Zbigniew Wołejsza, Ph.D., Dr. Habil., Eng.

Department of Intelligent Technologies (ZTI)
Division of Safety Engineering (PIB)
position: main specialist
telephone: (+48) 22 826 12 81 ext.: 197
room: 444
e-mail: zwolej

Recent publications
1.Knap L., Graczykowski C., Holnicki-Szulc J., Wołejsza Z., Strategies for reduction of energy consumption during ascending and descending process of modern telescopic HAPS aerostats, BULLETIN OF THE POLISH ACADEMY OF SCIENCES: TECHNICAL SCIENCES, ISSN: 0239-7528, DOI: 10.24425/bpasts.2020.131833, Vol.68, No.1, pp.155-168, 2020
Abstract:

In this article, the authors propose and investigate a new concept of HAPS aerostat design in a modular form, which allows for sequential increasing or decreasing of the total volume, up to the desired size. In its initial form, the aerostat has relatively small dimensions but its central cylindrical part is multi-segmented and can be easily extended. The application of controllable construction couplings enables precise control of the aerostat expansion process and significantly improves its vertical mobility. The paper describes details of telescopic aerostat construction, presents a mathematical model of its vertical motion and investigates numerically two volume control strategies aimed at maxi-mization of operation efficiency and minimization of operation cost. The results obtained reveal the main problems that have to be addressed and the factors that play a key role in design of such telescopic aerostats and control of their vertical mobility.

Keywords:

helium airship, control of vertical mobility, reduced energy consumption, optimum ascending and descending path

Affiliations:
Knap L.-Warsaw University of Technology (PL)
Graczykowski C.-IPPT PAN
Holnicki-Szulc J.-IPPT PAN
Wołejsza Z.-IPPT PAN
2.Mikułowski G., Pawłowski P.K., Wołejsza Z., Podwozie lotnicze z adaptacyjnym systemem absorpcji energii, JOURNAL OF AERONAUTICA INTEGRA, ISSN: 1896-8856, Vol.1, pp.125-129, 2007
Abstract:

Podczas każdego lądowania samoloty są narażone na duże przeciążenia dynamiczne mające zdecydowany wpływ na trwałość i niezawodność konstrukcji nośnej. Wielkość przeciążeń, jakim poddawany jest kadłub samolotu, zależy w dużej mierze od poprawnej pracy podwozia lotniczego. Głównym elementem podwozia, który pochłania największą ilość energii kinetycznej związanej z momentem przyziemienia jest amortyzator. Optymalne działanie amortyzatora lotniczego ma decydujący wpływ na zużycie zmęczeniowe materiałów konstrukcyjnych oraz na bezpieczeństwo lądowania.
Wprowadzenie systemu adaptacyjnego, który będzie w stanie modelować charakterystykę dyssypacji po przeprowadzeniu diagnozowania energii kinetycznej związanej z prędkością przyziemienia i ciężarem samolotu, znacznie poprawi efektywność działania amortyzatora lotniczego, zwiększając niezawodność eksploatacyjną konstrukcji i bezpieczeństwo lotu.

Keywords:

podwozia lotnicze, podwozie adaptacyjne, adaptacyjna dyssypacja energii

Affiliations:
Mikułowski G.-IPPT PAN
Pawłowski P.K.-IPPT PAN
Wołejsza Z.-IPPT PAN

Conference papers
1.Graczykowski C., Knap L., Holnicki-Szulc J., Wołejsza Z., Development of Control Strategies for Vertical Mobility of Adaptive Telescopic High-altitude Aerostats, SMART 2019, 9th ECCOMAS Thematic Conference on Smart Structures and Materials, 2019-07-08/07-11, Paris (FR), pp.1-8, 2019
Abstract:

In this article we propose a new concept of adaptive telescopic high-altitude
aerostat designed in a modular form which allows for sequential changes of volume during
the flight. The proposed telescopic aerostat can be easily enlarged or contracted due to
application of multi-segmented construction, controllable segments’ couplings and precise
adjustment of internal pressure obtained using additional gas tank, valve and compressor.
Conducted changes of aerostat volume allow to precisely control generated lift force and to
obtain desired paths of ascending and descending. The paper briefly presents development of
control strategies aimed at: i) reaching the subsequent altitudes in the shortest period of time,
ii) reaching these altitudes at the smallest cost defined as total work done by the compressor.
The obtained results show high potential of the proposed innovative concept of the aerostat.

Keywords:

helium airship, control of vertical mobility, reduced energy consumption, optimal ascending and descending paths

Affiliations:
Graczykowski C.-IPPT PAN
Knap L.-Warsaw University of Technology (PL)
Holnicki-Szulc J.-IPPT PAN
Wołejsza Z.-IPPT PAN
2.Wołejsza Z., Holnicki-Szulc J., Graczykowski C., Hinc K., Faraj R., Kowalski T., Mikułowski G., Kaźmierczak K., Wiszowaty R., Pawłowski P., Dynamics and control of adaptive airbags for UAV impact protection, ISMA 2018 / USD 2018, International Conference on Noise and Vibration Engineering / International Conference on Uncertainty in Structural Dynamics, 2018-09-17/09-19, Leuven (BE), pp.3661-3670, 2018
Abstract:

Small drones with total mass of a few kilograms are becoming more and more popular in many
applications increasing the probability of occurrence of emergency situations caused by an equipment
failure or a human error. In case of a fall from a high altitude very often it is possible to use parachute
rescue systems, which however require relatively long time for deployment and development of braking
forces. The touchdown velocity may be large enough to exceed limit accelerations for UAV equipment.
The paper presents the concept of deployable airbag systems, in particular with adaptive flow control,
which provides a possible solution to the above-mentioned problems. The paper discusses the overall
control and adaptation strategy. Simplified methods for mathematical modeling are proposed and
formulated for an example on a cylindrical airbag. The conceptual part is concluded with the presentation
of the methodology of experimental verification and results of initial tests of the integrated airbag system.

Affiliations:
Wołejsza Z.-IPPT PAN
Holnicki-Szulc J.-IPPT PAN
Graczykowski C.-IPPT PAN
Hinc K.-other affiliation
Faraj R.-IPPT PAN
Kowalski T.-Adaptronica Sp. z o.o. (PL)
Mikułowski G.-IPPT PAN
Kaźmierczak K.-IPPT PAN
Wiszowaty R.-IPPT PAN
Pawłowski P.-IPPT PAN

Conference abstracts
1.Kowalski T., Faraj R., Graczykowski C., Hinc K., Mikułowski G., Pawłowski P., Wołejsza Z., Development of adaptive airbags for emergency landing of small uav, SolMech 2018, 41st SOLID MECHANICS CONFERENCE, 2018-08-27/08-31, Warszawa (PL), pp.1-2, 2018

Patents
Filing No./Date
Filing Publication
Autor(s)
Title
Protection Area, Applicant Name
Patent Number
Date of Grant
pdf
433276
2020-03-17
-
-
Wołejsza Z., Holnicki-Szulc J.
Adaptacyjny układ utwierdzenia na uwięzi zwłaszcza aerostatu oraz zawierający go statek powietrzny
PL, Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, Adaptronica Sp. z o.o.
-
-
-
20156826.8
2020-02-12
-
-
Knap L., Wołejsza Z., Graczykowski C., Faraj R., Holnicki-Szulc J.
Tethered helium kite gas replenishment device and gas replenishment method
EPO, Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN
-
-
-
431425
2019-10-09
-
-
Faraj R., Kowalski T. M., Wołejsza Z., Mikułowski G., Pawłowski P., Hinc K., Graczykowski C., Holnicki-Szulc J.
Adaptacyjne urządzenie awaryjnego lądowania obiektu, zwłaszcza dla bezzałogowego statku powietrznego
PL, Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, Adaptronica Sp. z o.o.
-
-
-
430191
2019-06-10
-
-
Knap L., Graczykowski C., Holnicki-Szulc J., Wołejsza Z.
Sterowiec o zmiennej objętości oraz sposób zmiany położenia sterowca w pionie
PL, Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN
-
-
-
428956
2019-02-18
-
-
Knap L., Wołejsza Z., Graczykowski C., Faraj R., Holnicki-Szulc J.
Urządzenie uzupełniające ubytki gazu w latawcu helowym na uwięzi oraz sposób uzupełniania ubytków gazu
PL, Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, Adaptronica Sp. z o.o.
-
-
-
420831
2017-03-13
BUP 21/18
2018-10-08
Faraj R., Wołejsza Z.
Konstrukcja mechanizmu do pre-rotacji wirnika nośnego oraz sposób wprawiania wirnika nośnego w stan wstępnej rotacji z zastosowaniem mechanizmu z kołem zamachowym, zwłaszcza do kapsuł zrzutowych
PL, Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN
233225
WUP 09/19
2019-09-30



419786
2016-12-13
BUP 13/18
2018-06-18
Holnicki-Szulc J., Faraj R., Pawłowski P., Wołejsza Z., Kaźmierczak K., Hinc K.
Rozkładana konstrukcja sterowca stratosferycznego i sposób zmiany objętości, zwłaszcza rozkładanej konstrukcji sterowca stratosferycznego
PL, Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, Adaptronica Sp. z o.o.
233353
WUP 10/19
2019-10-31