baten kaitos
کاربر نگاه دانلود
انعطاف پذیری سازه هواپیما باعث بروز مسایل و مشکلات متعددی می گردد که این مشکلات بعضاً می توانند سلامت و ایمنی پرواز هواپیما را به مخاطره اندازند. در برخی موارد نیز اگرچه اثرات انعطاف پذیری سازه مخاطره آمیز نمی باشد، اما بروز مشکلاتی مانند کاهش خوشدستی هواپیما و یا عدم دقت اتوپایلوت را سبب می گردد.
مشکلات و مسایل متعددی که درپرواز هواپیما به دلیل انعطاف پذیری سازه روی می دهد به اختصار معرفی می گردد. این مسایل عبارتند از:
• فلاتر
• اثر معکوس ايلران
• کاهش توان الویتور
• خستگی سازه ای
• کاهش خوشدستی هواپیما
• طراحی اتوپایلوت
مختصرى از هريك از حالت هاى فوق را بررسى خواهيم كرد.
فلاتر
پدیده فلاتر یکی از اولین مسایلی بود که باعث رشد و گسترش علم آیروالاستیسیته گردید. این پدیده هنگامی روی می دهد که فرکانس نیروهای آیرودینامیکی وارد بر بال هواپیما برابر با فرکانس طبیعی سازه بال گردیده و در نتیجه پدیده تشدید به وقوع بپیوندد. در واقع این پدیده براثر برهمکنش نیروهای آیرودینامیکی وارد بربال و ارتعاشات سازه روی می دهد. پدیده فلاتر به صورتی مجزا تحت عنوان آیروالاستیسیته بررسی می گردد و این موضوع خود سرفصل بسیاری از موضوعات و پروژه های گوناگون می باشد.
اثر معکوس ايلران
با حرکت ايلران به سمت پایین یک نیروی رو به بالا در بال ایجاد می گردد. اما از آنجاییکه نقطه اثر این نیرو در قسمت انتهایی مقطع بال و دور از محور الاستیک بال قرار دارد، این نیرو خود باعث ایجاد یک گشتاور پیچشی در بال هواپیما حول محور طولی بال شده و درنتیجه مقطع دچار پیچش گردیده و لبه حمله به سمت پایین متمایل می گردد. این مسئله باعث می گردد که زاویه حمله کاهش یافته و در نتیجه نیروی برا نیز کاهش یابد. حال چنانچه مقدار کاهش نیروی برای ناشی از کاهش زاویه حمله بیشتر از مقدار افزایش نیروی برای ناشی از حرکت ايلران باشد، درنتیجه نیروی برا درمجموع کاهش یافته و بال به جای حرکت به سمت بالا به سمت پایین حرکت می کند. این پدیده که براثر انعطاف پذیری بیش از حد سازه بال پدید می آید اثر معکوس ايلران نامیده می شود.
کاهش توان الویتور و رادر
این پدیده یکی از مهمترین پدیده های ناشی از انطاف پذیری سازه می باشد. در شکل زير بدنه هواپیما به صورت یک تیر یک سرگیردار مدل شده است.
چنانچه در قسمت انتهایی این تیر مشابه اثر الویتور بر بدنه هواپیما نیروی رو به بالاى Lh وارد گردد، درنتیجه تیر دچار خیزش شده و چنانچه ضریب الاستیک تیر برابر با k در نظر گرفته شود درنتیجه زاویه خیز انتهای تیر برابر با K*Lh خواهد بود. این بدان معنا است که وارد آمدن یک نیروی رو به بالا در قسمت انتهایی بدنه هواپیما باعث کاهش زاویه حمله دم افقی می گردد.
این پدیده در هواپیمای پی 38 ملقب با لایتنینگ منجر به بروز سوانحی گردید. این هواپیما دارای بدنه باریکی بوده و در اثر نیروی الویتور دچار خمش می گردد. مدلهای اولیه این هواپیما به دلیل انعطاف پذیری بیش از حد بدنه شان توانایی خروج از مانور شیرجه را دارا نبودند و این امر منجر به بروز سوانحی برای این جنگنده گردید. لذا طراحان و سازندگان این هواپیما ملزم به ایجاد تغییراتی در این هواپیما برای رفع این معضل گردیدند .
همچنین این پدیده در هواپیمای بویینگ 707 باعث کاهش قابل ملاحظه 50 درصدی توان الویتور می گردد. در شکل زير اثر خمش بدنه در کاهش Cm_alpha برای هواپیمای بویینگ 320-707 نشان داده شده است. مشابه این پدیده نیز در اثر بار وارد توسط رادر و دم عمودی ایجاد می گردد و به سبب خمش ایجاد شده توسط نیروی دم عمودی و رادر، زاویه سرش جانبی در ناحیه دم کاهش یافته و درنتیجه توان رادر کاهش می یابد.
همانطور که ملاحظه فرموديد خمش بدنه تاثیر قابل توجه در پایداری طولی و عرضی هواپیما داشته و این تغییر با افزایش سرعت بیشتر می گردد.
#خستگی_سازه_ای
خستگی سازه ای از مواردی است که همواره مخاطراتی را برای پرواز هواپیماها دربرداشته است. افزایش انعطاف پذیری سازه منجر به افزایش کرنش الاستیک گشته که این امر افزایش خستگی را به همراه دارد. لذا مدل سازی و شبیه سازی خستگی سازه هواپیما مستلزم شبیه سازی بارهای وارد بر سازه همراه با انعطاف پذیری سازه می باشد. در نتیجه توسعه روشهایی جهت یکپارچه سازی معادلات حرکت و ارتعاشی سازه اجتناب ناپذیر خواهد بود.
تغییر دینامیک و کنترل پذیری هواپیما
انعطاف پذیری سازه باعث تغییر در پاسخ دینامیکی هواپیما به فرامین و نیز باد می گردد. همچنین این امر اثرات نامطلوبی در کنترل پذیری هواپیما توسط خلبان، و خوشدستی آن به همراه دارد. انعطاف پذیری سازه از دیدگاه خلبانان امری نامطلوب تلقی می گردد. چراکه باعث کاهش دقت هدایت هواپیما شده و در مانورهایی که دقت بالا در هدایت هواپیما مورد نیاز است، کنترل و هدایت هواپیماهایی که سازه انعطاف پذیری دارند بسیار مشکل می گردد در شکل زير تغییرات سرعت زاویه ای پیچ، مربوط به هواپیمای بمب افکن B-1 نسبت به ورودی الویتور به میزان 1 درجه نشان داده شده است.
یکی از مانورهایی که به شدت متاثر از انعطاف پذیری سازه می باشد، فرود در باد جانبی می باشد. در این مانور خلبان به منظور خنثی نمودن اثر باد جانبی با زاویه بتا نسبت به باند تقرب می نماید.
همانطور که ملاحظه فرموديد خمش بدنه تاثیر قابل توجه در پایداری طولی و عرضی هواپیما داشته و این تغییر با افزایش سرعت بیشتر می گردد.
خستگی سازه ای
خستگی سازه ای از مواردی است که همواره مخاطراتی را برای پرواز هواپیماها دربرداشته است. افزایش انعطاف پذیری سازه منجر به افزایش کرنش الاستیک گشته که این امر افزایش خستگی را به همراه دارد. لذا مدل سازی و شبیه سازی خستگی سازه هواپیما مستلزم شبیه سازی بارهای وارد بر سازه همراه با انعطاف پذیری سازه می باشد. در نتیجه توسعه روشهایی جهت یکپارچه سازی معادلات حرکت و ارتعاشی سازه اجتناب ناپذیر خواهد بود.
مشکلات و مسایل متعددی که درپرواز هواپیما به دلیل انعطاف پذیری سازه روی می دهد به اختصار معرفی می گردد. این مسایل عبارتند از:
• فلاتر
• اثر معکوس ايلران
• کاهش توان الویتور
• خستگی سازه ای
• کاهش خوشدستی هواپیما
• طراحی اتوپایلوت
مختصرى از هريك از حالت هاى فوق را بررسى خواهيم كرد.
فلاتر
پدیده فلاتر یکی از اولین مسایلی بود که باعث رشد و گسترش علم آیروالاستیسیته گردید. این پدیده هنگامی روی می دهد که فرکانس نیروهای آیرودینامیکی وارد بر بال هواپیما برابر با فرکانس طبیعی سازه بال گردیده و در نتیجه پدیده تشدید به وقوع بپیوندد. در واقع این پدیده براثر برهمکنش نیروهای آیرودینامیکی وارد بربال و ارتعاشات سازه روی می دهد. پدیده فلاتر به صورتی مجزا تحت عنوان آیروالاستیسیته بررسی می گردد و این موضوع خود سرفصل بسیاری از موضوعات و پروژه های گوناگون می باشد.
اثر معکوس ايلران
با حرکت ايلران به سمت پایین یک نیروی رو به بالا در بال ایجاد می گردد. اما از آنجاییکه نقطه اثر این نیرو در قسمت انتهایی مقطع بال و دور از محور الاستیک بال قرار دارد، این نیرو خود باعث ایجاد یک گشتاور پیچشی در بال هواپیما حول محور طولی بال شده و درنتیجه مقطع دچار پیچش گردیده و لبه حمله به سمت پایین متمایل می گردد. این مسئله باعث می گردد که زاویه حمله کاهش یافته و در نتیجه نیروی برا نیز کاهش یابد. حال چنانچه مقدار کاهش نیروی برای ناشی از کاهش زاویه حمله بیشتر از مقدار افزایش نیروی برای ناشی از حرکت ايلران باشد، درنتیجه نیروی برا درمجموع کاهش یافته و بال به جای حرکت به سمت بالا به سمت پایین حرکت می کند. این پدیده که براثر انعطاف پذیری بیش از حد سازه بال پدید می آید اثر معکوس ايلران نامیده می شود.
کاهش توان الویتور و رادر
این پدیده یکی از مهمترین پدیده های ناشی از انطاف پذیری سازه می باشد. در شکل زير بدنه هواپیما به صورت یک تیر یک سرگیردار مدل شده است.
چنانچه در قسمت انتهایی این تیر مشابه اثر الویتور بر بدنه هواپیما نیروی رو به بالاى Lh وارد گردد، درنتیجه تیر دچار خیزش شده و چنانچه ضریب الاستیک تیر برابر با k در نظر گرفته شود درنتیجه زاویه خیز انتهای تیر برابر با K*Lh خواهد بود. این بدان معنا است که وارد آمدن یک نیروی رو به بالا در قسمت انتهایی بدنه هواپیما باعث کاهش زاویه حمله دم افقی می گردد.
این پدیده در هواپیمای پی 38 ملقب با لایتنینگ منجر به بروز سوانحی گردید. این هواپیما دارای بدنه باریکی بوده و در اثر نیروی الویتور دچار خمش می گردد. مدلهای اولیه این هواپیما به دلیل انعطاف پذیری بیش از حد بدنه شان توانایی خروج از مانور شیرجه را دارا نبودند و این امر منجر به بروز سوانحی برای این جنگنده گردید. لذا طراحان و سازندگان این هواپیما ملزم به ایجاد تغییراتی در این هواپیما برای رفع این معضل گردیدند .
همچنین این پدیده در هواپیمای بویینگ 707 باعث کاهش قابل ملاحظه 50 درصدی توان الویتور می گردد. در شکل زير اثر خمش بدنه در کاهش Cm_alpha برای هواپیمای بویینگ 320-707 نشان داده شده است. مشابه این پدیده نیز در اثر بار وارد توسط رادر و دم عمودی ایجاد می گردد و به سبب خمش ایجاد شده توسط نیروی دم عمودی و رادر، زاویه سرش جانبی در ناحیه دم کاهش یافته و درنتیجه توان رادر کاهش می یابد.
همانطور که ملاحظه فرموديد خمش بدنه تاثیر قابل توجه در پایداری طولی و عرضی هواپیما داشته و این تغییر با افزایش سرعت بیشتر می گردد.
#خستگی_سازه_ای
خستگی سازه ای از مواردی است که همواره مخاطراتی را برای پرواز هواپیماها دربرداشته است. افزایش انعطاف پذیری سازه منجر به افزایش کرنش الاستیک گشته که این امر افزایش خستگی را به همراه دارد. لذا مدل سازی و شبیه سازی خستگی سازه هواپیما مستلزم شبیه سازی بارهای وارد بر سازه همراه با انعطاف پذیری سازه می باشد. در نتیجه توسعه روشهایی جهت یکپارچه سازی معادلات حرکت و ارتعاشی سازه اجتناب ناپذیر خواهد بود.
تغییر دینامیک و کنترل پذیری هواپیما
انعطاف پذیری سازه باعث تغییر در پاسخ دینامیکی هواپیما به فرامین و نیز باد می گردد. همچنین این امر اثرات نامطلوبی در کنترل پذیری هواپیما توسط خلبان، و خوشدستی آن به همراه دارد. انعطاف پذیری سازه از دیدگاه خلبانان امری نامطلوب تلقی می گردد. چراکه باعث کاهش دقت هدایت هواپیما شده و در مانورهایی که دقت بالا در هدایت هواپیما مورد نیاز است، کنترل و هدایت هواپیماهایی که سازه انعطاف پذیری دارند بسیار مشکل می گردد در شکل زير تغییرات سرعت زاویه ای پیچ، مربوط به هواپیمای بمب افکن B-1 نسبت به ورودی الویتور به میزان 1 درجه نشان داده شده است.
یکی از مانورهایی که به شدت متاثر از انعطاف پذیری سازه می باشد، فرود در باد جانبی می باشد. در این مانور خلبان به منظور خنثی نمودن اثر باد جانبی با زاویه بتا نسبت به باند تقرب می نماید.
همانطور که ملاحظه فرموديد خمش بدنه تاثیر قابل توجه در پایداری طولی و عرضی هواپیما داشته و این تغییر با افزایش سرعت بیشتر می گردد.
خستگی سازه ای
خستگی سازه ای از مواردی است که همواره مخاطراتی را برای پرواز هواپیماها دربرداشته است. افزایش انعطاف پذیری سازه منجر به افزایش کرنش الاستیک گشته که این امر افزایش خستگی را به همراه دارد. لذا مدل سازی و شبیه سازی خستگی سازه هواپیما مستلزم شبیه سازی بارهای وارد بر سازه همراه با انعطاف پذیری سازه می باشد. در نتیجه توسعه روشهایی جهت یکپارچه سازی معادلات حرکت و ارتعاشی سازه اجتناب ناپذیر خواهد بود.
