تحلیل دینامیکی و کنترل ارتعاشات بال هواپیما از ماده مرکب با وصله های عملگر پیزوالکتریک

در این مقاله، تحلیل دینامیکی بال یک هواپیما از ماده مرکب همراه با وصله های حسگر و عملگر پیزوالکتریک به کمک روش اجزای محدود (FEM) توسط نرم افزار ABAQUS انجام شده است. تحلیل مودال بال سه بعدی ساخته شده از سه نوع ماده مرکب مختلف شامل کولار - اپوکسی، بازالت - اپوکسی و کربن - اپوکسی برای تعیین و مقایسه شکل مودها و فرکانس های طبیعی آن انجام شده است. سپس، در تحلیل سازه ای بال، توزیع های تنش، کرنش و جابه جایی به دست آمده اند. علاوه بر این، با استفاده از کد تهیه شده در نرم افزار Matlab/Simullink، با درنظرگرفتن کنترل کننده PID حلقه باز و حلقه بسته سیستم، کنترل ارتعاشات بال مورد بررسی قرار گرفته است. نمودارهای پاسخ حلقه باز و بسته سیستم به نیروهای اغتشاشی خارجی وارد بر بال به شکل توابع پله واحد، رمپ و سینوسی استخراج شده اند. نتایج به دست آمده نشان دادند که بال مرکب ساخته شده از ماده کربن - اپوکسی دارای فرکانس های طبیعی بالاتری نسبت به بال آلومینیومی است. همچنین، کنترل کننده PID حلقه بسته سیستم بال مرکب به همراه وصله های عملگر پیزوالکتریک نشان داد که بال در برابر اغتشاشات اعمالی به خوبی عمل کرده و پاسخ های مناسبی ارائه داده به طوریکه جابه جایی نوک بال هواپیما به اغتشاشاتی به شکل پله واحد، رمپ و سینوسی به ترتیب به میزان %۵/۹۶، %۹۸ و ۹۹% کاهش یافته است.