دانش و فناوری هوا فضا
سال:1397 | دوره:7 | شماره:2 |تعداد مقالات:10

در بسیاری از سیستم های دوار همچون موتورهای جت، برای انتقال توان بین قسمت های فشار بالا و فشار پایین توربین و کمپرسور از سیستم روتور هم محور استفاده می شود. در این مقاله تحلیل آشوبناک یک سیستم روتور هم محور تعلیق شده به صورت مغناطیسی در یاتاقان های کمکی ارائه شده است که شامل ممان های ژیروسکوپی دیسک ها و کوپلینگ هندسی قطب های مغناطیسی است. معادلات دیفرانسیل غیرخطی حرکت با استفاده از معادلات لاگرانژ استخراج و با روش عددی رونگ-کوتا حل شده اند. سپس آثار اصطکاک و لقی در یاتاقان های کمکی روی ارتعاشات آشوبناک سیستم روتور هم محور-یاتاقان مغناطیسی فعال، با استفاده از مسیرهای مداری، طیف توان، مقاطع پوانکاره، نمودارهای دوشاخگی و ماکزیمم نماهای لیاپانوف بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با تغییر این پارامترها، دینامیک سیستم می تواند به طور قابل ملاحظه ای تحت تاثیر قرار گیرد؛ به طوری که پاسخ های سیستم پدیده های دینامیک غیرخطی متنوعی را از جمله آشوب و پرش آشکار می کنند. همچنین با توجه به نتایج تحلیل، برخی مقادیر آستانه ای را می توان در ارتباط با طراحی پارامترهای مناسب برای این سیستم به دست آورد.

در این پژوهش میزان بازگشت فنری بعد از خمکاری سه غلتکه و اثر عوامل مختلف از جمله اصطکاک، موقعیت مکانی غلتک جانبی، سرعت چرخش غلتک و درصد کاهش ضخامت ورق در اثر نورد پیش از خمکاری بر نسبت بازگشت فنری ورق آلیاژی آلومینیم بررسی شده است. بدین منظور شبیه سازی مدل اجزای محدود و شکل دهی غلتکی توسط نرم افزار آباکوس انجام شده است. غلتک ها به صورت جسم صلب و ورق به صورت یک ماده کشسان-مومسان همسانگرد با خاصیت پلاستیک خطی مدلسازی شده و ضریب اصطکاک بین ورق و تمامی سطوح که با ورق در تماس اند برابر فرض شده است. به منظور صحه سنجی، مقایسه ای بین داده های شبیه سازی با نتایج تجربی انجام شده است. برای به دست آوردن معادله ای جهت پیش بینی دقیق مقادیر شعاع خمکاری پس از بازگشت فنری با استفاده از نرم افزار اس. پی. اس. اس. به تحلیل رگرسیونی مقادیر شعاع پس از بازگشت فنری که از شبیه سازی اجزای محدود به دست آمده اند، پرداخته شده است. سپس اثر عوامل موثر بر شعاع خم و میزان بازگشت فنری مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که با روش ارائه شده در این مقاله می توان پیش بینی دقیقی از اثر تغییرات پارامترهای خمکاری غلتکی بر نسبت بازگشت فنری داشت. در ادامه از این تکنیک برای تولید پوسته هایی با دو انحنای متفاوت استفاده شده است؛ زیرا خم هایی با انحنای متفاوت با جابه جایی موقعیت مکانی غلتک جانبی قابل تولید بوده و با دقت ابعادی بالاتری می تواند جایگزین بسیار مناسبی برای خمکاری درون قالب یا شکل دهی کشایی ورق در تولید پوسته بال و بدنه هواپیما باشد.

در این مقاله به بررسی تحلیلی جذب انرژی و آسیب لایه لایه شدگی در صفحات نازک کامپوزیتی تقویت شده با نانوذرات تحت برخورد با سرعت بالا پرداخته شده است. مناطق مختلفی طی فرایند برخورد در صفحات نانوکامپوزیت در نظر گرفته شده که عبارت اند از ناحیه شکست، ناحیه تغییر شکل غیرخطی، ناحیه بدون تغییر شکل و ناحیه لایه لایه شدن. خواص مکانیکی مانند مدول کششی، کرنش شکست، مدول برشی، چقرمگی شکست و نیز مشخصات هندسی پرتابه و هدف به عنوان ورودی به مدل تحلیلی داده شده است. در ادامه، به کمک روابط تحلیلی و داده های ورودی خیز، کرنش ها و تنش های اطراف محل برخورد در هدف به دست آمده است. همچنین میزان انرژی های جذب شده در حالت های مختلف شکست و تغییرات انرژی جنبشی پرتابه و هدف در بازه های زمانی کوچک، شعاع ناحیه آسیب و انرژی لایه لایه شدگی و سرعت خروجی پرتابه تخمین زده شده است. در نهایت نتایج حاصل از مدل تحلیلی با نتایج تجربی برخورد با سرعت بالا روی صفحات نانوکامپوزیت مقایسه و تطابق خوبی مشاهده شده است. در انتها با توجه به نتایج به دست آمده اثر نانوذرات در بهبود خواص مکانیکی مواد کامپوزیت و بررسی مودهای مختلف شکست مورد بحث قرار گرفته است.

همراه با توسعه فناوری، سیستم های پیچیده مهندسی به مرور جایگزین سیستم های سنتی شده اند. از ویژگی های اصلی این سیستم ها می توان به انجام عملیات در شرایط محیطی متنوع و ناشناخته اشاره کرد. مخاطرات موجود در محیط های ناشناخته ارزش فراهم شده توسط سیستم های پیچیده مهندسی برای ذینفعان را به طور قابل توجهی تحت تاثیر قرار می دهد، لذا توانمند سازی آنها برای عملیات در شرایط عدم قطعیت امری اجتناب ناپذیر است. در این مقاله اصول و قوانینی برای طراحی سیستم های پیچیده مهندسی ارائه شده است که با به کارگیری آنها می توان به توسعه سیستم هایی زیست پذیر در رویارویی با مخاطرات در شرایط ناشناخته پرداخت. همچنین به منظور اندازه گیری میزان زیست پذیری سیستم های پیچیده مهندسی یک مدل هفت مرحله ای ارائه شده است که از ویژگی های کلیدی و متمایزکننده آن می توان به توصیف عدم قطعیت در محیط عملیاتی، تحلیل چگونگی تاثیر عدم قطعیت بر مشخصات کارکردی و فیزیکی محصول و نهایتا مشخص نمودن قسمت هایی از ساختار سیستم که در شرایط عدم قطعیت بیشتر تحت تاثیر قرار می گیرند اشاره نمود. کاربردی بودن مفاهیم و مدل ارائه شده با استفاده از یک مثال موردی در خصوص یک سامانه سنجش از دور راداری نشان داده و نتایج آن تحلیل شده است.

هدایت تابعی روش مناسبی برای هدایت موشک های سوخت جامد و بدون خاموشی اجباری است. در این مقاله روش جدیدی بر مبنای هدایت تابعی برای موشکی با سوخت جامد، کنترل ائرودینامیکی و بدون خاموشی اجباری معرفی و با روش هدایت تابعی مقایسه شده است. در روش جدید، بعد از رسیدن موشک به شتاب حداکثر، زاویه بردار سرعت موشک به منظور جبران خطاهای فاز فعال به گونه ای اصلاح می شود که اصابت به هدف تضمین شود. بدین منظور قبل از پرتاب، اطلاعات مربوط به زمان، همراه با بردارهای موقعیت و سرعت های نامی در جدولی ذخیره می شوند. در این روش، به منظور محاسبه اختلاف مقادیر نامی و اغتشاشی، از مفاهیم جدیدی استفاده شده است که طبق آنها مقادیر ذخیره شده نامی به صورت اصلاح شده پس از شلیک مورد استفاده قرار می گیرند. روش هدایت با به کارگیری مشتقات جزئی مرتبه اول و دوم و پیاده سازی اشباع فرمان هدایت شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی در پرواز اغتشاشی با روش هدایت تابعی موجود مورد مقایسه قرار گرفته است. همچنین صحه گذاری الگوریتم هدایتی در حضور انواع اغتشاشات پروازی انجام شده است. در نتیجه شبیه سازی و مقایسه خروجی های روش هدایت تابعی جدید با روش قدیمی، مزایای روش جدید نسبت به روش قدیمی تشریح شده است.

محاسبه نرخ تغییرات یا به عبارتی مشتق گیری از سیگنال های دیجیتال همواره از مهم ترین چالش های موجود در زمینه پردازش سیگنال های دیجیتال بوده است. این در حالی است که در کاربردهای مختلف به ناچار باید به مشتق گیری از سیگنال های دیجیتال پرداخت. در بسیاری از کاربردها استفاده از روش های مرسوم مشتق گیری ناکارآمد است و منجر به افزایش شدید خطا و نویز تا حدود چند ده برابر می شوند. در این مقاله محاسبه سرعت از روی داده های همراه با نویز و گسسته در متغیر حالت مکان با روش های مختلف از لحاظ تئوری و عملی بررسی و مقایسه و در ادامه بهترین روش محاسبه نرخ تغییرات (مشتق گیری) برای کاربرد مذکور استخراج شده است. با بررسی های انجام شده ملاحظه می شود که روش فیلتر کالمن مناسب ترین عملکرد را در کمینه کردن مجموع مربعات خطا برای کاربرد محاسبه مشتق از داده های جی. پی. اس. دارد و به خوبی با فیلتر مناسب داده ها آثار نویز و خطا را از بین می برد. استفاده از روش فیلتر کالمن دارای حالت گذرای مناسب نیست. این مشکل با اصلاح روش و به کارگیری فیلتر کالمن تطبیقی با وزن دهی مناسب به داده های عملکرد حالت گذرا را نیز تا حد خوبی بهبود داده است. نتایج حاصل از اعمال الگوریتم های مورد بحث روی داده های واقعی جی. پی. اس. برای استخراج بردار سرعت لحظه ای گزارش شده است.

در این مقاله عملکرد کانال ارتباطی بین ایستگاه زمینی و یک پهپاد ارتفاع بلند چندآنتنه، با در نظر گرفتن شرایط جوی، تحلیل و بررسی شده است. در این سیستم با جانمایی بهینه آرایه آنتن های فرستنده و گیرنده، تعامد بین زیرکانال ها برقرار شده که نتیجه آن دستیابی به کانال مرتبه کامل و بیشینه شدن ظرفیت است. در این مقاله، با انتخاب یک مدل کانال مناسب (آماری-هندسی) و درنظر گرفتن پارامترهای پروازی پهپاد، در شرایط هوای صاف و کانال دید مستقیم، ظرفیت بهینه کانال، تحلیل ریاضی و شبیه سازی شده است. همچنین اثر ریزش باران، به عنوان یکی از مهمترین عوامل شرایط جوی بر کیفیت کانال و تغییرات ظرفیت کانال در پهپادهای ارتفاع بلند، با تحلیل ظرفیت قطع شبیه سازی شده است. در ادامه برای کانال دید غیرمستقیم، مشخصات آماری (PDF، CDF) سیگنال به نویز دریافتی و متوسط احتمال خطای سمبول برای مدولاسیون MPSK، تحلیل و شبیه سازی شده است. در نهایت نتایج شبیه سازی با حالات تحلیلی مقایسه شده تا صحت نتایج تئوری به دست آمده مشخص شود.

هدف اصلی این مقاله، طراحی یک مدل عیب یاب بر مبنای الگوریتم شبکه عصبی هوشمند به همراه شبیه سازی دینامیکی موتور بر پایه تحلیل های ریاضی برای یک موتور سوخت مایع سیکل باز است. عیب به دو شکل بروز پدیده کاویتاسیون در پمپ ها و وقوع گرفتگی در مسیرهای متفاوت موتور شبیه سازی شده است. در این پژوهش، به کارگیری شبکه عصبی چندلایه "پیشخور" با ورودی هایی که از کمیت های خروجی موتور سوخت مایع معیوب به دست آمده، به عنوان راهکار شناسایی عیوب در سامانه پیشران معرفی می شود. به دلیل حجم بالای داده های مورد نیاز از موتور معیوب برای آموزش شبکه و هزینه بسیار زیاد انجام تست های گرم، به دست آوردن داده های آموزش شبکه از تست های واقعی غیرممکن است. بنابراین شبیه سازی دینامیکی موتور بر پایه معادلات ریاضی حاکم بر سیال درون موتور انجام شده است تا بتوان جایگزینی کم هزینه و پرسرعت برای تولید داده های آموزش شبکه در اختیار گرفت. البته نتایج این مدل شبیه ساز دینامیکی موتور با نتایج تست گرم اعتبارسنجی می شود. در این طرح درصد تغییر فشار خروجی زیرسامانه ها و دور توربین نسبت به حالت کارکرد صحیح موتور، به عنوان بهترین داده های ورودی برای تشخیص عیب در نظر گرفته شده است. ارزیابی شبکه عصبی با داده های تست، دقت بسیار زیاد شبکه را در تشخیص محل عیب و میزان آن مشخص می کند. در نهایت روش عیب یابی مورد نظر، به وسیله داده های آزمایشگاهی یک موتور سوخت مایع اعتبارسنجی شده است.

بالک در یک پرنده وظیفه پایداری و کنترل را برعهده دارد که ممکن است به صورت مسطح یا مشبک باشد. بالک مشبک از صفحات متقاطعی که در یک قاب قرار گرفته تشکیل شده و برخلاف بالک های مسطح، عمود بر مسیر جریان قرار می گیرد. در رژیم جریان مافوق صوت، به دلیل گشتاور لولای بالای بالک مسطح، به تازگی بیشتر توجه طراحان به سمت بالک مشبک رفته است. به دلیل کوچک بودن طول وتر بالک مشبک نسبت به مسطح، ضریب دینامیکی رول پایینی دارد که در پایداری چرخشی پرنده مهم است. بنابراین طراحی بالک مشبک با نیروی محوری پایین و ضریب دینامیکی رول بالا مهم است. در این مقاله با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی تاثیر زاویه عقبگرد بالک مشبک بر ضرایب استاتیکی و دینامیکی رول در رژیم جریان مافوق صوت بررسی شده است. ابتدا شبیه سازی دو هندسه، که نتایج آزمایشگاهی برای آنها موجود بود، انجام و شبکه بهینه و مدل آشفتگی مناسب انتخاب شده است. شبیه سازی برای استخراج ضرایب استاتیکی به صورت پایا و برای ضریب دینامیکی به صورت ناپایا انجام شده است. نمودارهای مربوط به ضریب نیروی محوری، شیب ضریب نیروی عمودی و ضریب دینامیکی رول به ازای زوایای عقبگرد مختلف در ماخ های پروازی 1/1، 1/5 و 2 آورده شده است. نتایج نشان می دهد که تاثیر زاویه عقبگرد بالک وابسته به عدد ماخ پروازی است. در ماخ پروازی پایین زاویه عقبگرد، عملکرد بالک را بهبود می بخشد، اما در عدد ماخ بالا سبب تضعیف عملکرد ائرودینامیکی بالک می شود.

اولین راه کار برای افزایش بهره وری وسائل فضایی کاهش وزن آن است که سبب افزایش سرعت و محدوده پروازی می شود. با توجه به اینکه بدنه این وسائل محدوده دمایی خاصی را تحمل می کند استفاده از سیستم های حفاظت حرارتی، که برای افزایش وزن سازه در شرایط بهینه طراحی شده اند، ضروری است. در این مقاله، عایق حرارتی با چاه حرارتی به عنوان شرط مرزی بدنه در نظر گرفته شده است تا بتوان دمای بدنه را کاهش داد. برای این منظور معادلات هدایت حرارتی گذرا در سیستم مختصات منحنی الخط نوشته شده و برای انواع هندسه وسائل فضایی متقارن محوری توسعه داده شده است. جنس عایق فناشونده، گرافیت فرض شده و از آثار لایه پیرولیز صرف نظر شده است. معادلات با استفاده از روش اختلاف محدود گسسته و دستگاه معادلات حاکم با استفاده از روش ضمنی با جهت متغیر حل شده است. سپس تاثیر چاه حرارتی با ضخامت مختلف بر دمای بدنه بررسی شده است. نتایج حل عددی با نتایج حل دقیق مقایسه و مشاهده می شود اختلاف آنها در تمام زمان ها کمتر از 2 درصد است. برای کاهش دمای بدنه از مفهوم چاه حرارتی استفاده شده و نتایج نشان می دهد که چاه حرارتی 10 تا 24 درصد از دمای بدنه (بسته به ضخامت چاه حرارتی) کاهش می دهد.