Structural optimization of box wing aircraft

• Autorzy: Kalinowski M. J.

Identyfikatory

DOI

10.1515/meceng-2015-0003

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja strukturalna samolotu w układzie skrzydeł zamkniętych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The box wing system is an unconventional way to connect the lifting surfaces that the designers willingly to use in prototypes of new aircrafts. The article present a way to quickly optimize the wing structure of box wing airplane that can be useful during conceptual design. At the beginning, there is presented theory and methods used to code optimization program. Structure analysis is based on FEM beam model, which is sufficient in conceptual design. Optimization is performed using hybrid method, connection of simple iteration and gradient descent methods. Finally, the program is validated by case study.

PL

Układ zamkniętych skrzydeł to niekonwencjonalne rozwiązanie połączenia powierzchni nośnych, które coraz częściej konstruktorzy starają się stosować w prototypach nowych konstrukcji. Ten artykuł prezentuje przykładowy sposób realizacji optymalizacji strukturalnej struktury nośnej skrzydeł w rozpatrywanym układzie, który może być użyteczny w trakcie projektowania wstępnego samolotu. Na wstępie zaprezentowano metody oraz teorie wykorzystane do stworzenia algorytmu optymalizacji. Struktura analizowana jest przy użyciu belkowego modelu MES. Optymalizacja została przeprowadzona z wykorzystaniem połączenia metod iteracji prostych i gradientowych. Wyniki działania algorytmu przedstawione są na prostym przypadku obliczeniowym.

Słowa kluczowe

EN

box wing; joined wing; optimization; conceptual design

PL

układ zamkniętych skrzydeł; układ połączonych skrzydeł; optymalizacja; projektowanie koncepcyjne

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. LXII, nr 1
• Strony: 45--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Kalinowski M. J.

• Institute of Aviation, Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Prandtl L.: Induced drag of multiplanes. NACA Report no. 182, USA, March 1924.
• [2] Gallman J.W., Smith S.C., Kroo I.M.: Optimization of Joined-Wing Aircraft. Journal of Aircraft, 1993, Vol. 30, No. 6, pp. 897-905.
• [3] Bindolino G., Ghiringhelli G., Ricci S., et al.: Multilevel Structural Optimization for Preliminary Wing-Box Weight Estimation. Journal of Aircraft, 2010, Vol. 47, No. 2, pp. 475-489.
• [4] Park G.J.: Nonlinear Response Structural Optimization of a Joined-Wing Using Equivalent Loads. Report, Hanyang University, Korea, 15 November 2007.
• [5] Kim Y.I., Park G.J., Kolonay R.M., et al.: Nonlinear Response Structural Optimization of a Joined-Wing Using Equivalent Loads. AIAA Journal, 2008, Vol. 46, No. 11, pp. 2703-2713.
• [6] Green N.S.: Structural Optimization of Joined-Wing Beam Model with Bend-Twist Coupling Using Equivalent Static Loads. Master Thesis, Air Force Institute of Technology, USA, 2009.
• [7] Wolkovitch J.: The Joined Wing. An Overview. Journal of Aircraft, 1986, Vol. 23, No. 3, pp. 161-178.
• [8] Mamla P., Galiński C.: Basic induced drag study of the joined-wing aircraft. Journal of Aircraft, 2009; Vol. 46, No. 4, pp. 1438-1440.
• [9] Baron B., Pasierbek A., Maciążek M.: Algorytmy numeryczne w Delphi. Księga eksperta. Gliwice, Helion, 2006.
• [10] Liu G.R., Quek S.S.: The finite element method. A practical course. Butterworth-Heinemann, 2003.
• [11] Niu M.C.Y.: Airframe stress analysis and sizing.AD Adaso/Adastra Engineering LLC, Hong Kong, 1999.
• [12] Granas A., Dugundji J.: Fixed Point Theory. New York, Springer, 2003.
• [13] Kusiak J., Danielewska-Tułecka A.: Optymalizacja. Wybrane metody z przykładami zastosowań, Warszawa, PWN, 2009.
• [14] Mach A.: Projekt koncepcyjny samolotu bezzałogowego do patrolowania lasów. Master Thesis, Warsaw University of Technology, Poland, 2010.