PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

CFD Analysis of The Tractor Propulsion Concepts for an Inverted Joined Wing Airplane

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Analiza CFD koncepcji napędu ciągnącego dla samolotu w układzie odwróconego płata zespolonego
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
Efficiency is a crucial parameter for an airplane to reduce both cost of operations and emission of pollutants. There are several airplane concepts that potentially allow for increasing the efficiency. A few of them were not investigated thoroughly enough yet. The inverted joined wing configuration, with the upper wing in front of the lower one is an example of such concept. Therefore, a project consisting of development of an experimental scaled demonstrator, and its wind tunnel and flight testing, was undertaken by consortium: Institute of Aviation, Warsaw University of Technology, Air Force Institute of Technology and a MSP company. Results led to a conclusion, that the inverted joined wing configuration allows to build an airplane with excellent performance, but its advantage against the conventional airplane is marginal because of large trimming drag of the configuration with relatively high position of the thrust vector in pusher configuration. It was applied because the demonstrator was a flying model of manned airplane and the tractor configuration would affect the pilot’s field of observation. However, in case of the UAV, this reason becomes insignificant. Therefore two configurations of tractor propulsion were tested to see, if their performance is better than the performance of original design.
PL
Doskonałość jest kluczowym parametrem samolotu decydującym o redukcji kosztów operacyjnych i ilości emitowanych zanieczyszczeń. Istnieje kilka układów samolotu, które potencjalnie pozwalają na zwiększenie doskonałości. Kilku z nich nie przebadano dotychczas dogłębnie. Konfiguracja odwróconego płata zespolonego, gdzie przednie skrzydło w układzie górnopłata łączy się z tylnym w układzie dolnopłata, jest dobrym przykładem takiej koncepcji. Stąd, projekt mający na celu zbudowanie skalowanego demonstratora oraz przetestowanie w tunelu aerodynamicznym i w locie, został wykonany przez powołane do tego celu konsorcjum w składzie: Instytut Lotnictwa, Politechnika Warszawska, Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych i firma MSP. Rezultaty dowiodły, że zastosowanie odwróconej konfiguracji połączonych skrzydeł pozwala na zbudowanie samolotu o doskonałych osiągach. Jego przewaga nad samolotami konwencjonalnymi jest jednak marginalna ze względu na duży opór konfiguracji w warunkach równowagi. Wynika on z konieczności zrównoważenia momentu od relatywnie wysoko położonego napędu. Napęd tak umiejscowiono ze względu na to, że demonstrator był modelem zdalnie sterowanym samolotu załogowego, w którym przedni napęd znacząco ograniczałby pole widzenia załogi. W przypadku bezzałogowca argument ten traci na istotności. Dlatego wybrano i przebadano obliczeniowo dwie konfiguracje napędu ciągnącego, sprawdzając, czy ich osiągi poprawią się względem oryginalnej konstrukcji.
Rocznik
Strony
13--26
Opis fizyczny
Bibliogr. 35 poz., fot. rys., wykr.
Twórcy
  • Łukasiewicz Research Network – Institute of Aviation Al. Krakowska 110/114, 02-256 Warsaw
Bibliografia
  • [1] Prandtl, L., 1924, „Induced drag of multiplanes”, NACA TN 182.
  • [2] Wolkovitch, J., 1986, „The joined wing - An overview”, Journal of Aircraft, 23(3), pp. 161-178.
  • [3] Danilecki, S., 1988, „The joined wing – advantages and disadvantages (I)”, Technika Lotnicza i Astronautyczna (Aerospace Technology), 9, pp. 4-6. (in Polish).
  • [4] Danilecki, S., 1988, „The joined wing – advantages and disadvantages (II)”, Technika Lotnicza i Astronautyczna (Aerospace Technology), 10, pp. 8-10. (in Polish).
  • [5] Galinski, C., 1992, „Results of Testing of Models of Joined-Wing Utility Class Aircraft”, SAE paper No. 921013.
  • [6] Mamla, P. and Galinski, C., 2009, “Basic Induced Drag Study of the Joined-Wing Aircraft”, Journal of Aircraft, 46(4), pp. 1438-1440.
  • [7] Goraj, Z., Kulicki, P. and Lasek, M., 1997, “Aircraft Stability Analysis For Strongly Coupled Aerodynamic Configuration”, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 35, (1), pp.137-158.
  • [8] Galiński, C. and Hajduk, J., 2015, “Assumptions of the Joined Wing Flying Model Programme”, Transactions of Institute of Aviation, 1(238), pp. 7-21, Warsaw.
  • [9] Galinski, C., Hajduk J., Kalinowski M., Seneńko, K., 2013, “The Concept of the Joined Wing Scaled Demonstrator Programme”, in Proceedings of the CEAS’2013 conference, paper 146, pp. 244-253, Linkoping.
  • [10] Stalewski, W., 2012, “Parametric Modelling of Aerodynamic Objects - The Key to Successful Design and Optimisation”, Aerotecnica Missili e Spazio, 91(1/2), pp. 23-31.
  • [11] Stalewski, W. and Żółtak, J., 2012, “Optimisation of the helicopter Fuselage with Simulation of Main and Tail Rotor Influence”, Proceedings of the ICAS Congress, Brisbane, Australia.
  • [12] Stalewski, W. and Żółtak, J., 2011, “Multi-objective and Multidisciplinary Optimisation of Wing for Small Aircraft”, Proceedings of the CEAS Congress on disc, pp. 1483-1492. Venice, Italy.
  • [13] Goetzendorf-Grabowski, T., Mieloszyk, J. and Mieszalski, D., 2012, “MADO Software Package for High Order Multidyscyplinary Aircraft Design and Optimisation”, 28th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, ICAS 2012-1.9.4, Brisbane.
  • [14] Mieloszyk, J., 2011, “Handling Optimisation Problems on an Example of Micro UAV”, Proceedings of the 3rd CEAS Air & Space Conference.
  • [15] Kalinowski, M., 2015, “Structural optimisation of box wing aircraft”, Archive of Mechanical Engineering, Vol. LXII, No. 1, pp. 45-60.
  • [16] Galiński, C., Bartkiewicz, P., Hajduk, J. and Lamers, P., 1997, “Results of the J-5 Marco Dynamic Similar Model Flight Tests Program”, SAE Paper No. 975551.
  • [17] Goraj Z., Szender M., 2004, “Flight tests of remote controlled aircraft on high angle of attack”, Proceedings of VI Conference “Methods and Technology of Research in Aircraft Flight Tests”, ITWL, pp. 143-153. Mrągowo, Poland. (in Polish)
  • [18] Goraj, Z. and Szender, M., 2005, “Techniques and critical technologies applied for small and mini UAVs. State of the art and development perspectives”, Transactions of the Institute of Aviation, 183, pp. 41-49.
  • [19] Goraj, Z., Kittmann, K., Voit-Nitschmann, R. and Szender, M., 2012, “Design and Integration of Flexi-Bird - a Low Cost Sub-Scale Research Aircraft for Safety and Environmental Issues”, Proceedings of the ICAS Congress 2012, ICAS, Brisbane, Australia.
  • [20] Wisniowski, W., 2014, “Institute of Aviation Research Areas – Review and Conclusions”, Transactions of Institute of Aviation, 2(235), Warsaw pp. 7-16, (in Polish).
  • [21] Wisniowski, W., 2014, “20 Years of Light Aircraft Safety Program”, Transactions of Institute of Aviation, 3(236), Warsaw pp. 7-25, (in Polish).
  • [22] Galinski, C., Hajduk, J. and Mieloszyk, J., 2014, “First Flight of the Inverted Joined-wing Demonstrator and Beyond”, https://w3.onera.fr/ceas-tcad2014/sites/w3.onera.fr.ceas-tcad2014/files/05_innovative_concepts_s2_b_ilot.pdf
  • [23] Lis M., Dziubiński A., Galinski C., Krysztofiak G., Ruchała P., Surmacz K., 2014, “Predicted Flight Characteristics of the Inverted Joined Wing Scaled Demonstrator”, Proceedings of the ICAS’2014 conference, paper 552, St. Petersburg.
  • [24] Lis, M. and Galinski, C., 2015, “Predicted performance of the inverted joined wing scaled demonstrator”, Aviation, Taylor and Francis, 19(3), pp. 123-132.
  • [25] Galiński, C., Krysztofiak, G., Miller, M., Ruchała, P., Kalski, M., Lis, M., Dziubiński, A.,
  • Bogdański, K., Stefanek, L. and Hajduk, J., 2018, “Wind Tunnel Tests of the Inverted Joined Wing and a comparison with CFD results”, Aircraft Engineering and Aerospace Technology, 90(4), pp. 586-601. DOI: 10.1108/AEAT-11-2016-0195.R1.
  • [26] Dziubiński, A., Kuprianowicz, S., Surmacz, K., Galinski, C. and Żółtak, J., 2014, “The Joined Wing Scaled Demonstrator Results of CFD” Proceedings of the ICAS’2014 conference, 514 paper, St. Petersburg, 7-12 September.
  • [27] Stalewski, W., 2015, “Aerodynamic Optimisation of Joined-Wing Aeroplane”, Proceedings of 6th International Conference on Experiments/Process/System Modelling/Simulation/ /Optimisation, 6th IC-EpsMsO, Athens.
  • [28] Mieloszyk, J., 2017, “Practical problems of numerical optimization in aerospace sciences”, Aircraft Engineering and Aerospace Technology, 89. 10.1108/AEAT-11-2016-0201.
  • [29] Kalinowski, M., 2016, “Aero-Structural Optimization of Joined-Wing Aircraft”, READ conference, 12-14 September, Warsaw.
  • [30] Galinski, C., Hajduk, J., Dziubiński, A., Sieradzki, A., Lis, M. and Krysztofiak, G., 2015., “Progress in Inverted Joined Wing Scaled Demonstrator Programme”, 5th CEAS Air&Space Conference “Challenges in European Aerospace”, Delft.
  • [31] Galiński, C., Stalewski, W., Lis, M. and Hajduk, J., 2016, “Overview of the Inverted Joined Wing Scaled Demonstrator Programme”, Proceedings of the ICAS’2016 conference paper 313, Daejeon.
  • [32] Mieloszyk, J., 2015, “Elaboration of Optimization Results on Full-Scale, Manned Version of MOSUPS Aircraft”, unpublished report of Warsaw Institute of Technology (in Polish).
  • [33] Galiński, C., Sieradzki, A. and Kalinowski, M., 2016, “Propulsion Configuration Effect on Performance of an Inverted Joined Wing Airplane”, Journal of KONES, 23(3), pp. 135-143.
  • [34] Galiński, C., Lis, M. and Hajduk, J., 2017, “Electric Propulsion Concepts for an Inverted Joined Wing Airplane Demonstrator”, Energies, 10(6), no 762. DOI: 10.3390/en10060762.
  • [35] Sieradzki, A., Dziubiński, A. and Galiński, C., 2016, “Performance Comparison of the Optimized Inverted Joined Wing Airplane Concept and Classical Configuration Airplanes”, Archive of Mechanical Engineering, 63(3), pp. 455-470.
Uwagi
EN
1. This work was supported by statute founds of the Institute of Aviation. The author wishes to thank Prof. Galiński for all his help and patience during the calculations and preparation of this paper.
PL
2. Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-19e5fcb8-80b9-47f6-b7b1-6f100e42a0bd
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.