 20 lentelių, 9 bibliografiniai šaltiniai.

This bachelor’s thesis presents the design of the propulsion system for a solar-powered high-altitude long-endurance unmanned aerial vehicle. The thesis analyses prototypes of similar solar-powered unmanned aerial vehicles, including their propulsion, propeller, and structural solutions. Based on the analysis, the main propulsion system components are selected, and a powerplant nacelle with a variable-pitch propeller mechanism is designed. During the design process, a 3D model of the powerplant nacelle is created using the SolidWorks computer-aided design software, including the arrangement of components, the motor mounting solution, and the propeller blade pitch adjustment mechanism. In the calculation section, the required power for the propulsion system, the aerodynamic drag of the nacelle, the influence of propeller blade-pitch variation across different flight altitudes, and the strength of the mounting joint are evaluated. The thesis consists of 9 parts: introduction, mission, main theoretical aspects, prototype analysis, selection of the propulsion system and other components, justification of the structural solution, calculation section, conclusions, and references. The thesis consists of 80 pages of text without appendices, 50 figures, 20 tables, and 9 bibliographical sources.

Baigiamajame magistro darbe atliekama 3D spausdintų orlaivio paviršių aerodinaminė analizė, daugiausia dėmesio skiriant FDM technologijai būdingų paviršiaus defektų įtakai oro srauto aptekėjimui. Mažų matmenų bepiločiai orlaiviai dažnai veikia mažų Reinoldso skaičių srityje, todėl jų aerodinaminės charakteristikos yra jautrios paviršiaus šiurkštumui, lokaliems defektams, pasienio sluoksnio virsmui ir srauto atsiskyrimui. Darbe atlikta literatūros analizė, skaitiniai CFD tyrimai ir empiriniai matavimai vėjo tunelyje. Tyrimo metu vertinta skersinių paviršiaus įpjovų, imituojančių 3D spausdinimo defektus, padėties ir paviršiaus šiurkštumo įtaka keliamosios jėgos koeficientui, pasipriešinimo koeficientui ir aerodinaminei kokybei. Rezultatai parodė, kad nagrinėti defektai nedaug keičia keliamosios jėgos koeficientą, tačiau aiškiau veikia pasipriešinimą ir aerodinaminę kokybę. Didžiausia įtaka nustatyta viršutinio profilio paviršiaus defektams, ypač esantiems priekinėje profilio dalyje. Įvertinus paviršiaus šiurkštumą, lokalių įpjovų poveikis sumažėjo, nes bendras šiurkštumas pats veikia kaip paskirstytas pasienio sluoksnio trikdis. Darbą sudaro 5 dalys: įvadas, literatūros analizė, metodologija, empirinis ir CFD tyrimai, išvados, literatūros sąrašas. Darbo apimtis – 82 p. teksto be priedų, 66 iliustracijos, 4 lentelės, 49 bibliografiniai šaltiniai. Atskirai pridedami darbo priedai.

This master’s thesis presents an aerodynamic analysis of 3D-printed aircraft surfaces, focusing on the influence of surface defects characteristic of FDM technology on airflow behaviour. Small unmanned aircraft often operate at low Reynolds numbers; therefore, their aerodynamic characteristics are sensitive to surface roughness, local defects, boundary-layer transition and flow separation. The study includes a literature review, CFD simulations and experimental wind tunnel measurements. Transverse surface grooves, representing typical 3D-printing-related defects, were analysed by evaluating the influence of their position and surface roughness on the lift coefficient, drag coefficient and lift-to-drag ratio. The results showed that the investigated defects had only a limited effect on the lift coefficient, but a more noticeable influence on drag and aerodynamic efficiency. The strongest effect was observed for defects located on the upper surface of the airfoil, especially near the leading-edge region. When surface roughness was included, the influence of local grooves decreased because the overall roughness acted as a distributed boundary-layer disturbance. The thesis consists of 5 parts: introduction, literature review, methodology, experimental and CFD studies, conclusions, and references. The thesis comprises 82 pages of text excluding appendices, 66 figures, 4 tables and 49 references. Appendices are provided separately.

Baigiamajame bakalauro darbe projektuojamas stratosferinio daugiafunkcinio bepiločio orlaivio modulinis naudingojo krovinio skyrius, pritaikytas skirtingų tipų optinių jutiklių integracijai. Literatūros analizėje nagrinėjami saulės energija varomų HAPS tipo bepiločių orlaivių konstrukciniai sprendimai, naudingojo krovinio integravimo principai bei esami analogiški prototipai. Atlikta prototipų analizė ir įvertinti dažniausiai naudojami naudingojo krovinio skyriai bei jų konstrukciniai ypatumai. Darbe atliktas RGB, infraraudonųjų spindulių, multispektrinių, įstrižinio objektyvo ir gimbal kamerų parinkimas pagal jų masę, energijos sąnaudas, integravimo galimybes ir tinkamumą stratosferiniam bepiločiam orlaiviui. Remiantis atlikta analize, suprojektuotas modulinis naudingojo krovinio skyrius su keičiamais kamerų moduliais bei išskleidžiamu mechanizmu „SIYI A8 Mini“ gimbal kamerai. Įvertinta skirtingų kamerų įtaka orlaivio skrydžio trukmei, energijos sąnaudoms ir aerodinaminiam pasipriešinimui. Atlikti naudingojo krovinio skyriaus tvirtinimo elementų bei kameros laikiklių stipruminiai skaičiavimai. Baigiamojo darbo pabaigoje pateikti suprojektuoto naudingojo krovinio skyriaus konstrukciniai sprendimai, brėžiniai, atliktų skaičiavimų rezultatai ir suformuluotos išvados. Darbą sudaro įvadas, analogų analizė, kamerų parinkimas, konstrukcinio sprendinio pagrindimas, skaičiavimai, išvados, literatūros sąrašas ir priedai. Darbo apimtis – 63 puslapiai, 44 paveikslai, 8 lentelės ir 33 literatūros šaltiniai.

The final bachelor thesis presents the design of a modular payload bay for a stratospheric multifunctional unmanned aerial vehicle, adapted for the integration of various optical sensors. The literature review analyzes the structural solutions of solar-powered HAPS-type unmanned aerial vehicles, payload integration principles, and existing analogous prototypes. A prototype analysis was carried out, and the most commonly used payload bay solutions and their structural characteristics were evaluated. The thesis includes the selection of RGB, infrared, multispectral, oblique, and gimbal cameras according to their mass, power consumption, integration capabilities, and suitability for a stratospheric unmanned aerial vehicle. Based on the performed analysis, a modular payload bay with interchangeable camera modules and a deployable mechanism for the “SIYI A8 Mini” gimbal camera was designed. The influence of different cameras on flight endurance, energy consumption, and aerodynamic drag was evaluated. Strength calculations of the payload bay mounting elements and camera brackets were also performed. At the end of the thesis, the structural solutions of the designed payload bay, engineering drawings, calculation results, and final conclusions are presented. The thesis consists of an introduction, analysis of analogous systems, camera selection, justification of the structural solution, calculations, conclusions, references, and appendices. The thesis contains 63 pages, 44 figures, 8 tables, and 33 references.

Baigiamajame bakalauro darbe projektuojamas modulinės bepilotės platformos, skirtos įvairių tipų dronų perėmimui, naudingojo krovinio skyrius. Darbe atliekama prototipų ir analogų analizė, parenkami skyriaus matmenys, medžiagos, tvirtinimo sprendiniai. Sprendžiami krovinio talpinimo, fiksavimo, išmetimo, durelių valdymo mechanizacijos ir skyriaus sandarumo uždaviniai. Atliekami stipruminiai skaičiavimai, patikrinant potencialiai kritinius konstrukcijos elementus ir apkrovas, apskaičiuojamos stiprumo atsargos, lyginant su leistinaisiais įtempiais pagal NATO AEP-83 standartą.  Suprojektuotas modulinės bepilotės platformos naudingojo krovinio skyrius, galintis talpinti iki 20 kg krovinį 30 litrų tūrio ribose, su galimybe gabenti dronus perėmėjus ir juos išleisti skrydžio metu. Krovinys patalpinamas per apatines dureles iš apačios, išmetamas atidarius tas pačias dureles. Servo mechanizmų ir lankstų duomenys yra tinkami saugiam ir patikimam krovinio skyriaus durelių veikimui. Darbą sudaro 5 dalys: prototipų ir analogų analizė, konstrukcinio sprendinio pagrindimas, skaičiuojamoji dalis, išvados ir siūlymai, literatūros sąrašas. Darbo apimtis – 47 p. teksto be priedų, 30 iliustr., 8 lent., 28 bibliografinių šaltinių. Atskirai pridedami darbo priedai.

This bachelor's thesis presents the design of a payload compartment for a modular unmanned aerial platform intended for the interception of various types of drones. The work includes an analysis of prototypes and analogues, selection of compartment dimensions, materials, and fastening solutions. The tasks of payload accommodation, fixation, release, door actuation mechanism design, and compartment sealing are addressed. Structural strength calculations are performed to verify potentially critical structural elements and loads, with safety margins calculated and compared against allowable stresses in accordance with the NATO AEP-83 standard. A payload compartment for a modular unmanned aerial platform has been designed, capable of carrying up to 20 kg of payload within a 30-litre volume, with the ability to transport interceptor drones and release them during flight. The payload is loaded through the bottom doors and released by opening the same doors in flight. The servo actuator and hinge mechanism parameters are suitable for safe and reliable operation of the payload compartment doors. The thesis consists of 5 parts: analysis of prototypes and analogues, justification of the structural solution, structural calculations, conclusions and recommendations, and a list of references. The volume of the thesis is 47 pages of text excluding appendices, 30 illustrations, 8 tables, 28 bibliographic sources. Appendices are attached separately.