تحلیل سینماتیکی مکانیزم بال زن با بال های دوتکه براساس آیرودینامیک غیرخطی شبه پایا

دراین مقاله، باهدف محاسبه ی نیروهای آیرودینامیکی شبه پایای بال زن با بال های دوتکه به تحلیل سینماتیکی مکانیزم بال زدن روبه بالا و روبه پایین پرداخته می شود. ابتدا مکانیزم مناسب برای مدل سازی پرواز این پرندگان، با استفاده از الگوی کمپف که علاوه بر سادگی مکانیزم ازنظر تعداد درجات آزادی، حرکت بال زدن آنها را که شامل حرکت غیر هم فاز روبه بالا و روبه پایین هر تکه ی بال با پیچیدگی های مخصوص به خود را نیز شبیه سازی می کند، انتخاب می شود. براین اساس موقعیت، سرعت و شتاب زاویه ای و نیروهای وارد بر بال داخلی و خارجی به صورت تحلیلی به دست می آید. درادامه تئوری خط برآزا که برای پیش بینی توزیع نیروی برآ روی بال سه بعدی براساس خط گردابه در مرکز آیرودینامیکی مقاطع بال استفاده می شود و پیش از این نیز برای حشرات با بال یک تکه استفاده شده است، برای اولین بار در این تحقیق برای پرندگان با بال دو تکه به کار رفته است. با کمک این تئوری، متوسط نیروهای آیرودینامیکی برآ و جلوبرنده ی یک بال زن با بال دو تکه که به صورت کوپل عمل می کنند، با محاسبه فروریزش و قدرت گردابه درهر مقطع و سپس انتگرالگیری روی سطح کل بال، برحسب زمان بدست می آیند. نتایج بدست آمده برای یک بال زن با مشخصات مرغ نوروزی با سرعت پرواز۵ متر بر ثانیه و وزن۱ کیلوگرم، نشان می دهد که هر دو تکه بال در پرواز کروز، برای تامین نیروی برآ برابر با وزن پرنده استفاده می شوند. همچنین بال خارجی بیشترین سهم در تولید نیروی جلوبرنده را داراست. نتایج کار حاضر، تطابق خوبی با روش دینامیک سیالات محاسباتی دارد.

کلیدواژه ها:

Quasi-Steady Aerodynamic ، Ornithopter ، Articulated wing ، lifting line theory ، mechanism ، آیرودینامیک شبه پایا ، بال زن ، بال دو تکه ، تئوری خط برآزا ، مکانیزم