طراحی و تحلیل بال آلومینیومی هواپیما و بهینه سازی آن با استفاده از کامپوزیت ها

پارامترهای بسیار زیادی در تعیین وزن یک هواپیما دخیل هستند. با توجه به اینکه کاهش وزن هواپیما باعث کاهش مصرف سوخت و افزایش قابلیت حمل بار هواپیما شده و این اثرات مثبت محسوب می شوند. بنابراین کاهش وزن همواره دغدغه مهندسان طراح هواپیما است. نکته مهم این است که عملکرد هواپیما تحت تاثیر این کاهش وزن قرار نگرفته و همچنان عملکرد مطلوب خود را داشته باشد. مواد معمول مورداستفاده در هواپیماها همگی موادی با حداقل وزن و عملکرد مطلوب هستند. کامپوزیت ها مواد نسبتا نوظهوری هستند که عمده مشخصه آن ها داشتن نسبت پایین استحکام به وزن است. درنتیجه می توانند مواد بسیار مناسبی برای جایگزینی فلزات در هواپیماها باشند. در این تحقیق بال یک هواپیما (که از جنس آلومینیوم است) در نرم افزار کتیا مدل سازی شده و در نرم افزار آباکوس تحت بارگذاری های استاتیکی، دینامیکی و ارتعاشی قرار می گیرد. سپس با توجه به نتایج به دست آمده استحکام بال آلومینیومی تحت شرایط مختلف به طور دقیق محاسبه می شود. در مرحله بعدی چند نوع کامپوزیت متداول در صنایع هوافضا از مراجع معتبر انتخاب شده و بال این هواپیما با سبک ترین نوع کامپوزیت طراحی شده و تمام تحلیل های قبلی مجددا روی آن انجام می شود. مشاهده می شود که نتایج به دست آمده از بال کامپوزیتی استحکام بالاتری از بال آلومینیومی دارد درحالی که وزن بال به طور چشم گیری کاهش یافته است. درنتیجه بال در نظر گرفته شده با این نوع کامپوزیت ایمن تر و سبک تر از بال آلومینیومی است.

کلیدواژه ها:

بال هواپیما ، تحلیل استاتیکی و دینامیکی ، نرم افزار اجزا محدود ، کامپوزیت ، فرکانس های طبیعی