مکانیک هوا فضا
سال:1399 | دوره:16 | شماره:1 (پیاپی 59) |تعداد مقالات:8

در این مقاله، ارتعاشات آزاد و اجباری تیر چرخان از جنس FGM با لایه پیزوالکتریک با شرایط مرزی یکسرگیردار و بر اساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول مورد بررسی قرار گرفته است. با محاسبه انرژی های جنبشی و پتانسیل سازه و به کار بردن روش ریلی-ریتز و به کمک سری های چبیشف، فرکانس های طبیعی محاسبه شده است. نتایج نشان داده است که با حضور سرعت زاویه ای و یا اضافه شدن یک لایه پیزوالکتریک فرکانس طبیعی تیر افزایش می یابد. همچنین ملاحظه شد که ازدیاد ولتاژ اعمالی به لایه پیزوالکتریک و نیز افزایش شعاع هاب باعث افزایش فرکانس طبیعی گردیده است. از طرف دیگر پاسخ دینامیکی تیر در اثر شرایط اولیه جابجایی و سرعت بررسی شده است. نتایج حاصل تطابق خوبی با نتایج حاصل از مرجع معتبر و نرم افزار Abaqus داشته است. در بخش ارتعاش اجباری اثر نیروهای هارمونیک، پله ای و شبه ضربه روی خیز تیر بررسی شده است. نتایج نشان داده است که با افزایش سرعت زاویه ای تیر و همچنین افزایش ولتاژ لایه پیزوالکتریک، دامنه ارتعاشات تیر FGM با لایه پیزوالکتریک کاهش می-یابد.

در این پژوهش، با استفاده از تلفیق خروجی مغناطیس سنج ها و ژیروسکوپ های ارزان قیمت میکرو الکترومکانیکی، وضعیت پرتابه های با سرعت بالا با استفاده از فیلتر ذره ای ترکیب شده با الگوریتم بهینه سازی انبوه ذرات تخمین زده می شود. در سرعت های بالا ژیروسکوپ های ارزان قیمت سامانه های میکرو الکترومکانیکی دارای خطای زیادی هستند و مغناطیس سنج ها نیز به دلیل وجود میدان های مغناطیسی غیر از زمین دقت پایینی دارند. برای حل این مشکلات، تلفیق اطلاعات این دو حسگر برای تخمین وضعیت پیشنهاد می شود. به دلیل غیرخطی بودن معادلات دینامیکی و مشاهده باید از تخمین گر غیرخطی استفاده شود. فیلتر کالمن توسعه یافته با صرف نظر نمودن از جملات مرتبه بالای بسط تیلور خطایی را وارد محاسبات می نماید که این خطا در سامانه های غیرخطی سریع قابل صرف نظر نیست. فیلتر ذره ای برخلاف فیلتر کالمن، برای سامانه های غیرخطی نتایج خوبی دارد. بزرگترین ضعف این فیلتر، بار محاسباتی بالای آن است که باعث محدودیت کاربردش گشته است. برای کاهش مدت زمان انجام محاسبات فیلتر ذره ای از الگوریتم ترکیب شده فیلتر ذره ای با الگوریتم بهینه سازی انبوه ذرات استفاده شده است. نتایج شبیه سازی با استفاده از 100 نمونه آزمایش مورد بررسی قرار گرفته است که نشان دهنده عملکرد مطلوب این الگوریتم در مسئله تلفیق اطلاعات ژیروسکوپ و مغناطیس سنج در تخمین زوایا است.

در این مقاله به طراحی قانون هدایت ناوبری مبتنی بر کنترل مود لغزشی با استفاده از الگوریتم جستجوی هارمونی برای ردیابی هدف دارای مانور در فضای سه بعدی پرداخته شده است. علی رغم کارایی بالای قوانین هدایت کلاسیک در ردیابی هدف بدون مانور، برای مواردی که نامعینی و اغتشاش، غیرخطی بودن فرایند دینامیکی و مانور هدف وجود داشت، نیاز به قانون هدایت ناوبری مقاوم احساس گردید. از همین رو از روش کنترل مود لغزشی به عنوان کنترل کننده ای مقاوم برای طراحی قانون هدایت موشک در فضای سه بعدی استفاده شده است. با کمینه سازی تابع برازش چند هدفه مجموع وزنی فاصله نسبی میان موشک و هدف و زاویه یاو خط دید توسط الگوریتم جستجوی هارمونی، پارامترهای مود لغزشی به طور بهینه تعیین شده اند. به منظور نشان دادن کارایی و توانایی روش پیشنهادی، نتایج به دست آمده با برخی روش های هدایت و ناوبری از قبیل هدایت ناوبری تناسبی (PNG) و هدایت ناوبری تناسبی الحاقی (APNG) مقایسه شده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده بهبود عملکرد و کارایی قانون هدایت مبتنی بر مود لغزشی تنظیم شده نسبت به این روش های طراحی قانون هدایت می باشد.

هدف این پژوهش شناسایی فشار نوسانی در یک موتور سوخت جامد در مقیاس واقعی می باشد. به این منظور ابتدا اندازه گیری فشار نوسانی در یک موتور سوخت جامد در ابعاد آزمایشگاهی انجام شده و دستگاه داده برداری در این موتور آزمایش شده است. اهمیت نوسانات فشار به جهت تولید ارتعاشات در سازه موتور و محموله می باشد. بسامد نوسانات فشار در یک موتور سوخت جامد حول بسامد مد صوتی تغییر می کند و بسامد مد صوتی نیز با طول محفظه موتور سوخت جامد رابطه عکس دارد. بنابراین، در موتورهای طول کوتاه، این بسامدِ نوسانات شدیدتر خواهد بود. به عبارت دیگر می توان از یک دستگاه اندازه گیری فشار نوسانی در یک موتور سوخت جامد کوچک و مقیاس شده، با اطمینان بیشتری در یک موتور با ابعاد واقعی و بزرگ استفاده نمود. در این پژوهش از یک حسگر فشار پیزوالکتریک و دستگاه داده برداری با نرخ داده برداری بالا استفاده شده است. نوسانات فشار در این موتور حول بسامد 10 kHz شدید می شود که نشان دهنده تطبیق بسامد مد صوتی و تولید گردابه است و با آنچه که با استفاده از روابط تحلیلی موجود محاسبه شده، تطابق قابل ملاحظه ای دارد. در انتها با استفاده از تحلیل بسامد سیگنال نوسانی، عملیات های مورد نیاز روی آن انجام شده است.

رانش گرهای تک پیشرانه با توجه به سادگی ساختمان و قابلیت اطمینان بالایی که دارند، به طور گسترده در ماهواره ها مورد استفاده قرار می گیرند. یک رانشگر تک پیشرانه از سه بخش انژکتور، محفظه تجزیه و نازل تشکیل شده است. پیشرانه از طریق انژکتور روی بستر کاتالیستی متشکل از ذرات کاتالیست پاشیده شده و بلافاصله تجزیه می شود. گاز ناشی از تجزیه پیشرانه در نازل شتاب گرفته و نیروی پیشران تولید می کند. در این تحقیق، یک رانشگر تک پیشرانه هیدرازینی با بستر کاتالیستی از جنس فلز فعال ایریدیم به صورت عددی تحلیل می شود. معادلات حاکم بر انتقال جرم و حرارت داخل بستر کاتالیستی به صورت یک بعدی مدل سازی می شوند. لازم به ذکر است که به دلیل عدم وجود تعادل شیمیایی و ترمودینامیکی بین دو فاز، معادلات انتقال جرم و حرارت جداگانه ای مطابق تحقیق شنکار و همکارانش برای فازهای جامد و گاز نوشته شده است. همچنین، برای محاسبه نیروی پیشران و ضربه ویژه مجموعه رانشگر، نازل همگرا-واگرا به صورت صفربعدی تحلیل می شود. با استفاده از این روش، تاثیر قطر ذرات بستر کاتالیستی و طول محفظه تجزیه به عنوان دو فاکتور مهم روی عملکرد یک رانشگر نمونه بررسی می شود. نتایج حاصل نشان می دهند که با کاهش قطر ذرات تشکیل دهنده بستر کاتالیستی، طول بهینه محفظه تجزیه کاهش یافته و ضربه ویژه بیشینه تا حدودی افزایش می یابد.

مدل سازی یک بعدی موتورهای پیستونی هوایی، یکی از روش های مطالعه رفتار و عملکرد آنها در شرایط محیطی مختلف می باشد. در این تحقیق به موضوع مدل سازی یک بعدی موتور روتکس 914 به عنوان یک موتور توربوشارژدار بنزینی هوایی و نیز پیش بینی رفتار آن در ارتفاعات مختلف پرداخته می شود. برای این منظور مدل یک بعدی کلیه اجزاء موتور همچون؛ فیلتر هوا، کاربراتور، منیفولد هوا، سوپاپ های ورودی و خروجی، سیلندر و پیستون، میل لنگ، منیفولد دود و توربوشارژر در نرم افزار GT-Power ایجاد می شود. سپس با اعتبارسنجی مدل با داده های ارائه شده توسط شرکت سازنده و حصول اطمینان از دقت مناسب مدل، به مطالعه پارامترهای عملکردی مهم موتور و خطوط عملکردی توربوشارژر تا ارتفاع 30 هزارپایی از جنبه های مختلف پروازی پرداخته می-شود. با مطالعه انجام شده مشاهده شد که تا ارتفاع 18 هزارپایی، توربوشارژر مانع از افت شدید پارامترهای عملکردی موتور می شود و از آن به بعد به دلیل رسیدن کمپرسور به ناحیه سرعت بیشینه، شارژ هوای مورد نیاز و جلوگیری از افت عملکرد شدید موتور امکان پذیر نیست. همچنین با مطالعه اثر تغییرات دمای محیط بر عملکرد موتور مشاهده شد که افزایش 40 درجه ای دمای محیط، سبب افت 10 درصدی توان ترمزی و در نتیجه آن افت عملکرد پرنده در هنگام اوج گیری خواهد شد. تاثیرگذاری تغییرات دمای محیط و ارتفاع بر عملکرد موتور، متفاوت است به صورتی که تا رسیدن موتور به ناحیه سرعت بیشینه کمپرسور، اثر گذاری تغییرات دمای محیط محسوس تر بوده و پس از آن، فاکتور ارتفاع مهمتر از دمای محیط خواهد بود.

ربات پایه متحرک چرخ دار با رانش تفاضلی، متشکل از دو چرخ فعال مستقل و یک چرخ کروی غیرفعال است. این ربات با فرض غلتش خالص چرخ ها و عدم لغزش، سامانه ی غیرخطی و مقید به قیود غیرهولونومیک است. همچنین این سامانه در دسته سامانه های با کمبود عملگر قرار می گیرد. تعقیب مسیر های حرکت زمانی، یکی از دشوارترین مسائل در حوزه ربات های چرخ دار است که در این مقاله به آن می پردازیم. در این راستا، ابتدا مدل سینماتیکی سامانه بیان می شود که در آن سرعت خطی و سرعت زاویه ای ربات، ورودی های سامانه در نظر گرفته می شوند. پس از تعیین مسیر مرجعی قابل حصول، برای اولین بار کنترل کننده پسگامی در دو مرحله طراحی شده است که پایداری تمام متغیرهای حالت سامانه را به صورت سراسری تضمین می کند. پس از آن کنترل کننده مد لغزشی برای حل مسئله تعقیب مسیرهای حرکت زمانی بر مبنای کنترل ورودی-خروجی طراحی شده است. پایداری این کنترل کننده نیز به صورت سراسری اثبات می شود. سپس به منظور ارزیابی و اعتبارسنجی کنترل کننده های پیشنهادی، مقایسه ای با کنترل کننده خطی سازی پسخور، که روشی قدرتمند است، صورت گرفته است. در پایان صحت و قوام کنترل کننده های طراحی شده نسبت به اغتشاش با شبیه سازی در نرم افزار متلب تصدیق می شود.

در این مقاله به بررسی یک نوع لوله شوک بدون دیافراگم که مجهز به شیری با طراحی ابتکاری و جدید می باشد، پرداخته شده است. این لوله شوک قادر است، موج شوک مسطح در دریون خود که نسبت طول به قطر آن 6/41 می باشد، تولید کند. لوله شوک های دیافراگمی دارای نقاط قوتی مانند ساخت آسان و پارگی آنی آن می باشد. اما با این وجود، محدودیت های این لوله شوک ها دلیل طراحی لوله شوک های بدون دیافراگم می باشد. مهمترین این محدودیت ها: 1-عدم قابلیت تکرار تولید موج شوک بدون باز کردن لوله. 2-عدم قابلیت تنظیم نسبت فشار در یک بازه مشخص 3-عدم امکام خودکار کردن لوله شوک؛ می باشد. در شیرهای جایگزین به جای دیافراگم، مهمترین فاکتور، سرعت باز شدن شیر می باشد. که در ایجاد و یکنواختی موج شوک تشکیل شده در دریون تاثیر مستقیم دارد. در این مقاله یک مکانیزم ابداعی برای رسیدن به سرعت بالای شیر، پیشنهاد شده است که زمان باز شدن 8ms می باشد. این شیر خودکار دو قابلیت منحصربه فرد دارد: اول این که درایور و درایون هم راستا بوده و اغتشاش ناشی از تغییر مسیر یا چرخش گاز را نداریم که این به بهینه شدن لوله شوک کمک می کند و دوم این که این شیر از مرکز لوله به سمت گوشه ها مانند دیافراگم دوربین باز می شود و این بهترین حالت برای باز شدن شیر و یکنواختی موج حاصل می باشد. این مقاله نحوه عملکرد یک شیر پرسرعت با عملگر پنوماتیکی را توضیح داده و به مقایسه داده های تجربی و تئوری آن پرداخته است.