نشریه علمی پژوهشی مهندسی هوانوردی

نشریه علمی پژوهشی مهندسی هوانوردی

بررسی آیرودینامیکی سامانه کنترلی کورو فلپ در یک مدل هواپیمای بدون سرنشین بال پرنده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مکانیک.دانشکده مهندسی. دانشگاه فردوسی مشهد.
2 گروه مکانیک دانشگده مهندسی دانشگاه فردوسی مشهد
10.22034/joae.2024.352063.1109
چکیده
در این پژوهش یکی از سامانه کنترلی پرکاربرد هواپیماهای بدون دم، با نام کورو فلپ توسط روش عددی، شبیه‌سازی‌شده و جهت بازشوندگی مناسب این سامانه موردبررسی قرارگرفته است. سامانه مذکور با ایجاد اختلاف پسا در دو طرف هواپیما، گشتاور لازم جهت، گردش هواپیما و کنترل سمتی را ایجاد می‌کند. این سامانه از دو صفحه متحرک تشکیل‌شده است که به‌صورت خلاف یکدیگر منحرف‌شده تا نیروی برآی یکدیگر را خنثی و پسای لازم را تولید نماید. یکی از مسائل مهم در سامانه‌های کنترلی، کاهش گشتاورهای مزاحم است. معین کردن مناسب‌ترین جهت بازشوندگی با کمترین پسا و گشتاور مزاحم و افزایش گشتاورهای مفید، هدف این پژوهش است. به این منظور، اندازه‌گیری این گشتاورها و نیروها در دو حالت بازشوندگی عادی و معکوس مقایسه می‌گردد. پهپاد موردبررسی از نوع لامبدا شکل بانام سویینگ می‌باشد. آزمایش‌های انجام‌شده در زوایای حمله 0 تا 12 درجه برای سه حالت زاویه بازشوندگی صورت پذیرفته است. شبکه‌بندی ایجادشده به‌صورت بی‌سازمان می‌باشد. در این شبیه‌سازی معادلات پیوستگی، مومنتم و اسکالر پس از گسسته سازی با روش حجم محدود، توسط الگوریتم سیمپل سی حل گردیده‌ است، همچنین از مدل آشفتگی (کا-امگا-اس اس تی) استفاده شده است. در این پژوهش جهت برعکس بازشوندگی سامانه کورو فلپ، برخلاف جهت بازشوندگی معمول آن که در برخی از مقالات به آن اشاره ‌شده است، از نتیجه بهتری برخوردار بوده، به‌طوری‌که در زوایای حمله بالا، این جهت بازشوندگی، بین 5 تا 32 درصد پسای کمتر و 5/10 تا 35 درصد گشتاور گردشی بیشتری را در کنار کاهش گشتاورهای مزاحم، تولید کرده است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]. Smith, H., "College of aeronautics blended wing body development programme", ICAS   Congress, pp. 1–10, 2000.
[2]. Dehpanah, P., and A Nejat., “The aerodynamic design evaluation of a blended-wing-body configuration”, Aerospace Science and Technology, Vol. 43, pp. 96–110, 2015.
[3]. M. Tomac and G. Stenfelt, Predictions of stability and control for a flying wing, Aerospace Science and Technology, Elsevier, 2014, pp. 179-186.
[4]. Gillard, W., Dorsett, K., Gillard, W., Dorsett, K., "Directional control for tailless aircraft using all moving wing tips", 22nd Atmospheric Flight Mechanics Conference, p. 3487, 2006.
[5]. Qin, N. et al. Qin, N., Vavalle, A., Le Moigne, A., Laban, M., Hackett, K., Weinerfelt, P., "Aerodynamic considerations of blended wing body aircraft", Progress in Aerospace Sciences, Vol. 40, No. 6, pp. 321–343, 2004.
[6]. Petterson, K., "Low-speed aerodynamic and flowfield characteristics of a UCAV", 24th AIAA Applied Aerodynamics Conference, p. 2986, 2006.
[7]. Shim, H., and Park, S. O., "Low-speed wind-tunnel test results of a BWB-UCAV model", Procedia Engineering, Vol. 67, pp. 50–58, 2013.
[8]. Ko, A., Chang, K., Sheen, D-J., Jo, Y-H., Shim, HJ., "CFD Analysis of the Sideslip Angle Effect around a BWB Type Configuration", International Journal of Aerospace Engineering, Vol. 2019, 2019.
[9]. Li, Z. J., and Ma, D. L., "Control characteristics analysis of split-drag-rudder", Applied Mechanics and Materials, Vol. 472, pp. 185-190, 2014.
[10]. Li, L-X., Xu, H-Y., Fu, Z-J., Huang, Z-C., "Numerical study of the yaw control of flapless aircraft", Aircraft Engineering and Aerospace Technology, 2022.
[11]. Zhu, J., Shi, Z., Sun, Q., Chen, J., Dong, Y., Fu, J., " Yaw control of a flying-wing unmanned aerial vehicle based on reverse jet control", Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers", Vol. 234, No.6, pp. 1237–1255, 2020.
[12]. نجفی، احسان، سید شمس طالقانی، سید آرش، عبدالهی پور، سهیلا، "مطالعه تأثیر موقعیت عملگر جت مصنوعی در به تأخیر انداختن واماندگی ایرفویل مافوق بحرانی". نشریه علمی پژوهشی مهندسی هوانوردی، سال بیست و چهارم، شماره اول، 1401.
[13]. افتخاریان فرد، سیاوش، داوری، علیرضا، مامندی، احمد، "شبیه‌سازی جریان آشفته تراکم پذیر حول سطوح متحرک بال یک هواپیمای تجاری سنگین پهن پیکر در فازهای مختلف پرواز"، نشریه علمی مکانیک سیالات و آیرودینامیک، دوره دهم، شماره دوم، 1400.
[14]. ایزدی، میثم، خاکی، رضا، شمس طالقانی، سید آرش، قجر، ارسلان، "بررسی تاثیر فلپ هوشمند در ایرفویل نمونه هواپیمای جنگنده"، نشریه علمی پژوهشی مهندسی هوانوردی، دوره بیست و دوم، شماره دوم، صفحات 97-80، 1399.
[15]. Bourdin, P., Gatto., A. Friswell, M., "Potential of articulated split wingtips for morphing-based control of a flying wing", 25th AIAA Applied Aerodynamics Conference, p. 4443, 2007.
[16]. جوارشکیان، محمد­حسن، کریمی­کلایه، روح الله، "ارزیابی عملکرد آیرودینامیکی پیچش هندسی با تغییر عدد رینولدز در یک نمونه هواپیمای بال‌پرنده"،  نشریه علمی پژوهشی مهندسی هوانوردی، سال بیست و دوم، شماره اول، صفحات 45 –30، 1399.
[17]. Liu, Z., Zhang, B., "Investigation on a Flow Coupling Rudder for Directional Control of a Low-Aspect Tailless Configuration with Diamond-Shaped Wing", Aerospace, Vol. 9, No. 2, pp.79, 2022.
[18]. Rajput, J., Zhang, W. G., Qu, X. B., "A differential configuration of split drag-rudders with variable bias for directional control of flying-wing", Applied Mechanics and Materials, Vol. 643, pp. 54–59, 2014.
[19]. Huber, K. C., Vicroy, D. D., Schuette, A., Huebner, A., "UCAV model design and static experimental investigations to estimate control device effectiveness and S&C capabilities", 32nd AIAA Applied Aerodynamics Conference, p. 2002, 2014.
[20]. Stenfelt, G., and Ringertz, U., "Lateral stability and control of a tailless aircraft configuration", Journal of Aircraft, Vol. 46, No. 6, pp. 2161–2164, 2009.
[21]. Li, D., Liu, Q., Wu, Y., Xiang, J., "Design and analysis of a morphing drag rudder on the aerodynamics, structural deformation, and the required actuating moment", Journal of Intelligent Material Systems and Structures, Vol. 29, No. 6, pp. 1038–1049, 2018.
[22]. Colgren, R., and Loschke, R., "Effective design of highly maneuverable tailless aircraft", Journal of Aircraft, Vol. 45, No. 4, pp. 1441–1449, 2008.
[23]. Stenfelt, G., and Ringertz, U., "Yaw control of a tailless aircraft configuration", Journal of      Aircraft, Vol. 47, No. 5, pp. 1807–1811, 2010.
[24]. Shearwood, T. R., Nabawy, M. R. A., Crowther, W. J., Warsop, C., "A Novel Control Allocation Method for Yaw Control of Tailless Aircraft", Aerospace, Vol. 7, No. 10, pp. 150, 2020.
[25]. Tomac, M., and Stenfelt, G., "Predictions of stability and control for a flying wing", Aerospace Science and Technology", Vol. 39, pp. 179–186, 2014.
[26]. Kelayeh, R. K., and  Djavareshkian, M. H., "Aerodynamic investigation of twist angle variation based on wing smarting for a flying wing", Chinese Journal of Aeronautics, Vol. 34, pp. 201–216, 2021.
[27]. دهقان­منشادی، مجتبی، ایل­بیگی، مهدی، بزاززاده، مهرداد، وزیری، محمدعلی، "بررسی تجربی ضرایب آیرودینامیکی یک نمونه هواپیمای بال پرنده لامبدا شکل با تغییر زاویه پس‌گرایی لبه حمله بال"،  مهندسی مکانیک مدرس، دوره شانزدهم، شماره پنجم، صفحات 311-303، 1395.
دوره 26، شماره 1
مرداد 1403
صفحه 1-16

  • تاریخ دریافت 25 تیر 1401
  • تاریخ بازنگری 26 مرداد 1401
  • تاریخ پذیرش 25 اردیبهشت 1403