فناوری در مهندسی هوافضا
سال:1401 | دوره:6 | شماره:4 |تعداد مقالات:6

به طور کلی روش های تحلیلی مختلفی برای ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم های قابل تعمیر و غیرقابل تعمیر و به طور خاص پیش بینی وجود دارد. پیش بینی قابلیت اطمینان یکی از رایج ترین شکل های تحلیل قابلیت اطمینان است که برای تخمین و پیش بینی نرخ وقوع خرابی، قابلیت اطمینان، آمادگی و میانگین زمان- تا- وقوع خرابی قطعات و سیستم مورد استفاده قرار می گیرد. مارکوف روشی برای مدل سازی رفتار اتفاقی سیستم هایی است که به طور پیوسته یا ناپیوسته نسبت به زمان و یا در فضای حالت در تغییر هستند. این پیش بینی ها در ارزیابی امکان سنجی طراحی، مقایسه طرح های جایگزین، شناسایی مناطق وقوع خرابی احتمالی، مصالحات بین عوامل طراحی سیستم و ردیابی بهبود قابلیت اطمینان کاربرد دارند. در این مقاله تلاش شد ه است با استفاده از روش مارکوف و به منظور قابل پیش بینی نمودن شاخص های ارزیابی قابلیت اطمینان در سیستم هواپیماهای بدون سرنشین (پهپاد)، مدلی بر مبنای نرخ ثابت خرابی و تعمیرات، ارائه گردد؛ همچنین روابط استخراج شده در این مقاله دارای قابلیت تعمیم دهی به انواع هواپیماهای بدون سرنشین می باشد.

با توجه به پیچیدگی تحلیل پدیده های تأثیرگذار بر عملکرد آیرودینامیکی روتور اصلی بالگرد و نحوی شبیه سازی حرکت های دینامیکی پره نسبت به مرکز دوران، استفاده از روش هایی مانند تئوری المان روتور همراه با دینامیک سیالات محاسباتی می تواند راه حل ساده تری و کم هزینه تری نسبت به شبیه سازی فیزیکی روتور بالگرد باشد. مشخصات هندسی روتور بالگرد Bell UH-1 به صورت یک دیسک مجازی در دو حالت روتور تنها و همراه با بدنه در شرایط پروازی ایستا و روبه جلو بررسی شد ه است. برای شبیه سازی جریان از معادلات ناپایای تراکم پذیر همراه با مؤلفه های آشفتگی استفاده شده و برای گسسته سازی آن ها از دقت مرتبه دوم بالادست استفاده شده همچنین تأثیرات عملکردی روتور به صورت مؤلفه چشمه در این معادلات لحاظ شد ه است. در کار حاضر ابتدا روش اشاره با داده های تجربی روتور تنها مورد صحت سنجی قرارگرفته و سپس تأثیرات بدنه بر متغیرهای آیرودینامیکی روتور مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج ارائه شده نشان می دهد که بیشترین تأثیر زاویه جانبی دیسک روتور و نصب بدنه بر روی نیروهای عمودی وارد بر روتور به ترتیب در زاویه آزیموث 90 و ربع چهارم رخ خواهد داد. همچنین بدنه بالگرد با توجه به فرضیات انجام شده در کار حاضر تأثیرات زیادی روی عملکرد آیرودینامیکی روتور نداشته است.

در این مقاله به بررسی قدرت پیشبینی شبکه های عصبی بازگشتی (Recurrent Neural Networks - RNNs ) و به صورت ویژه شبکه های مطلع از فیزیک (Physics-Informed Neural    Networks - PINNs) برای دینامیک های غیرخطی پرداخته شده است. شبکه های مطلع از فیزیک شبکه های عصبی بدون نظارتی (unsupervised) هستند که در آن ها صرف برقراری رابطه ی ورودی و خروجی مد نظر قرار نگرفته و برقراری رابطه ی دینامیکی مشخصی میان مشتقات به عنوان تابع هدف آموزش تعیین می گردد. این مشخصه ی شبکه های مطلع از فیزیک به ما کمک خواهد کرد تا معادلات دیفرانسیل غیرخطی پیچیده ای را با این دسته از شبکه های عصبی تقریب زده و برای طراحی کنترل کننده های پیچیده از این تقریب به عنوان حل گر زمان-حقیقی مدل سامانه استفاده گردد. در این تحقیق نشان داده خواهد شد که این رده از شبکه های عصبی به خوبی توانمندی اخذ دینامیک سامانه را دارند و حتی در مناطقی از فضای حالت که به شبکه نقطه ی نمونه ای داده نشده است تقریب قابل قبولی از سامانه بدست می دهند. برای اثبات این فرضیه، در مقاله ی حاضر سه دسته از دینامیک های غیرخطی مورد بررسی قرار گرفته اند: سیستم های (1) خود- پایا (self-sustained)، (2) تحریک شونده (excitatory)، و (3) آشوبناک ( (chaotic). نتایج ارائه شده نشان دهنده ی توانمندی شبکه های مطلع از فیزیک برای تخمین سامانه های خود- پایا و آشوبناک است. این در حالی است که پاسخ شبکه در پیش بینی رفتار شبکه های تحریک شونده مطلوب نبوده و نیاز به مطالعه ی بیش تر دارد.

با توجه به کاربردهای اخیر تولید امواج قوی صوتی از ترموآکوستیک تا تمیزکاری صوتی لازم است تا حل معادلات قبلی انتشار صوت که بر مبنای خطی­سازی آن­ها بود و برای کاربردهای معمولی توسعه یافته بود اصلاح گردد. در این مقاله ابتدا معادلات انتشار صوت در یک شیپوره استخراج می شود. این کار با نوشتن معادلات بقای اندازه حرکت و بقای جرم آغاز می شود و در ادامه با تعریف تابع پتانسیل سرعت و جاگذاری آن در معادلات به یک معادله دیفرانسیل جزئی ختم می شود. با انتقال این معادله به حوزه فرکانس مسئله به یک معادله با شرایط مرزی تبدیل می شود. با اعمال شرایط مرزی یک شیپوره باز منحنی­های پاسخ فرکانسی استخراج می شوند. این معادلات با استفاده از روش رانگ کوتا قابل حل هستند. از آنجایی که برای شیپوره های نمایی با فرض خطی بودن انتشار صوت پاسخ تحلیل موجود است، نتایج در این حالت اعتبارسنجی می شوند.

در این تحقیق، تغییرات دامنه و طول موج تابع سینوسی که لبه حمله موج دار بال را تشکیل می دهد در شرایط پس از واماندگی مورد مطالعه قرار گرفته است تا میزان اثرگذاری هر یک از این پارامترها بر روی کنترل پدیده واماندگی بررسی شود و میزان حساسیت پدیده واماندگی به هر یک از این دو پارامتر سنجیده شود. به این منظور، بال با سطح مقطع اپلر دارای لبة حمله موج دار مدنظر واقع شده و شبیه سازی عددی به ازای رینولدز 140000 و در زاویه حمله 22 درجه که دقیقاً بعد از واماندگی است انجام شد ه است. نتایج نشان داده که ارتفاع ناحیه جدا شده جریان به دامنه موج سینوسی حساسیت بیشتری دارد درحالی که عرض ناحیه جدا شده جریان شدیداً به طول موج تابع سینوسی وابسته است. نسبت ضرایب آیرودینامیکی نیز به افزایش دامنه موج سینوسی حساسیت بیشتری دارد و با کاهش 5/7% روبرو شد ه است .

امروزه در سطح دنیا با پیشرفت روز افزون تکنولوژی های ساخت و طراحی، امکان ساخت کامپوزیت های الیاف- فلز با سفتی متغیر فراهم شد ه است. این کامپوزیت ها باتوجه به دارا بودن مزایای همزمان فلز و کامپوزیت، در صنایع مختلف  به ویژه در صنعت هوایی بسیار کاربرد دارند. به عنوان نوآوری در این پژوهش، تحلیل فرکانسی صفحات لایه ای الیاف- فلز سفتی متغیر تحت بار حرارتی با روش نوار محدود نیمه تحلیلی بر مبنای تئوری کلاسیک صفحات مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، اثرات شرایط مرزی، لایه چینی، تعداد لایه ها و اثر ابعاد هندسی بر رفتار فرکانسی صفحات فوق مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصله نشان می دهد فرکانس صفحات الیاف- فلز سفتی متغیر در شرایط مرزی مختلف با افزایش درجه حرارت، ضخامت و  قیدهای صفحه افزایش می یابد. تغییر راستای الیاف و تغییر ابعاد هندسی نیز بر فرکانس صفحات تاثیرگذار است. جهت صحه سنجی، بخشی از نتایج با چند مرجع مختلف مقایسه و درستی نتایج تایید شد ه است.