Assumptions of the joined wing flying model programme

• Autorzy: Galiński C. , Hajduk J.

Warianty tytułu

PL

Założenia do projektu modelu latającego w układzie połączonych skrzydeł

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Joined wing configuration is considered as a candidate for future airplanes. Potentially it should allow reducing both empty weight and drag of the airplane. Both effects can reduce the fuel consumption thus decreasing operational costs and greenhouse gasses emission. However this configuration is very difficult to apply due to the aerodynamic coupling and static indeterminacy. This paper presents the research project taken to expand the knowledge concerning this configuration. Its novel version with front wing at the top of the fuselage will be investigated in details. The paper describes assumptions of the project, the following steps and expected results.

PL

Joined wing to perspektywiczna konfiguracja samolotu. Jej zastosowanie powinno pozwolić na redukcję zarówno masy własnej samolotu, jak i jego oporu. Dzięki temu oczekuje się zmniejszenia zużycia paliwa, a co za tym idzie obniżenia kosztów eksploatacji i zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych. Jednakże stosowanie tej konfiguracji jest utrudnione ze względu na sprzężenia aerodynamiczne i statyczną niewyznaczalność konstrukcji. Ten artykuł przedstawia projekt podjęty w celu poszerzenia wiedzy na temat tej konfiguracji samolotu. W szczególności badana będzie jego nowa wersja, z przednim skrzydłem w układzie górnopłata. Artykuł opisuje założenia projektu, kolejne kroki jego realizacji oraz spodziewane efekty.

Słowa kluczowe

EN

joined wing; CFD; simulation; wind tunnel tests; flight tests; dynamically scaledmodel; demonstrator

PL

skrzydło zespolone; CFD; symulacja; testy w tunelu aerodynamicznym; próby w locie; model dynamicznie podobny; demonstrator

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 1 (238)
• Strony: 7--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 46 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Galiński C.

• Institute of Aviation, al. Krakowska 110/114, 02-256 Warsaw, Poland

autor

Hajduk J.

• Air Force Institute of Technology, ul. Księcia Bolesława 6, 01-494 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Prandtl, L. (1924). Induced drag of multiplanes, NaCa TN 182.
• [2] Makarov, I. W. (1994). Lietalnyie apparaty MAI, Izdatielstwo MAI, Moscow, pp. 64-65.
• [3] Sopher, R. (1967). Design of a fairing for the junction of two wings, Journal of Aircraft, ISSN: 0021-8669, Vol. 4, No. 4 (379-382).
• [4] Fairchild, Samuels M. (1982). Structural Weight Comparison of a Joined Wing and a Conventional Wing, Journal of Aircraft, ISSN: 0021-8669, Vol. 19, No. 6 (485-491).
• [5] Wolkovitch, J. (1986). The joined wing – An overview, Journal of Aircraft, Vol. 23, No. 3, pp. 161-178.
• [6] Miura, H., Shyu, A., Wolkovitch, J. (1988). Parametric weight evaluation of joined wings by structural optimization, Journal of Aircraft, ISSN: 0021-8669, Vol. 25, No.12 (1142-1149).
• [7] Hajela, P., Chen, J. L. (1988). Preliminary weight estimation of conventional and joined wings using equivalent beam models, Journal of Aircraft, ISSN: 0021-8669, Vol. 25, No. 6 (574-576).
• [8] Danilecki, S. (1988). Zamknięte skrzydło - zalety i wady (I), Technika Lotnicza i Astronautyczna 9/88, str. 4-6.
• [9] Danilecki, S. (1988). Zamknięte skrzydło - zalety i wady (II), Technika Lotnicza i Astronautyczna 10/88, str. 8-10.
• [10] Galinski, C. (1992). Results of Testing of Models of Joined-Wing Utility Class Aircraft, SAE paper No. 921013, SAE Aerospace Atlantic Conference, Dayton OH, 7-10 April 1992.
• [11] Kroo, I., Gallman, J. (1991). Aerodynamic and Structural Studies of Joined Wing Aircraft, Journal of Aircraft, Vol. 28, No. 1, pp. 74-81.
• [12] Burkhalter, J. E., Spring, D. J., Key, M. K. (1992). Downwash for joined-wing airframe with control surface deflections, Journal of Aircraft, ISSN: 0021-8669, Vol. 29, No. 3 (458-464).
• [13] Gallman, J. W., Smith, S. C., Kroo, I. M. (1993). Optimization of joined-wing aircraft, Journal of Aircraft, ISSN: 0021-8669, Vol. 30, No. 6 (897-905).
• [14] Gallman, J. W. (1996). Structural optimization for joined-wing synthesis, Journal of Aircraft, Vol. 33, No. 1, pp. 214-223.
• [15] Blair, M., Canfield, R., Roberts, R. (2005). Joined-Wing aeroelastic design with Geometric Nonlinearity, Journal of Aircraft, ISSN: 0021-8669, Vol. 42, No. 4 (832-848).
• [16] Rasmussen, C., Canfield, R., Blair, M. (2006). Joined-Wing Sensor-Craft Configuration Design, Journal of Aircraft, ISSN: 0021-8669, Vol. 43, No. 5 (1470-1478).
• [17] Kim, Y. I., Park, G. J., Kolonay, R. M., Blair, M., Canfield, R. A. (2008). Nonlinear Response Structural Optimization of a Joined Wing Using Equivalent Loads, AIAA Journal, ISSN: 0001-1452, Vol. 46, No. 11 (2703-2713).
• [18] Mamla, P., Galinski, C. (2009). Basic Induced Drag Study of the Joined-Wing Aircraft, Journal of Aircraft, ISSN: 0021-8669, Vol. 46, No. 4 (1438-1440).
• [19] Wiśniowski, W. (2014). Specjalizacje Instytutu Lotnictwa - przegląd i wnioski, Prace Instytutu Lotnictwa, Nr 2(235), Warszawa, str. 7-16.
• [20] Wiśniowski, W. (2014). XX lat Programu Samolotów Lekkich i Bezpieczeństwa (PSLiB), Prace Instytutu Lotnictwa, Nr 3(236), Warszawa, str. 7-25.
• [21] Bond, V., Canfield, R., da Luz Madruga, Santos Matos M., Suleman, A., Blair, M. (2010). Joined-Wing Wind-Tunnel Test for Longitudinal Control via Aftwing Twist, Journal of Aircraft, ISSN: 0021-8669, Vol. 47, No. 5 (1481-1489).
• [22] Jansen, P., Perez, R., Martins, J. (2010). Aerostructural optimization of Nonplanar Lifting Surfaces, Journal of Aircraft, ISSN: 0021-8669, Vol. 47, No. 5 (1490-1503).
• [23] Paletta, N., Belardo, M., Pecora, M. (2010). Load Alleviation on a Joined-Wing Unmanned Aircraft, Journal of Aircraft, ISSN: 0021-8669, Vol. 47, No. 6 (2005-2016).
• [24] Bindolino, G., Ghiringhelli, G., Ricci, S., Terraneo, M. (2010). Multilevel Structural Optimization for Preliminary Wing-Box Weight Estimation, Journal of Aircraft, ISSN: 0021-8669, Vol. 47, No. 2 (475-489).
• [25] Goraj, Z. (2000). Dynamics of High Altitude Long Endurance UAV, Proceedings of the ICAS Congress 2000, England Harrogate, paper 362, pp. 10.
• [26] Goraj, Z., Ueda, T. (2000). Ultra Light Wing Structure for High Altitude Long Endurance UAV, Proceedings of the ICAS Congress 2000, England Harrogate, paper 362, pp. 10.
• [27] Goraj, Z. (2000). Design and Flight Dynamics of a HALE UAV - HARVE-2, Workshop for the Advancement of Unmanned Air Vehicles (UAVs) for Civilian Commercial Applications, Paper No. 9, Israel Aircraft Industries, Israel, 7-8 November 2000, pp. 15.
• [28] Goraj, Z., Frydrychewicz, A., Winiecki, J. (1999). Design Concept of a High Altitude Long Endurance Unmanned Aerial Vehicle, Aircraft Design - An International Journal, Vol. 2, No.1, pp. 19-44.
• [29] Hornung, M. (2013). Unmanned Operations & Novel Technologies Challenges in Aircraft Design, Lecture in Warsaw University of Technology, Warsaw, March 2013, unpublished.
• [30] Galiński, C. (1992). Studium dwumiejscowego samolotu w układzie połączonych skrzydeł, praca magisterska na wydziale MEiI, Warszawa, październik 1992, nie publikowane.
• [31] Mamla, P. (2009). Studium samolotu eksperymentalnego w układzie połączonych skrzydeł, praca magisterska na wydziale MEiI, Warszawa, marzec 2009, nie publikowane.
• [32] Mach, A. (2010). Projekt koncepcyjny samolotu bezzałogowego do patrolowania lasów, praca magisterska na wydziale MEiI, Warszawa, październik 2010, nie publikowane.
• [33] Galiński, C., Bartkiewicz, P., Hajduk, J., Lamers, P. (1997). Results of the J-5 Marco Dynamic Similar Model Flight Tests Program, Sae Paper No. 975551, World Aviation Congress, 13-16 October 1997, Anaheim, Ca.
• [34] Goraj, Z., Szender, M. (2004). Badania modelu samolotu w locie na dużych kątach natarcia, VI konferencja: Metody i Technika Badań Statków Powietrznych w Locie, Mrągowo, 15-18.06.2004, str. 143-153.
• [35] Goraj, Z., 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, Vol. 183, Warsaw, pp. 41-49.
• [36] Goraj, Z., Kittmann, K., Voit-Nitschmann, R., Szender, M. (2010). Design and Integration of Flexi-Bird - a Low Cost Sub-Scale Research Aircraft for Safety and Environmental Issues, Proceedings of the ICaS Congress 2012, Brisbane, Australia, paper 2012-1.4.1.
• [37] Goraj, Z., Kulicki, P., Lasek, M. (1997). Aircraft Stability Analysis For Strongly Coupled Aerodynamic Configuration, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 35, 1, pp. 137-158.
• [38] Stalewski, W., Żółtak, J. (2012). Optimisation of the helicopter Fuselage with Simulation of Main and Tail Rotor Influence, Proceedings of the ICAS Congress 2012, Brisbane, Australia, paper 2012-1.4.1.
• [39] Stalewski, W., Żółtak, J. (2011). Multi-objective and Multidisciplinary Optimization of Wing for Small Aircraft, Proceedings of the CEAS Congress, Venice, Italy, 24-28 October 2011, pp. 1483-1492.
• [40] Hajduk, J., Homziuk, A., Kuliński, M., Sabak, R. (2010). Algorytmy pracy autopilota ITWL-1 podczas automatycznego startu i lądowania mini UAV z napędem elektrycznym, IV Międzynarodowa Konferencja: Naukowe Aspekty Bezzałogowych Aparatów Latających, Suchedniów, 5-7.V.2010.
• [41] Hajduk, J., Homziuk, A., Kuliński, M., Sabak, R. (2010). Koncepcja realizacji lotów grupowych mini UAV z wymianą danych o wzajemnym położeniu, IV Międzynarodowa Konferencja: Naukowe Aspekty Bezzałogowych Aparatów Latających. Suchedniów, 5-7.V.2010.
• [42] Czechowicz, B., Hajduk, J., Homziuk, A., Kuliński, M. (2010). Problemy realizacji lotów zasięgowych mini UAV z napędem elektrycznym. IV Międzynarodowa Konferencja: Naukowe Aspekty Bezzałogowych Aparatów Latających, Suchedniów, 5-7.V.2010.
• [43] Galiński, C., Rodzewicz, M., Hernik, B., Hajduk, J. (2010). A Concept of Unmanned Flying Laboratory for University Applications, Read 2010: Research and Education in Aircraft Design, 28-30th June 2010, Warsaw.
• [44] Goraj, Z., Rodzewicz, M., Grendysa, W., Jonas, M., Górniak, C., Hajduk, J. (2011). SAMONIT - Polish Research Program For Development of an Advanced Aerial Surveillance, CEAS 2011 The International Conference of European Aerospace Societies, Venice.
• [45] Hajduk, J., Kownacki, C. (2012). Badania poligonowe algorytmów omijania przeszkód oraz lotu w kanionach ulic, Elementy autonomii lotu bezzałogowych aparatów pod redakcją naukową Zdzisława Gosiewskiego (rozprawa naukowa), Oficyna Wydawnicza Politechniki Białostockiej.
• [46] Sabak, R., Hajduk, J. (2013). Flight tests of the unmanned helicopter ILX-27 - some selected issues. Zagadnienia prób w locie bezzałogowego śmigłowca ILX-27, VII International Conference on Safety and Reliability, KONBIN 2013, 13-16 May 2013, Poznań - Poland.