بررسی تاثیر فلپ هوشمند در ایرفویل نمونه هواپیمای جنگنده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگاه هوافضا، تهران، ایران

2 دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری، تهران، ایران

چکیده

در تحقیق حاضر، بعد از معرفی مفهوم هوشمندسازی و بررسی مدل‌های گوناگون نحوه انجام آن، از تیر یک‌سر‌گیردار جهت هوشمندسازی با استفاده از نرم‌افزار متلب استفاده شده و کد هوشمند ساز بر روی ایرفویل موردنظر اعمال شده است. بعد از فرآیند مدل‌سازی، در هر دو حالت دوبعدی و سه‌بعدی، و در زوایای فلپ متفاوت(0 الی 10 درجه)، فرآیند شبکه‌بندی با استفاده از روش جبری H-grid در نرم‌افزار گمبیت انجام شد. جریان از نوع دائم، متلاطم، بی‌در رو، و تراکم‌ناپذیر فرض شده است و الگوریتم حل معادلات فشار مبنا انتخاب شده است. دلیل مطالعه سه‌بعدی در این تحقیق، ایجاد شرایط شبیه‌سازی دقیق‌تر و لحاظ نمودن اثرات سه‌بعدی می‌باشد. علاوه براین به دلیل نحوه خاص اتصال بال به بدنه در قسمت ریشه، مدل‌سازی بال به طور جداگانه، پیچیدگی‌های زیادی را تحمیل می‌کند. هم‌چنین مدل آشفتگی نیز k-ε در نظر گرفته شده است. در این تحقیق بررسی عملکرد فلپ هوشمند، در هر دو حالت نزدیک به زمین و شرایط آزاد صورت پذیرفته است. مقایسه نتایج و مشخصه‌های آیرودینامیکی بال با فلپ هوشمند و بال با فلپ معمولی در نرم‌افزار فلوئنت، نشان می‌دهد که ضریب برآ به صورت قابل ملاحظه‌ای(در حدود 16 درصد) افزایش یافته است، اما تغییرات ضریب پسا بسیار ناچیز می‌باشد که در نهایت منجر به بهبود چشم‌گیر نسبت ضریب برآ به پسا(L/D) شده است. هم‌چنین بررسی گرادیان‌های فشار و سرعت در مقاطع مختلف، نشان می‌دهند که فرآیند هوشمند سازی بسیار موفق بوده و در مقایسه با فلپ معمولی توزیع بهتری صورت پذیرفته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


  • Jian Sun, Leng Jinsong, Qinghua Guan, “Morphing aircraft based on smart materials and structures: A state of the art review”, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, page4-5, 2016.
  • Jonathan M.Weaver-Rosen, Pedro B. C. Leal, Darren J. Hart, Richard J. Malak Jr, “ Parametric optimization formorphing structures design: application tomorphing wings adapting to changing flight conditions ”, springer Structural and Multidisciplinary Optimization Journal, pages 2995–3007, july 2020.
  • John Valasek, “Morphing Aerospace Vehicles & Structures”, AIAA progress series, Page 250, 2012.
  • پویان قابضی، محمد گلزار، مهدی انصاری، " فناوری مورفینگ "، نشریه علمی ترویجی مهندسی مکانیک، سال بیستم، شماره 79، صفحات 4-6، 1390.
  • Poyan Ghabezi, Mohammad Golzar, “Corrugated Composites as Flexible Structures Theory and FEM Analysis”, 32th Riso International Symposium on Materials Science, September 2011.
  • Daochun Lia, Shiwei Zhaoa, Andrea Da Ronchb, Jinwu Xianga, Jernej Drofelnikb, Yongchao Lia, Lu Zhanga, Yining Wua, Markus Kintscherc, Hans Peter Monnerc, Anton Rudenkoc, Shijun Guod, Weilong Yine, Johannes Kirnf, Stefan Stormf, Roeland De Breuker, “A review of modelling and analysis of morphing wings”, Progress in Aerospace Sciences Journal, Volume 100(46-62), page3, September 2017.
  • Thill, I. Bond, K. Potter and P. Weaver, “Morphing skins”, The aeronautical journal, page, 23 2008.
  • Xiaolong He, Jichao Li, Charles A. Mader, Anil Yildirim, Joaquim R.R.A. Martins, “Robust aerodynamic shape optimization—From a circle to an airfoil”, Aerospace Science and Technology Journal, Volume 87, pages 48-61, April 2019.
  • David Burdette, Joaquim Martins, “Design of a transonic wing with an adaptive morphing trailing dge via aerostruct uraloptimization”, Aerospace Science and Technology Journal, Volume 41, page5, April 2018.
  • John P. Jasa, “Design and Trajectory Optimization of a Morphing Wing Aircraft”, Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference, January 2018.
  • ارسلان قجر، سید آرش سید شمس طالقانی، محمدرضا سلطانی، مهران مصدری، "مطالعه تجربی اثرات زمین بر روی مشخصه های آیرودینامیکی مدل هواپیمای بال مثلثی"، ماهنامه مهندسی مکانیک مدرس، سال هفدهم، شماره ۹، آذر ۱۳۹۶.
  • H. Djavareshkian, A.Esmaeli, A.Parsani, “Aerodynamics of Smar Flap under Ground Effect”, Aerospace Science and Technology Journal, Volume 75, page3, 2011.
  • محمدحسن جوارشکیان، احمد پارسانیا، علی اسماعیلی، "بهینه‌سازی شکل بال در نزدیکی سطح با استفاده از الگوریتم کوچ پرندگان "، نوزدهمین همایش سالانه مهندسی مکانیک ایران، اردیبهشت 1390.
  • Senthil Murugan, B.K.S. Woods, M.I. Friswell, “Hierarchical modeling and optimization of camber morphing airfoil”, Aerospace Science and Technology Journal, Volume 42, Page 3, Jan 2015.
  • Dileep, M. Nebish, V. Loganathan, “Aerodynamic Performance Optimization of Smart Wing Using SMA”, Research Journal of Recent Sciences Journal , Vol. 2(6), 17-22, page2, June 2011.
  • Lucio Flavio Campanilea, Stefan Anders, “Aerodynamic and aeroelastic amplification in adaptive belt-rib airfoils”, Aerospace Science and Technology Journal, Pages 55-63, September 2004.
  • Munday, J.D. Jacob, “Flow Control Experiments for Low Re Airfoils”, 38th Aerospace Sciences Meeting & Exhibit, page 6, January 2006.
  • Sridhar Kota, Russell Osborn, Gregory Ervin, Dragan Maric, “Mission Adaptive Compliant Wing – Design, Fabrication and Flight Test”, NATO Conference, 2006.
  • Mostefa Bourchak, Yousef Dobah, “Design and Analysis of a Morphing Composite Airfoil Using Unbalanced Layup and Unconventional Ply Angles”, Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Vol. 57, No. 2,Pages 79–85, March 2014.
  • Miller, “SMorph– Smart Aircraft Morphing Technologies Project”, 51th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference, page 14, 2010.
  • , R.W. Wlezien, G.C. Horner, A.R. Padula, S. L. McGowan, M.A. Scott, R. J. Silcox, J.O. Simpson, “The Aircraft Morphing Program”, AIAA-1998-1927, 39th. AIAA/ASME/AHS‌‌ Adaptive Structures Forum, Apr 1998.
  • F.Campanile, “Shape adaptive wings-the unfulfilled dream of flight”, WIT Transactions on State of the Art in Science and Engineering, Vol 4, page15, 2006.
  • Alessandro De Gaspari, Sergio Ricci, “Knowledge-Based Shape Optimization of Morphing Wing for More Efficient Aircraft”, International Journal of Aerospace Engineering, Volume 2015, Article ID 325724, 19 pages, 2015.
  • N. Kudva, C.A. Martin, L.B. Scherer, A.P. Jardine, A.R. McGowan, R.C. Lake, G. Sendecky, B. Sanders, “Overview of the DARPA/AFRL/NASA Smart Wing Program”, Proceedings Of SPIE, Vol.3674, pp.230-236, 2003.
  • Parthasarathy Chinnasamy; Yitung Chen; “Application of Computational Fluid Dynamics on Smart Wing Design”, 43th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit10-13, 2005.
  • Fangzheng Chen, Jianqiao Yu, Yuesong Mei, “Aerodynamic design optimization for low Reynolds tandem airfoil”, Aerospace Engineering Journal, Vol. 232, June 2017.
  • Doig, “Transonic and supersonic ground effect aerodynamics”, Progress in Aerospace Sciences Journal, February 2014.