توسعه مدل آیروالاستیک هواپیمای کامل برای بررسی اثر انعطاف پذیری بر ضرایب دینامیک پروازی آن

هواپیماهای بدون سرنشین که اغلب سبک و انعطاف پذیرند از جمله وسایل پرنده پرکاربرد در سال های اخیر هستند که بسیار مورد توجه طراحان حوزه هوافضا قرار گرفته اند. نکته مهم در مورد طراحی این پرنده ها تاثیر متقابل تغییر شکل های سازه و بارهای آیرودینامیکی است یعنی انعطاف پذیر بودن پرنده سبب می شود حین اعمال بارهای آیرودینامیکی تغییر شکل هایی در پرنده ایجاد شود که سبب تغییر در ضرایب و مشتقات آیرودینامیکی آن خواهد شد. در پژوهش حاضر اثر انعطاف پذیری سازه بر مشتقات آیرودینامیکی استاتیکی و دینامیکی و به ویژه پایداری عرضی پرنده، مورد مطالعه قرار گرفته و مدلی برای محاسبه سریع این ضرایب معرفی شده است. این مدل براساس روش آیرودینامیک سریع و تیر الاستیک است و برای پرنده کامل و نامقید ارائه شده است. تحلیل سازه با روش مودال و با استفاده از شکل مودهای تیر (با روش اجزا محدود) و محاسبات آیرودینامیکی با روش پنل سه بعدی (ترکیب چمشه و دابلت) انجام شده و معادلات آیروالاستیک پرنده کامل به صورت همگیر و برحسب عملگرهای ماتریسی توسعه داده شده است. در انتها پس از صحت سنجی های انجام شده، برای یک هواپیمای بدون سرنشین، تاثیر انعطاف پذیری بر مشتقات در دو حالت مطالعه شده است. در یک حالت ضریب بار لیفت تغییر کرده و پس از تریم کردن پرنده، مشتقات مختلف محاسبه شده است. در حالت دیگر، با تغییر طول بال، مشتقات پرنده به ازای مقادیر مختلف نسبت منظری محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد که انعطاف پذیری پرنده مورد مطالعه می تواند تا چند ده برابر حالت صلب، افزایش در برخی مشتقات عرضی پرنده ایجاد کند.

کلیدواژه ها:

Aero-Elasticity ، Stability ، HALE UAV ، Aerodynamic Derivatives ، Flexible Airplane ، آیروالاستیسیته ، پایداری ، پرنده بدون سرنشین بلند پرواز ، مشتقات آیرودینامیکی ، پرنده انعطاف پذیر