مهندسی هوانوردی
سال:1389 | دوره:12 | شماره:1 |تعداد مقالات:12

در این تحقیق، توزیع فشار و ضرایب نیروهای آیرودینامیکی زنجیره تیغه های ثابت کمپرسور موتور هواپیما به صورت تجربی بررسی شده است. در آزمایش ها از تیغه های نوع 67A از خانواده تیغه های «پخش کنترل شده» استفاده شده است؛ که معمولا این نوع تیغه ها در ردیف اول کمپرسور موتور توربین به کار می رود. به این منظور، از سه تیغه موازی از جنس پلکسی - گلس (طلق) که به وسیله لیزر برش خورده شده و دو صفحه مسطح که در دو طرف آن قرار گرفته، استفاده شده است. اندازه گیری توزیع ضریب فشار روی سطح تیغه ها و ضرایب نیروهای برا و پسا و ضریب گشتاور در پنج زاویه حمله مختلف از 20 تا 45 درجه در محدوده اعداد رینولدز بین 400,000 تا 600,000 انجام شده است. اثرات جدایش جریان، به ویژه در نواحی نزدیک لبه حمله تیغه ها و تاثیرات آن بر توزیع فشار، ضرایب آیرودینامیکی و پدیده واماندگی تیغه مورد تحلیل قرار گرفته است. تغییرات زاویه حمله، شدیدا بر الگوی جریان و ضرایب آیرودینامیکی زنجیره تیغه ها تاثیر می گذارد. به علاوه، با افزایش زاویه حمله، اثرات تداخل جریان بین تیغه ها افزایش می یابد. ضمنا، افزایش زاویه حمله باعث حرکت نقطه جدایی جریان روی سطح مکش تیغه ها به سمت لبه حمله شده ولی بر جدایی جریان روی سطح فشار اثر محسوسی ندارد.

در این تحقیق، به منظور بررسی اثرات شکل و موقعیت پیش بال بر توزیع فشار بال یک مدل هواپیمای مانورپذیر، آزمایش هایی در تونل باد مادون صوت انجام شده است. بال و پیش بال هر دو صفحات مثلثی شکل بوده که دارای لبه های حمله نوک تیز می باشند. آزمایش ها در سرعت جریان آزاد 18 متر بر ثانیه و در زوایای حمله مدل 14 و 18 درجه و زوایای حمله مختلف پیش بال انجام شده اند. بال اصلی دارای زاویه پسگرایی 60 درجه و پیش بال ها دارای زاویه پسگرایی 60 و 70 درجه با ضخامت های مختلف هستند. اندازه گیری های توزیع سرعت روی بال اصلی برای سه موقعیت بالا، وسط و پایین پیش بال نسبت به امتداد بال اصلی و اندازه گیری توزیع فشار تنها در دو موقعیت وسط و بالای پیش بال انجام شده است. نتایج نشان می دهد که گردابه لبه حمله تشکیل شده بر سطح بال و پیش بال با لبه های حمله نوک تیز قوی تر و بزرگتر از گردابه لبه حمله مربوط به بال با لبه های حمله کاملا گرد است. همچنین برای حالتی که پیش بال در موقعیت بالا نسبت به امتداد بال اصلی قرار دارد بیشترین کاهش فشار بر روی سطح بال دیده می شود. در ضمن با افزایش زاویه پسگرایی بال و کاهش ضخامت پیش بال نیز افت فشار روی بال افزایش می یابد.

این مقاله به دو بخش مشخص قابل تقسیم است. بخش اول با استفاده از منابع و مراجع معتبر به شناخت پدیده دان برست، قیچی باد و نحوه عملکرد آن بر روی هواپیما اختصاص داده شده و بخش دوم به تولید ابزاری در سطح ملی برای شناسایی بهتر عملکرد این دو پدیده طبیعی اختصاص دارد. از آنجاییکه سوانح ناشی از تلاطمات جوی بطور سیستماتیک در ایران مورد مطالعه قرار نمی گیرد، این ابزار می تواند کمکی به شناسایی بهتر شرایط پروازی مخاطره آمیز در ایران باشد. برای نشان دادن کارآیی نرم افزار توسعه یافته اطلاعات دو سانحه معروف در آمریکا بطور کامل دریافت و نشان داده شده است که نرم افزار توسعه یافته قادر است پیش بینی مشابهی را ارایه نماید. پدیده دان برست تهدیدی بالقوه برای ایمنی پرواز به ویژه در فازهای برخاست و نشست بوده و به عنوان یکی از مهمترین علل سوانح هوایی در حین این فازها شناخته می شود. کاهش عملکرد هواپیما تحت اثر این پدیده فرصت بسیار کمی را جهت کنترل مناسب هواپیما در اختیار خلبان قرار می دهد. بررسی و تعیین میزان اثرات مخرب دان برست بر عملکرد هواپیما نیازمند مدلی دقیق از میدان باد در آن می باشد. در این مقاله بازسازی و تحلیل اطلاعات پروازی در هنگام عبور از دان برست انجام می گردد. در اولین قدم مولفه های سرعت باد و گرادیان آنها با استفاده از خروجی های دستگاه ثبت داده های پروازی (FDR) تعیین می گردد. سپس کاهش عملکرد هواپیما با فاکتوری به نام F بطور کمی استخراج می شود. در هر دو سانحه بررسی شده در این تحقیق فاکتور F به گونه ای بوده که منجر به وقوع سانحه گردیده است. در نهایت با مدلسازی حرکت و پارامترهای آیرودینامیکی در حضور این مولفه های باد سعی می شود یک استراتژی مطلوب برای انصراف از نشستن پیشنهاد گردد. نتایج حاصل نشان می دهد که بهترین روش برای انصراف از نشست در حین مواجهه با دان برست استفاده از ماکزیمم تراست در یک زاویه پیچ ثابت می باشد. تئوری بکار رفته توسط مولفین بر روی اطلاعات ارسال شده از NTSB اعمال شده است و نتایج حاصل در مقایسه با کارهای قبلی بطور کامل روش را تایید می کند و آمادگی لازم برای تحلیل داده های ثبت شده در سیستم های اطلاعات پروازی را فراهم آورده است.

در فرآیند فرزکاری سرعت بالا پیش بینی دقیق نیروهای برشی برای انتخاب بهینه فرز انگشتی و ماشین های ابزار از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به اینکه ماشینکاری پره های کوتاه به کمک فقط یک عمل خشن کاری و یک عمل پرداختکاری میسر است افزایش راندمان ماشینکاری در طی خشن کاری و نیمه پرداخت کاری حایز اهمیت است. در مرحله خشن کاری نرخ باربرداری عامل مهمی است که با شبیه سازی فرآیند فرزکاری می توان مقدار بهینه آن را قبل از انجام ماشینکاری مشخص نمود. در این تحقیق ابتدا ابعاد براده در حال ماشینکاری با استفاده از یک نرم افزار شبیه ساز سه بعدی تخمین زده شده است. در ادامه با استفاده از آزمایش های شیار تراشی ثابت های برشی قطعه کار محاسبه شده و ماتریس های جرم، سختی و استهلاک با استفاده از تحلیل المان محدود، به دست آمده است. در نهایت مدلسازی و شبیه سازی دینامیکی نیروهای برشی انجام گرفته و اثر عمق برش تعیین و قبل از هر گونه عملیات ماشینکاری شرایط براده برداری پیش بینی شده است. توسط آزمایشات فرزکاری نتایج حاصل از شبیه سازی بررسی شده و مورد تایید قرار گرفته است.

محرک های پلاسمایی آیرودینامیک، قابلیت خود را به عنوان یک ابزار کنترل جریان در کاربردهای متفاوت، نشان داده است. مطالعه حاضر نتایج یک طرح ابتکاری را ارایه می دهد که در آن از یک منبع تغذیه برای تولید جریان ولتاژ بالا (بیش از 8 کیلو ولت) و در بسامد بالا (بیش از 10 کیلوهرتز) استفاده شد. سپس این جریان برای یونیزه کردن هوای راکد در فشار اتمسفری در سطح یک قطعه محرک پلاسمایی به کار برده شد. پیکربندی محرک پلاسمایی مورد استفاده در این مطالعه بسیار ساده و شامل دو الکترود بود که به طور نامتقارن چیده شدند. یکی از الکترودها در معرض هوای محیط و دیگری در طرف دیگر ماده دی الکتریک قرار گرفت. وقتی یک ولتاژ متناوب بالا اعمال می شد، تخلیه پلاسمایی روی سطح عایق، بالای الکترود عایق شده ظاهر می گردید و تکانه هدایت شده به درون هوای محیط جفت می شد. مقدار جفت شدگی تکانه در تغییر اساسی جریان هوا روی سطح محرک موثر بود. جفت شدگی تکانه یک جریان هوای القایی تولید می کرد که روی دو طرف لایه دی الکتریک کشیده می شد. این جفت شدگی، سرعت هوا را در لایه مرزی از مقدار صفر افزایش می داد و باعث اصلاح جریان هوا در لایه مرزی می گردید. در این مطالعه سرعت جریان القایی در غیاب جریان هوا اندازه گیری شد. این سرعت القایی را می توان به وسیله لوله پیتوت اندازه گرفت. در این پژوهش اثر بسامد و جنس ماده دی الکتریک بر میزان افزایش سرعت القایی بررسی شد. نتایج نشان داد که در یک بسامد بهینه (در این مطالعه فرکانس 7.5 کیلوهرتز) سرعت جریان القایی به حداکثر مقدار خود می رسد. نتایج همچنین نشان داد که سرعت القایی در ارتفاع 0.5 میلی متری بالای دی الکتریک پلکسی گلاس به 5 متر بر ثانیه و در تفلون نزدیک به 6 متر بر ثانیه می رسد. بنابراین ثابت دی الکتریک در میزان سرعت القایی نقش قابل توجهی ایفا می کند. وزن کم، کوچک بودن اندازه، عدم نیاز به اجزای متحرک، قابلیت اطمینان بالا، پایین بودن قیمت، پهنای باند بالا، پاسخ سریع و افزایش چالاکی آئرودینامیکی جزو مزایای عمده قطعه کنترل جریان محرک پلاسما نسبت به قطعات کنترل جریان سنتی است.

در این مقاله، افت انتقال صوت از یک پوسته استوانه ای مرکب دو جداره نامحدود، به منظور مطالعه انتقال صوت به داخل محفظه بدنه هواپیما در شرایط پروازی بررسی می شود. سیال از داخل و خارج، پوسته ها را احاطه نموده و در فضای خالی بین دو پوسته نیز سیال قرار گرفته است. سیال خارجی با یک سرعت یکنواخت در امتداد محور طولی استوانه حرکت می کند. با استفاده از حل هم زمان معادلات ارتعاشی پوسته های مرکب و معادلات موج آکوستیک، افت انتقال صوت (TL) پوسته ها به صورت تحلیلی محاسبه  گردید. افت انتقال صوت به دست آمده از حل عددی در مقاله حاضر، به منظور اعتبار سنجی، با نتایج به دست آمده توسط دیگر محققین برای پوسته مرکب یک جداره مقایسه گردیده است. مقایسه نتایج، همخوانی بسیار خوبی را نشان داد. در نهایت اثر هندسه سازه و محیط آکوستیکی و فضای خالی بین دو پوسته، همانند زاویه موج برخوردی، عدد ماخ، ارتفاع پروازی هواپیما، شعاع انحنا، ضخامت پوسته، ضخامت فضای خالی، چیدمان لایه ها و میرایی پوسته ها بر افت انتقال صوت بررسی شده است.