طراحی آیرودینامیکی ملخ هواپیما آکروباتیک الکتریکی به کمک روش مومنتوم المان پره

ملخ، به عنوان یکی از اجزای کلیدی در تولید نیروی پیشران، نیازمند طراحی دقیق و متناسب با شرایط پروازی مختلف است. در این پژوهش، ابتدا روابط آیرودینامیکی حاکم بر عملکرد ملخ بررسی شده و به تحلیل نیروهای برآ و پسا در ملخ ها پرداخته شده است. سپس، به منظور دستیابی به یک طراحی بهینه، ملخ های مختلف مورد مطالعه قرار گرفته و تاثیر پارامترهایی همچون زاویه ی حمله، توزیع نیروی رانش و توزیع سرعت روی بازدهی ملخ تحلیل شده است. در ادامه، بر اساس تئوری مومنتوم المان پره (BEMT)، یک ملخ مناسب برای هواپیمای با پیشران الکتریکی طراحی شده است که قادر به عملکرد در سرعت های بالاتر از ۶۰ متر بر ثانیه می باشد. طراحی و شبیه سازی اولیه توسط نرم افزار JavaProp انجام شده و سپس نتایج حاصل از شبیه سازی با داده های مرجع مقایسه و اعتبارسنجی گردیده اند. نتایج نشان داد که طراحی ارائه شده منجر به بهبود عملکرد ملخ در سرعت های بالا شده و می تواند به عنوان یک گزینه ی کارآمد در سیستم های پیشران الکتریکی مورد استفاده قرار گیرد. برای تحلیل جریان اطراف ملخ، از روش دینامیک سیالات محاسباتی مبتنی بر معادلات RANS و مدل آشفتگی k–ω استفاده شد. با افزایش دور موتور از ۲۵۰۰ تا ۵۰۰۰ rpm، نیروی رانش از حدود ۴۵۰۰  به ۱۲۵۰۰ دور رسید و توزیع یکنواخت میدان سرعت بیانگر پایداری ساختار جریان پیرامونی پره بود. در مجموع، ملخ طراحی شده با افزایش ۳۵٪ بازدهی به عنوان گزینه ای کارآمد برای سامانه های پیشران الکتریکی هواپیماهای سبک و آکروباتیک قابل استفاده است.

کلیدواژه ها:

طراحی ملخ ، پیشران الکتریکی ، دینامیک سیالات محاسباتی ، روش مومنتوم المان پره ، JavaProp