Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Propulsion configuration effect on performance of an inverted joined wing airplane

Galiński C., Sieradzki A., Kalinowski M.

Journal of KONES

|

2016

|

Vol. 23, No. 3

135--141

EN

Efficiency is crucial for an airplane to reduce both costs of operations and emissions 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, where the upper wing is positioned in the front of the lower one is an example of such a concept. Therefore, a project consisting of an aerodynamic analysis and optimisation, development of the software for multidisciplinary optimisation, development of an electric propulsion system, development of an experimental scaled demonstrator, wind tunnel testing and flight-testing was undertaken by consortium led by the Institute of Aviation, including also Warsaw University of Technology, Air Force Institute of Technology and small company MSP. Results of this project led to the conclusion that inverted joined wing configuration allows to build an airplane with the best performance in the world, but its advantage against conventional airplanes is marginal. One reason for this is large trimming drag of the configuration with relatively high position of the thrust vector. Therefore, other configurations of the propulsion were also considered to see if airplane performance could be further improved. This effort is described in the present paper.

2

Performance comparison of the optimized inverted joined wing airplane concept and classical configuration airplanes

Sieradzki A., Dziubiński A., Galiński C.

Archive of Mechanical Engineering

|

2016

|

Vol. LXIII, nr 3

455--470

EN

The joined wing concept is an unconventional airplane configuration, known since the mid-twenties of the last century. It has several possible advantages, like reduction of the induced drag and weight due to the closed wing concept. The inverted joined wing variant is its rarely considered version, with the front wing being situated above the aft wing. The following paper presents a performance prediction of the recently optimized configuration of this airplane. Flight characteristics obtained numerically were compared with the performance of two classical configuration airplanes of similar category. Their computational fluid dynamics (CFD) models were created basing on available documentation, photographs and some inverse engineering methods. The analysis included simulations performed for a scale of 3-meter wingspan inverted joined wing demonstrator and also for real-scale manned airplanes. Therefore, the results of CFD calculations allowed us to assess the competitiveness of the presented concept, as compared to the most technologically advanced airplanes designed and manufactured to date. At the end of the paper, the areas where the inverted joined wing is better than conventional airplane were predicted and new research possibilities were described.

PL

Układ skrzydeł połączonych jest niekonwencjonalną konfiguracją samolotu, znaną od lat 20. ubiegłego stulecia. Cechuje go kilka istotnych zalet, takich jak redukcja oporu indukowanego oraz masy samolotu, ze względu na koncepcję zamkniętego skrzydła. Samolot w odwróconym układzie skrzydeł połączonych jest rzadko rozpatrywanym wariantem tej konfiguracji, z przednim skrzydłem usytuowanym nad skrzydłem tylnym. Niniejszy artykuł przedstawia oszacowanie osiągów zoptymalizowanej wersji tego typu samolotu. Charakterystyki aerodynamiczne, uzyskane na drodze obliczeń numerycznych CFD (Computational Fluid Dynamics – obliczeniowa mechanika płynów), zostały porównane z osiągami dwóch samolotów zbliżonej kategorii o układzie klasycznym. Ich modele obliczeniowe zostały stworzone bazując na dostępnej dokumentacji, zdjęciach oraz metodach projektowania odwrotnego. Analiza obejmowała symulacje wykonane dla skali bezzałogowego demonstratora o rozpiętości skrzydeł 3 m oraz pełnowymiarowej skali, odpowiadającej załogowym samolotom. Tym sposobem, wyniki obliczeń CFD pozwoliły ocenić konkurencyjność zaprezentowanej koncepcji, w porównaniu do najbardziej zaawansowanych technologicznie, obecnie projektowanych i budowanych, samolotów. Na końcu artykułu wskazano obszary, w których odwrócony układ skrzydeł połączonych charakteryzują potencjalnie lepsze osiągi niż układ konwencjonalny i zaproponowano dalszy możliwy kierunek prac.

3

Assumptions of the joined wing flying model programme

Galiński C., Hajduk J.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2015

|

Nr 1 (238)

7--21

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.

4

Assessment of the concept of a propeller working in a slot in the middle of wing of a micro air vehicle

Mieloszyk J., Galiński C.

Archive of Mechanical Engineering

|

2013

|

Vol. LX, nr 2

269--282

EN

Two configurations of micro-airplanes are compared in this paper. The first, very innovative one, has a propeller working in a slot in the middle of the wing. The second airplane has more classical configuration with a pusher propeller. Advantages and disadvantages of both configurations are evaluated, which makes it possible to assess what are the best possible mission types for each micro-airplane.

PL

W artykule porównano dwie konfiguracje mikrosamolotów. Pierwsza z nich, innowacyjna, ma śmigło w szczelinie płata. Druga, bardziej konwencjonalna zakłada wykorzystanie śmigła pchającego. Oceniono wady i zalety obydwu konfiguracji, dzięki czemu można wskazać najbardziej odpowiednie rodzaje misji dla każdego z mikrosamolotów.

5

A concept of two-staged spaceplane for suborbital tourism

Galiński C., Goetzendorf-Grabowski T., Mieszalski D., Stefanek Ł.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2007

|

Nr 4(191)

33-42

EN

The concept of simple two-staged spaceplane for suborbital tourism is presented in this paper. Flying wing configuration is proposed for the first stage mothership and cranked delta wing for spaceplane. It is assumed that the spaceplane will be rigidly connected behind the mothership, so that the spaceplane's wing will act as a horizontal stabilizer for the assembly. Predicted advantages of such assembly are discussed, as well as potential problems that may arise during the development. Undertaken and planned research tasks are briefly mentioned at the end.

PL

Artykuł prezentuje koncepcję prostego dwustopniowego samolotu kosmicznego przeznaczonego do turystyki suborbitalnej. Proponuje się zastosowanie układu latającego skrzydła dla nosiciela i pasmowego skrzydła delta dla rakietoplanu. Zakłada się przy tym, że rakietoplan będzie zawieszony sztywno za nosicielem, w taki sposób, że skrzydło rakietoplanu będzie mogło odgrywać rolę statecznika poziomego całego układu. Omówiono przewidywane zalety takiego zespołu, problemy jakie mogą wynikąć w trakcie projektowania oraz podjęte i planowane prace badawcze.

6

Some problems of micro air vehicles development

Galiński C., Żbikowski R.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2007

|

Vol. 55, nr 1

91-98

EN

This paper is an overview of the application potential and design challenges of micro air vehicles (MAVs), defined as small enough to be practical for a single-person transport and use. Four types of MAVs are considered: 1) fixed-wing, 2) rotary-wing, 3) ornithopters (bird-like flapping) and 4) entomopters (insect-like flapping). In particular, advantages of a propeller-driven delta wing configuration for type 1 are discussed. Same detail is also given for type 4, the least understood of the four, including a new concept of manoeuvre control for such MAVs. The paper concludes with a brief prognostic of the future of each MAV type.

7

Kluczowe problemy w projektowaniu mikrosamolotów i entomopterów

Galiński C.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2006

|

z. 214

3-150

PL

Praca przedstawia przegląd technologii stosowanych dla mikrobezzałogowych statków powietrznych (MBSP). MBSP to obiekty latające zdolne do wykonywania użytecznej pracy, wystarczająco małe, aby mogła je obsługiwać jedna osoba i bezpieczne w eksploatacji na silnie zaludnionym terenie. Praca składa się z trzech części. Pierwsza opisuje temat ogólnie. Druga część prezentuje osiągnięcia autora w dziedzinie projektowania mikroentomopterów. Część trzecia przedstawia wyniki prac badawczych autora dotyczących rozwoju mikrosamolotów. Podsumowanie kończy pracę. Ogólny opis tematu zawiera krótką historię rozwoju MBSP, przegląd stosowalnych teorii, technik i technologii. Ponadto przeanalizowano główne problemy rozwoju MBSP oraz możliwości zastosowań. Autor twierdzi, że mikrosamoloty mogą być używane na otwartej przestrzeni, śmigłowce na terenach zurbanizowanych a mikroentomoptery wewnątrz budynków. Mikroornitoptery potraktowano jako zbyt skomplikowane, aby były użyteczne w chwili obecnej. Na koniec przedyskutowano potencjał badawczy każdego z układów. W części drugiej opisano dwie konstrukcje stanowisk badawczych mikroentomopterów. Entomoptery są obiektami latającymi, których konstrukcja jest zainspirowana aerodynamiką owadów. Owady latają wahając w górę i w dół oraz przekręcając skrzydłami w dużym zakresie kątów przy równoczesnym machaniu do przodu i do tyłu. W trakcie tego ruchu końcówka skrzydła porusza się w przybliżeniu po trajektorii w kształcie cyfry osiem, a kąt natarcia skrzydła, dzięki przekręcaniu, zmienia się znacząco. Celem opisanych tu badań było zaprojektowanie i zbudowanie dwóch podobnych do owadów mechanizmów trzepoczących o gabarytach rzędu 150 mm. Głównym celem było stworzenie stanowisk badawczych do badań aerodynamicznych zawisu, ale również stworzenie prototypu przyszłego trzepoczącego MBSP. Rozważano trzy przypadki wyidealizowanych trajektorii w kształcie cyfry osiem: (1) lemniskata Bernoulliego, (2) krzywa Watta szóstego stopnia, (3) krzywe Lissajous. Pierwsza z nich okazała się atrakcyjna teoretycznie, ale niepraktyczna, pozostałe zaś zarówno teoretycznie, jak i praktycznie wykonalne. Najważniejsze skróty Mechaniczna realizacja krzywej Watta szóstego stopnia miata być oparta na połączeniu czworoboku przegubowego z przegubem przestrzennym, podczas gdy krzywe Lissajous byty generowane przez podwójny sferyczny mechanizm jarzmowy z jarzmami stożkowymi. W obu przypadkach mechanizmy uzupełniono krzyżem maltańskim w celu wygenerowania przekręceń skrzydła. Krótko opisano projekt, wykonanie i badania obu mechanizmów. Trzecia część pracy jest poświęcona projektowaniu mikrosamolotów. Kilka prototypów MBSP w układzie stałopłata zbudowano dotychczas w różnych ośrodkach badawczych na świecie. Mają one dosyć dobre osiągi w zakresie długotrwałości i zasięgu. Jednakże mają one trudności z lataniem w turbulentnej ziemskiej warstwie przyściennej, która powoduje znaczną zmienność kąta natarcia. Potencjalne rozwiązanie tego problemu dostrzeżono w trakcie opisanego tu projektu, gdy MBSP w układzie delty wykazał się zdolnością wytwarzania wiru krawędziowego. Wir krawędziowy jest dobrze znanym zjawiskiem, pozwalającym na projektowanie wysokomanewrowych samolotów bojowych, zdolnych do lotów na bardzo dużych kątach natarcia. Wiele z nich jest budowanych w układzie pasmowego skrzydła delta. Założono, że wysokomanewrowy MBSP mógłby być stateczny w silnej turbulencji. Niestety integracja pasmowego skrzydła delta z napędem śmigłowym nie była łatwa. Napęd śmigłowy wydaje się najlepszy dla MBSP w układzie stałopłata. Jednakże śmigło umieszczone z przodu samolotu zmniejszałoby lokalnie kąt natarcia, likwidując możliwość powstania wiru krawędziowego. Z drugiej strony, konfiguracja pchająca byłaby niebezpieczna przy starcie z ręki, jako że kontakt śmigła z ręką osoby wypuszczającej mógłby powodować zarówno zranienia, jak i uszkodzenia samolotu. W związku z tym śmigło umieszczono w szczelinie wewnątrz obrysu skrzydła. W tej konfiguracji strumień zaśmigłowy omywa bezpośrednio powierzchnie sterowe, co jest traktowane jako dodatkowa zaleta, niemal równoważna sterowaniu wektorem ciągu w nowoczesnych samolotach myśliwskich. Model o takiej konfiguracji był testowany w tunelu aerodynamicznym w celu zbadania interferencji pomiędzy strumieniem zaśmigłowym a wirem krawędziowym. Wynik był pozytywny, gdyż wpływ wiru krawędziowego okazał się silniejszy z silnikiem włączonym niż wyłączonym. Następnie zbudowano MBSP do prób w locie. Próby te potwierdziły zalety opisanej konstrukcji. Podsumowanie zawiera wnioski wysnute na podstawie badań przedstawionych w tej pracy, jak również opis planowanych projektów, które mają być podjęte w celu zastosowania dotychczasowych osiągnięć.

EN

This work presents a review of Micro Air Vehicles (MAV) technology. MAV's are defined as flying objects capable of executing useful tasks, small enough to be operated by one person and safe in highly-populated area. It consists of three main parts. The first section describes the subject in general. The second part presents the author's achievements in the area of micro-entomopters design and the third part presents the results of the author's research program devoted to the development of micro-airplanes. The summary concludes the work. The general description outlines a brief history of MAV and reviews existing theories, techniques and technologies applicable. The main problems of MAV development and possible applications are also discussed here. The author asserts that micro-airplanes can be used for open space applications, helicopters for outdoor urban applications whereas micro-entomopters are best for indoor applications. Micro-ornithopters are perceived as being too complicated to be useful at the moment. Finally research potential is discussed. The second part describes two designs of a micro-entomopter test rig. Entomopters are flying vehicles inspired by the aerodynamics of insects. Insects fly by oscillating (plunging) and rotating (pitching) their wings through large angles, while sweeping them forwards and backwards. During this motion the wing tip approximately traces a figure-of-eight and the wing changes the angle of attack (pitching) significantly. The aim of the work described here was to design and build two insect-like flapping mechanisms on a 150 mm scale. The main purpose was to construct test rigs for aeromechanical research on hovering, but also to provide a prototype design for a future flapping wing MAV. Three instances of idealized figure-of-eight were considered: (1) Bernoulli's lemniscate, (2) Watt's sextic, and (3) Lissajous curves. The first of which was found theoretically attractive, but impractical, while the others both theoretically and practically feasible. The mechanical realization of Watt's sextic was to be based on a four-bar linkage combined with a spatial articulation, while Lissajous curves were generated by double spherical Scotchyoke mechanism. In both cases, mechanisms were supplemented by a drive train utilizing a Geneva wheel for a wing-pitch reversal. The actual design, implementation and testing of these conccpts is briefly described. The third part of the work is devoted to the design of micro-airplanes. Several prototypes of fixed wing MAV have been built to date, in different parts of the world. They have achieved quite a good range and endurance performance. However, they suffer from near Earth boundary layer turbulence that creates a high variation in the angles of attack. The potential solution to this problem was noted in the course of the project described here, when delta wing MAV configuration exhibited the existence of leading edge vortex. Leading edge vortex is a well-known phenomenon that allows the design of supermaneuverable jet fighters, capable of flying at very high angles of attack. Many of them utilize a cranked delta wing configuration. It was assumed that highly maneuverable MAV could be stable in turbulent air. Unfortunately, the integration of the cranked delta wing with propeller propulsion was not straightforward. Propeller propulsion seems to be most suitable for a fixed wing MAV. A propeller at the front of the vehicle would decrease the angle of attack locally, thus negating the effect of the leading edge vortex. On the other hand, a pusher configuration would be dangerous for hand launching, as direct physical contact with the propeller by the launching person could cause both personal injury as well as damages to the airplane. Therefore, an airplane configuration was developed with the propeller located in a slot inside the wing contour. The propeller blows directly at the control surfaces in this configuration, which is perceived as an additional advantage, almost equivalent to the thrust vectoring of a modern fightcr airplane. The model of this configuration was tested in the wind tunnel to investigate the co-opera-tion of the leading edge vortex with the propeller stream. The results were positive since the effect of the leading edge vortex appeared to be stronger in motor ON mode than in motor OFF mode. Later on, a MAV was built to test this configuration in flight. The flight testing confirmed the positive characteristics of this design. The summary contains conclusions drawn from all aspects of this work, as well as a descriplion of future projects to be undertaken in order to implement current achievements.

8

Zasady działania podstawowych typów pocisków przeciwpancernych

Galiński C.

Szybkobieżne Pojazdy Gąsienicowe

|

2002

|

nr 1 (15)

35--44

PL

Artykuł omawia zasady działania podstawowych rodzajów pocisków przeciwpancernych. Opracowany został w oparciu o materiały ze szkolenia Survivability of Armoured Vehicles.

EN

The paper discusses principles of operation of the main types of armour-piercing shells. The paper is based on “Survivability of Armoured Vehicles” training materials.

9

Pancerze reaktywne i aktywna ochrona balistyczna

Galiński C.

Szybkobieżne Pojazdy Gąsienicowe

|

2002

|

nr 1 (15)

45--56

PL

Artykuł omawia zasady działania pancerzy reaktywnych i wybranych typów aktywnej ochrony balistycznej. Opracowany został w oparciu o materiały ze szkolenia Survivability of Armoured Vehicles.

EN

The paper discusses principles of operation of reactive armour and selected types of active anti-ballistic defence. The paper is based on “Survivability of Armoured Vehicles” training materials.

10

Pancerze pasywne

Galiński C.

Szybkobieżne Pojazdy Gąsienicowe

|

2002

|

nr 1 (15)

57--66

PL

Artykuł omawia zasady działania podstawowych rodzajów pancerzy pasywnych. Opracowany został w oparciu o materiały ze szkolenia Survivability of Armoured Vehicles.

EN

The paper discusses principles of operation of the main types of passive armour. The paper is based on “Survivability of Armoured Vehicles” training materials.