بررسی اثر نسبت مخروطی بزرگ‌تر از یک روی ضرایب آیرودینامیکی ریزپهپادها با الگوگیری از بال حشرات

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، مهندسی هوافضا، دانشگاه فردوسی مشهد

2 دانشیار، مهندسی هوافضا، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

در این تحقیق یک روش عددی بر مبنای جریان حلقوی برای تحلیل آیرودینامیکی برای تحلیل آیرودینامیکی پیکربندی‌های مختلف هواپیما از جمله پهپادها و ریزپهپادها توسعه داده شده است. در تحقیق حاضر، ابتدا نتایج حاصل از این روش با نتایج تجربی صحه گذاری شده است و سپس اثر نسبت مخروطی در بازه‌ی 0،3 تا 3 روی مشخصه‌های آیرودینامیکی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که به طور کلی افزایش نسبت مخروطی چه در محدوده‌ی صفر تا یک و چه بزرگ‌تر از یک موجب افزایش ضریب برآ می‌شود. همچنین نتایج نشان می‌دهد که پیکربندی‌های با نسبت‌ مخروطی متفاوت از یک دارای گشتاور خمشی بزرگ‌تری از نسبت مخروطی یک هستند. در این تحقیق همچنین مکانیزمی برای ایجاد نسبت‌های مخروطی مختلف مورد بحث قرار گرفته است. در انتها با الگوگیری از بال حشرات (سنجاقک) طرحی برای بال ریزپهپادها ارائه شده و ضرایب آیرودینامیکی آن با پیکربندی‌های قبلی مقایسه گردیده است. نتایج مربوطه نشان می‌‎دهد که مشخصه‌های ایرودینامیکی نسبت به پیکربندی‌های قبلی بهبود یافته است. در پیکربندی سنجاقک شیب منحنی ضریب گشتاور خمشی بر حسب ضریب افزایش یافته است و این نشان دهنده‌ی افزایش پایداری طولی ریزپهپاد است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Lin SH, Hsiao FY, Chen CL (2010) Trajectory control of flapping-wing MAV Using vision-based navigation. In American Control Conference, AACC, IEEE, 2010.
[2] Sanders B, Crowe R, Garcia E (2004) Defense advanced research projects agency smart materials and structures demonstration program overview. J Intel Mat Syst Str 15(1): 227-233.
[3] Patel SC, Majji M, Koh BS, Junkins JL, Rediniotisx O (2005) Morphing wing: A demonstration of aero servo elastic distributed sensing and control. Tec. report, Texas Institute.
[4] Sun D, Wu H, Lam CM, Zhu R (2006) Development of a small air vehicle based on aerodynamic model analysis in the tunnel tests. Mechatronics 16(1): 41-49.
[5] Pawlowski KJ, Belvin HL, Raney DL, Su J, Harrison JS, Siochi EJ (2003) Electrospinning of a micro air vehicle wing skin. Polymer 44(4): 1309-1314.
[6] Wakayama S, Kroo I (1995) Subsonic wing planform design using multidisciplinary optimization. J Aircraft 32(4): 746-753.
[7] Shields M, Mohseni K (2012) Effects of sideslip on the aerodynamics of low-aspect-ratio low-reynolds-number wings. AIAA50(1): 85-99.
[8] Boschetti PJ (2008) Increasing the Lift–drag ratio of an unmanned aerial vehicle using local twist. J Aircraft 45(1): 10-15.
[9] Richard E, Wiggins W (1952) Wind-tunnel investigation of the aerodynamic characteristics in pitch of wing-fuselage combinations at high subsonic speeds. Tec Note, NACA, RM L52A29.
[10] دستورانی هـ، جوارشکیان م‌ح (1391) بررسی ایرودینامیکی جریان پتانسیل روی هواپیماهای بال و بدنه یکپارچه و مقایسه آن با هواپیماهای معمولی رایج. اولین کنفرانس ایرودینامیک و هیدرودینامیک، تهران.
[11] دستورانی هـ، جوارشکیان م‌ح (1391) بررسی جریان غیر لزج حول بال‌های قابل انعطاف (اثر پیچش روی مشخصه‌های آیرودینامیکی). اولین کنفرانس ایرودینامیک و هیدرودینامیک، تهران.
[12] دستورانی هـ، جوارشکیان م‌ح (1392) بررسی تاثیر وجود، موقعیت و ارتفاع قرارگیری بالک جلو روی ضرایب آیرودینامیکی هواپیما. مجله مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 3(3): 67-81.
[13] Weissinger J (1947) The Lift distribution of swept-back wings. NACA TM-1120.
[14] Glauert H (1948) The elements of aerofoil and airscrew theory. 2ed edn. Cambridge, England.
[15] Robinson A, Laurmann JA (1956) Wing theory. 3rd edn. Cambridge, England.
[16] Rubbert PE (1964) Theoretical characteristics of arbitrary wings by a non-planar vortex lattice method. Doc. No. D6-9244, Boeing Co.
[17] دستورانی هـ (1391) بررسی جریان پتانسیل روی پهپادها و ریزپهپادها با پیکربندی‌های عملیاتی. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه فردوسی مشهد.
[18] Lamar J (2012) A career in vortices and edge forces. Aeronaut J 116(1176): 101-152.
[19] Wisnoe W, Nasir REM, Kuntjoro W, Mamat AMI (2009) Wind tunnel experiments and CFD analysis of Blended WingBody (BWB) Unmanned aerial vehicle. 13th International Conference on Aerospace Sciences & Aviation Technology, ASAT- 13.