تحلیل غیرخطی آیروالاستیک یک بال دارای نسبت منظری بالا همراه با مخزن در جریان تراکم ناپذیر پایا

نوع مقاله: طرح پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد هوافضا، مرکز تحقیقات نهاب، دانشگاه جامع امام حسین (ع)

2 استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران

3 مربی، دانشگاه جامع امام حسین (ع)

چکیده

امروزه توسعه هواپیماهای بدون سرنشین با مشخصه های عملکردی خاص، از جمله پهپادهای با قابلیت پرواز در ارتفاع زیاد و مداومت پروازی طولانی بسیار مورد توجه قرار گرفته است.در این مقاله، تحلیل آیروالاستیک غیرخطی یک بال دارای نسبت منظری بالا همراه با مخزن متصل به نوک بال مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحلیل، مدل سازه با مدل آیرودینامیک درحالت پایا کوپل و مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات حرکت با استفاده از اصل همیلتون و معادلات لاگرانژ برای سه حالت "حرکت خمشی خارج صفحه"،"حرکت خمشی داخل صفحه" و "حرکت پیچشی" بدست آمده است. در ابتدا به بررسی تحلیل پایداری آیروالاستیک با استفاده از روش k پرداخته شده و سپس با در نظر گرفتن ترم های غیرخطی در معادلات با استفاده از روش رونگه کوتای مرتبه چهارم به بررسی نتایج حاصل از شبیه سازی و همچنین بررسی پدیده هایی نظیر نوسانات سیکل حدی، چند شاخگی پرداخته شده است. ترم های غیرخطی از نوع سازه و مخزن بوده و جریان آیرودینامیک در حالت خطی بررسی شده است. برای حل معادلات روش گلرکین مورد استفاده قرار گرفته و معادلات در حوزه زمان استخراج شده اند. مقایسه نتایج به دست آمده، حاکی از دقت قابل قبول مدل سازی و تحلیل انجام گرفته در این پژوهش می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] bisplinghoff RL, Ashley H (1962) Principles of aeroelasticity. John Wiley and sons, New York.

[2] Goland M (1945) The flutter of a uniform cantilever wing. Appl mech 12(4): A-197 - A-208.

[3] Gern FH, Librescu L (1998) Static and dynamic aeroelasticity of advanced aircraft wings carrying external stores. AIAA J 36(7): 1121-1129.

[4] Patil MJ, Hodges DH, Cesnik CES (1998) Nonlinear aeroelastic analysis of aircraft with high-aspect-ratio wings. in: Proceedings of the 39th Structures, Structural Dynamics, and Materials Conf,AIAA, Reston, VA, 1-13.

[5] Patil MJ, Hodges DH, Cesnik CES (1999) Nonlinear aeroelasticity and flight dynamics of high-altitude long-endurance aircraft. J Aircraft 38(1): 88-94.

[6] Qin Z (2001) Vibration and aeroelasticity of advanced aircraft wings modeled as thin-walled beams – dynamics , stability and control. Blacksburg: Virginia Polytechnic Institute and State University.

[7] Dawson KS, Maxwell DL, Air E, Base F (2005) Limit cycle oscillation flight test results for asymmetric store configurations. Journal of Aircraft 42(6): 1588-1595.

[8] Garcia JA (2005) Numerical investigation of nonlinear aeroelastic effects on flexible high-aspect-ratio wings. J Aircraft 42(4).

[9] Shams S, Lahidjani MHS, Haddadpour H (2008) Nonlinear aeroelastic response of slender wings based on Wagner function. Thin Wall Struct 46(11): 1192-1203.

[10] Arena A, Lacarbonara W, Marzocca P, Strutturale I (2011) Nonlinear aeroelastic behavior of   high-aspect ratio wings. 3-4.

[11] Hodges DH, Pierce GA (2002) Introduction to structural dynamics and aeroelasticity. 2nd edn. Cambridge University Press, New York.

[12] Schaub HAJ (2003) Analytical mechanics of space systems. AIAA Education Series, Reston, VA.

[13] Shokrollahi S, Gerami H, Bakhtiari-nejad F (2004) Flutter analysis of a low aspect ratio swept-back trapezoidal wing at low subsonic flow. JAST 3(2): 1-8.