The KhAI-90 Light Civil Turboprop Airplane Pilot Project

• Autorzy: Grebenikov Oleksandr , Loginov Vasyl , Humennyi Andrii , Buival Liliia , Chumak Anton

Identyfikatory

DOI

10.2478/tar-2021-0022

Warianty tytułu

PL

Projekt pilotażowy lekkiego cywilnego samolotu turbopropowego KhAI-90

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The pilot project of new light civil turboprop aircraft, called the KhAI-90, featuring a cruising speed of 350km/h, payload of 600 kg at 500 km range, and equipped with two turboprop Rolls-Royce 250-B17F engines each with power of 420 hp (alternatively, two AI-450C engines each with power of 450 hp may be installed) is presented herein. Based on the developed technical task, the concept for creating the KhAI-90 new competitive light civil aircraft, and the analysis of prototypes’ aircraft parameters and characteristics, the main tactical and technical requirements are assigned. The take-off weight of the new aircraft is determined in three approximations at the preliminary design stage of light civil turboprop aircraft, using the iterative software “CLA-TOW”, studying the influence of the wing geometric parameters and lift devices on aerodynamic performance, the power-to-weight ratio and the airplane weight parameters. The following parameters are calculated for the design: minimum takeoff weight W_{TO min} = 3,600 kg, optimal wing loading p_{0 opt} = 130 daN/m² , optimal aspect ratio 9.6, taper ratio 2.25, sweep angle at leading edge 3 degrees, airfoil relative thickness 10.6%. A general view and three-dimensional parametric models of the master-geometry and passenger cabin space distribution are constructed for the KhAI-90 by means of the SIEMENS NX computer integrated system. More broadly, this pilot project has also demonstrated the viability of the method we developed and previously reported for determining light civil turboprop airplane parameters.

PL

Przedstawiono projekt pilotażowy nowego lekkiego cywilnego samolotu turbośmigłowego o nazwie KhAI-90, charakteryzującego się prędkością przelotową 350 km/h i ładownością 600 przy zasięgu 500 km, wyposażonego w dwa silniki turbośmigłowe Rolls-Royce 250-B17F, każdy o mocy 420 KM (alternatywnie w dwa silniki AI-450C, każdy o mocy 450 KM). Na podstawie ustalonego zadania technicznego, koncepcji stworzenia nowego wyczynowego lekkiego samolotu cywilnego KhAI-90 oraz analizy parametrów i charakterystyk prototypów samolotu określono główne wymagania taktyczno-techniczne. Masa startowa nowego samolotu określono w trzech przybliżeniach na etapie wstępnego projektowania lekkiego samolotu przy użyciu iteracyjnego oprogramowania „CLA-TOW” (analizując wpływ parametrów geometrycznych skrzydła i urządzeń nośnych na osiągi aerodynamiczne, stosunek mocy do masy i parametry masy samolotu). Obliczono następujące parametry projektu: minimalna masa startowa W_{TO min} = 3600 kg, optymalne obciążenie skrzydła p_{0 opt} = 130 daN/m², optymalny współczynnik kształtu 9,6, współczynnik zbieżności 2,25, kąt natarcia na krawędzi natarcia 3 stopnie, grubość względna profilu 10,6%. Przedstawiono ogólny widok oraz trójwymiarowe modele parametryczne geometrii głównej i rozkładu przestrzeni kabiny pasażerskiej wygenerowane dla KhAI-90 za pomocą zintegrowanego systemu komputerowego SIEMENS NX. Niniejszy projekt pilotażowy wykazał również przydatność wcześniej opracowanej przez autorów metody określania parametrów lekkich cywilnych samolotów turbośmigłowych.

Słowa kluczowe

EN

pilot project; aircraft design; light civil airplane; method; take-off weight; three-dimensional parametric modelling

PL

projekt pilotażowy; projektowanie samolotów; lekki samolot cywilny; metoda; masa startowa; trójwymiarowe modelowanie parametryczne

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Transactions on Aerospace Research
• Rocznik: 2021
• Tom: Nr 4 (265)
• Strony: 21--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Grebenikov Oleksandr

• Kharkiv Aviation Institute - National Aerospace University, 17 Chkalov Str., Kharkiv, 61070, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0002-1509-0665

autor

Loginov Vasyl

• JSC FED, 132 Sumska Str., Kharkiv, 61023, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0003-4915-7407

autor

Humennyi Andrii

• Kharkiv Aviation Institute - National Aerospace University, 17 Chkalov Str., Kharkiv, 61070, Ukraine

• https://orcid.org/1+0000-0003-1020-6304

autor

Buival Liliia

• Kharkiv Aviation Institute - National Aerospace University, 17 Chkalov Str., Kharkiv, 61070, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0002-3374-7720

autor

Chumak Anton

• Kharkiv Aviation Institute - National Aerospace University, 17 Chkalov Str., Kharkiv, 61070, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0003-2913-7038

Bibliografia

• [1] Yeger, S. M., 1983, Proyektirovaniye samoletov [Aircraft Design], 3d ed., Mashinostroyeniye, Moscow.
• [2] Grebenikov A. G., Gumenniy A. M., Buival L. Y., Chumak A. S., Sobolev A. A., 2020, “Light Civil Turboprop Airplane Take-Off Weight Preliminary Design Estimation Method.” Integrated Computer Technologies in Mechanical Engineering, Synergetic Engineering (ICTM’ 2019), Intern. Sci. and Techn. Conf., Kharkiv, Ukraine, 28-30 Nov. 2019. Cham (Switzerland), 1113, pp. 60-74.
• [3] Balabuyev, P.V., 2020, “Koncepcija stvorennja suchasnyh reaktyvnyh regional’nyh pasazhyrs’kyh litakiv” , Ph.D. [Concept of Development of Up-to-date Jet Regional Passenger Aircraft] thesis, National Aerospace University “Kharkiv Aviation Institute”.
• [4] Torenbeek, E., 2013, Advanced Aircraft Design: Conceptual Design, Analysis and Optimization of Subsonic Civil Airplanes, Chichester, John Wiley and Sons.
• [5] Torenbeek, E., 1982, Synthesis of Subsonic Airplane Design, Kluwer Academic Publishers, London.
• [6] Alaian, А. Е., 2016, The Development of a Fixed Wing Aircraft Analysis and Design Flight Dynamic Software, Batu Pahat, Johor, Malaysia, Universiti Tun Hussien Onn Malaysia, p. 58.
• [7] Roskam J., Anemaat W. A., 1996, General Aviation Aircraft Design Methodology in a PC Environment, SAE International.
• [8] William A. Anemaat, Kurt L. Schueler, 1997. Airplane Configuration Layout Design Using Object-Oriented Methods.
• [9] Ciampa M., Nagel B., Meng, P., Zhang M., and A., R., 2013, “Modeling for Physics Based Aircraft Pre-design in a Collaborative Environment”, 4th CEAS Air & Space Conference, Linkoping, Sweden, September.
• [10] Raymer D. P., 1989, Aircraft Design: A Conceptual Approach. AIAA, Reston, USA.
• [11] Janić M., 2014, Advanced Aircraft Design: Analysis, Modeling, and Evaluation of Performances, London, Springer.
• [12] William A. Anemaat, Kurt L. Schueler, 1997, “Airplane Configuration Layout Design Using Object-Oriented Methods”, 1997 World Aviation Congress, 13 October 1997 - 16 October 1997, Anaheim, CA, DOI: 10.2514/6.1997-5510.
• [13] Aviation Rules, 2014, Airworthiness Standards for Civil Light Aircraft, Part 23, IAC.
• [14] EASA Certification Specifications for Normal, Utility, Aerobatic, and Commuter Category Aeroplanes, 2012, CS-23.
• [15] Loginov V., Ukraintes Ye., 2016, “Analysis of operational characteristics of aviation Diesel and gas turbineengines for light passenger aircraft”, Transactions of the Institute of Aviation, 4(245), pp. 103-115. DOI: 10.5604/05096669.1226429.
• [16] Anemaat W. A. and Kaushik B., 2011, “Geometry Design Assistant for Airplane Preliminary Design”, 49th AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition, AIAA-2011-162, Orlando, Florida, USA, 4-7 January.
• [17] Ugolok Neba - Illustrated Encyclopedia of Aircraft, from.
• [18] AC 840 (690C) JetProp Commander, Twin commander aircraft., from https://twincommander.com/models/ac690c/.
• [19] Сessna Сaravan, from https://cessna.txtav.com/en/turboprop/caravan.
• [20] Fairchild Aerospace Merlin IIIC Performance Specs, Premier Jet Aviation, from http://jetav.com/fairchild-aerospace-merlin-iiic-performance-specs/.
• [21] Mitsubishi Marquise Performance Specs, Premier Jet Aviation, from http://jetav.com/mitsubishimarquise-performance-specs/.
• [22] Zhang M., Cristofaro M., Wang Y., Da Ronch A., Rizzi A., 2014, “Invastigation the piaggio Avanti design using CEASIOM”, 29th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences (ICAS), St. Petersburg, Russia; 7-12 Sept.
• [23] Ellen C., 1996, Carter Computer Graphics: Principles and Practice, Second Edition in C, by James D. Foley, Andries van Dam Steven K. Feiner, and John F. Hughes, Addison-Wesley Publishing Company, Reading, Massachusett.
• [24] M250 turboprop, Rolls-Royce, from https://www.rolls-royce.com/products-and-services/civilaerospace/helicopters/m250-turboprop.
• [25] P. S. Goncharov, M. Ju. El’cov, S. B. Korshikov, I. V. Laptev and V. A. Osijuk, 2010, NX dlja konstruktora-mashinostroitelja [NX for Design Engineers], DMK Press, Mashinostroyeniye, Moscow.
• [26] Humennyi, A. M. And Buival, L. Yu., 2015, “Komponovka passazhirskogo salona samoleta HAI-90” [Capacity of KHAI-90 Aircraft Passenger Cabin], Otkrytye informacionnye i komp’juternye integrirovannye tehnologii, 69, pp. 50-64.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).