Ocena wpływu zamontowanego silnika na obciążenia samolotu lekkiego

• Autorzy: Cichocka E.

Identyfikatory

DOI

10.5604/05096669.1205247

Warianty tytułu

EN

Evaluation of the influence of mounted engine type on light airplane loads

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszym artykule skupiono się na zbadaniu wpływu zamontowanego silnika na obciążenia statków powietrznych klasy General Aviation. Do analizy porównawczej wybrano samoloty różniące się jedynie typem zabudowanego zespołu napędowego, z których pierwszy jest certyfikowanym samolotem tłokowym, traktowanym jako obiekt odniesienia, natomiast drugi jest jego wersją rozwojową, wyposażoną w silnik turbośmigłowy. Dla każdego z płatowców rozważono łącznie ponad tysiąc przypadków obliczeniowych zgodnych z wymaganiami przepisów budowy samolotów lekkich. Założonym celem było zapewnienie, aby ekstremalne obciążenia konstrukcji turbośmigłowej zawierały się w obwiedni krytycznych przypadków obciążeń płatowca z napędem typu bokser, a w przypadku przekroczenia referencyjnego poziomu dopuszczalnych sił i momentów sił. zaproponowanie stosownych ograniczeń eksploatacyjnych. Wymóg ten podyktowany był celami i ograniczeniami projektu, w ramach którego zrealizowana została modernizacja konstrukcyjna wybranego statku powietrznego. Stąd. ustanowiono, że w zadanym reżimie czasowym i budżetowym samolot z nową jednostką napędową musi spehiić przepisy budowy lekkich samolotów i uzyskać dopuszczenie do lotu bez konieczności przeprowadzenia szeregu prób jako dowodu zgodności z wymaganiami przyjętej bazy certyfikacyjnej. Syntezę pracy stanowi ocena uzyskanych rezultatów i sformułowanie wniosków dotyczących skutków zamiany silnika tłokowego na turbinowy na lekkim samolocie celem poprawy jego osiągów i własności lotnych przy zachowaniu obciążeń.

EN

This paper focuses on examining the effects of the mounted engine type on General Aviation airplane loads. For comparative analysis two airplanes, different from each other only by the type of power unit, were selected. The first is certified piston engine powered airplane, treated as the reference object, whereas the other one is its turbopropeller version. For each of them, more than a thousand computational cases were considered to prove fulfilment of all the airworthiness requirements for light airplanes. The assumed goal was to ensure that extreme structural loads of turboprop airplane are contained within the envelope of critical loads of airplane powered by boxer engine, or to propose appropriate operational limitations in the case forces and torques exceed the permissible reference level. This requirement was dictated by the objectives and constraints of the project, under which modernization of the airplane nose section was realized. Hence, it was assumed that, within available time and budget, the airplane with a different type of engine have to meet the light aircraft regulations and gam permission to fly without the need to perform a number of experimental tests as a proof of compliance with the certification specifications. Summary of the work is the evaluation of the results and formulating conclusions of the effect of changing from piston engine to turbine engine in light airplane in order to improve in-flight performance and properties while keeping structural loads at the same level.

Słowa kluczowe

PL

projektowanie samolotów; obciążenia; samoloty lekkie; przepisy certyfikacyjne; wytrzymałość konstrukcji

EN

aircraft design; structural load; light aircraft; strength of aircraft structures

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 2 (243)
• Strony: 73--92
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., fot., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Cichocka E.

• Centrum Nowych technologii, Instytut Lotnictwa, al. Krakowska 110/114, 02-256

Bibliografia

• [1] ESPOSA Project, FP7-AAT-2011 -RTD-1, 2011, Descripton of Work - Annex I. AAT.2011.4.4-4.: Integrated approach to efficient propulsion and related aircraft systems for small-size aircraft. Grant agreement no. 284859.
• [2] Wiśniowski, W., 2014, „Specjalizacje Instytutu Lotnictwa. Przegląd i wnioski", Prace Instytutu Lotnictwa, 235(2), pp. 7-16.
• [3] Wiśniowski, W., 2014, „XX lat Programu Samolotów Lekkich i Bezpieczeństwa", Prace Instytutu Lotnictwa, 236(3), pp. 7-25.
• [4] Federal Aviation Administration, 1967, Advisory Circular, Small Airplane Certification Compliance Program. AC No 23-15A. FAAU.S. Department of Transportation.
• [5] Federal Aviation Administration. 1967. Federal Aviation Regulations Part 23. FAR-23 Airworthiness Standards: Normal, Utility, Acrobatic, And Commuter Category Airplanes. 14 CFR. FAA.
• [6] EASA, 2012, Acceptable Means of Compliance (AMC), CS-23 Book 2. EASA Certifications for Normal, Utility, Aerobatic, and Comuter Categotu Aeroplanes, Amd. 3, European Aviation Safety Agency.
• [7] EASA, 2012, Certification Specifications for Normal. Utility, Aerobatic, and Commuter Categoiy Aeroplanes CS-23, Amd. 3, European Aviation Safety Agency.
• [8] Cichocka, E., 2014, „Obciążenia samolotu I-3 1T. wyd. II. Spr. Nr 3100/000l/BP/2014, Instytut Lotnictwa, Warszawa (dokument niepublikowany).
• [9] Urbaniak, W., 1999, „Obciążenia samolotu I-23 „Manager", wyd. II". Spr. Nr I-23/BP-6/9/99, Instytut Lotnictwa. Warszawa (dokument niepublikowany).
• [10] Stalewski, W., Sznajder, J., 2014, “Modification of aerodynamic wing loads by fluidic devices", Journal of KONES, 21(3), pp. 271-278.
• [11] Stalewski, W., Sznajder, J., 2010, “Application of a panel method with viscous-in-viscid interaction for the determination of aerodynamic characteristics of Cesar Base-Line aircraft", Prace Instytutu Lotnictwa, 207(5), pp. 76-97.
• [12] Goraj, Z., Sznajder, J., 2000, “Extreme loads calculation following a sudden elevator deflection or vertical gust". Research Bulletin /Warsaw University of Technology. Institute of Aeronautics and Applied Mechanics, 10, pp. 121-130.
• [13] Federal Aviation Administration, 2011, Advisory Circular, Flight Test Guide for Certification of Part 23 Airplanes. AC No. 23-8C, FAAUS. Department of Transportation.
• [14] Civil Aviation Authority, 1987, CAP 467, BCAR - Section K (Light Aeroplanes not exceeding 2500 kg), CAA, United Kingdom.
• [15] Hanson, J. and Williams, D., 1937, Gust Loads on Tails and Wings. Br. ARC R&M 1823, Br. ARC R&M 1823.
• [16] Hoblit, F. M., 2001, Gust Loads on Aircraft: Concepts & Applications, AIAA Education.
• [17] Hull, D. G., 2010, Fundamentals of Airplane Flight Mechanics. Austin, Springer, USA.
• [18] Lomax, T. L., 1996, Structural Loads Analysis for Commercial Transport Aircraft: Theory and Practice, AIAA Education Series.
• [19] Wright, J. and Cooper, J., 2015, Introduction to Aircraft Aeroelasticity and Loads. Wiley, United Kingdom.
• [20] Dziubiński, A., 2013, „Obliczeniowe charakterystyki aerodynamiczne samolotów I-23 oraz I-31” Spr. Nr 6/BAA2/13/P, Instytut Lotnictwa, Warszawa (dokument niepublikowany).
• [21] Idzikowski, M., 2015, Kierownik Prób w Locie Samolotu I-31T: Główny Specjalista, Instytut Lotnictwa, Warszawa, autor zdjęcia samolotu I-31T (Rys.2).

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę