بررسی اثرات تغيير شكل بال و بدنه بر روی معادلات حرکت هواپیما
  • بررسی اثرات تغيير شكل بال و بدنه بر روی معادلات حرکت هواپیما
  • بررسی اثرات تغيير شكل بال و بدنه بر روی معادلات حرکت هواپیما
  • بررسی اثرات تغيير شكل بال و بدنه بر روی معادلات حرکت هواپیما
  • بررسی اثرات تغيير شكل بال و بدنه بر روی معادلات حرکت هواپیما
  • بررسی اثرات تغيير شكل بال و بدنه بر روی معادلات حرکت هواپیما
  • تغيير شكل بال و بدنه
  • تغيير شكل بال و بدنه
  • تغيير شكل بال و بدنه
  • تغيير شكل بال و بدنه

بررسی اثرات تغيير شكل بال و بدنه بر روی معادلات حرکت هواپیما

350,000 ریال
بدون مالیات

 

بررسی اثرات تغيير شكل بال و بدنه بر روی معادلات حرکت هواپیما

در مراجع و کتب متداول مکانیک پرواز، معادلات حرکت هواپیما عمومآ با فرض صلبیت سازه هواپیما بدست می آیند و از اثرات انعطاف پذیری سازه صرف نظر می گردد.

در مواردی که فرکانسهای طبیعی دینامیک هواپیما با فرض صلبیت، اختلاف زیادی با فرکانسهای طبیعی ارتعاشی سازه داشته باشند فرض صلبیت جهت تحلیل دینامیکی هواپیما تا حد قابل قبولی با واقعیت سازگار خواهد بود. 

با ساخت هواپیماهای بزرگتر با بدنه طویل و دهانه بال بسیار بیشتر در دهه پنجاه میلادی و نیز بکارگیری موتور جت و افزایش سرعت هواپیماها مشکلات متعددی که بعضآ منجر به سوانح مرگباری گردید، پدیدار گشت. 

تعداد

 

Security policy (edit with Customer reassurance module)

 

Delivery policy (edit with Customer reassurance module)

 

Return policy (edit with Customer reassurance module)

 

بررسی اثرات تغيير شكل بال و بدنه بر روی معادلات حرکت هواپیما

 

 

1-              مقدمه

1-1- مقدمه

در مراجع و کتب متداول مکانیک پرواز، معادلات حرکت هواپیما عمومآ با فرض صلبیت سازه هواپیما بدست می آیند و از اثرات انعطاف پذیری سازه صرف نظر می گردد.

در مواردی که فرکانسهای طبیعی دینامیک هواپیما با فرض صلبیت، اختلاف زیادی با فرکانسهای طبیعی ارتعاشی سازه داشته باشند فرض صلبیت جهت تحلیل دینامیکی هواپیما تا حد قابل قبولی با واقعیت سازگار خواهد بود. اما با افزایش انعطاف پذیری سازه و کاهش فرکانسهای طبیعی ارتعاشی سازه این اختلاف کاهش یافته و فرض صلبیت سازه دیگر قابل قبول نخواهد بود. این امر متخصصین این رشته را بر آن داشته است که در بدست آوردن معادلات حرکت هواپیما، انعطاف پذیری سازه را نیز مد نظر قرار دهند.

با ساخت هواپیماهای بزرگتر با بدنه طویل و دهانه بال بسیار بیشتر در دهه پنجاه میلادی و نیز بکارگیری موتور جت و افزایش سرعت هواپیماها مشکلات متعددی که بعضآ منجر به سوانح مرگباری گردید، پدیدار گشت. همچنین بکارگیری آلیاژهای جدید و مواد مرکب نوظهور در سالهای بعد باعث افزایش چشمگیر انعطاف پذیری سازه گردید؛ به گونه ای که عدم در نظر گرفتن انعطاف پذیری سازه در هواپیماهای با سرعت زیر صوت و گذر صوت بزرگ و نیز جنگنده های مافوق صوت نه تنها باعث کاهش دقت و صحت تحلیلها می گردید، بلکه  نتایجی کاملآ نادرست را در اختیار تحلیل گران قرار می داد.

در حقیقت مودهای دینامیک پرواز و مودهای ارتعاشی سازه با یکدیگر کوپله[1] می باشند[8]، [15]. اما این وابستگی به طور معمول در هواپیماهای کوچک و کم سرعت در مقایسه با هواپیماهای بزرگ و پرسرعت بسیار کمتر می باشد. زیرا در هواپیماهای کوچک و کم سرعت فرکانس طبیعی مودهای پروازی طولی و عرضی شامل دوره کوتاه[2] و فوگوید[3] ، رول[4]، داچرول[5] و اسپیرال[6] بسیار کمتر از فرکانسهای طبیعی ارتعاشی سازه می باشند. به گونه ای که وابستگی مودهای پروازی و ارتعاشی سازه قابل صرفنظر کردن بوده و عدم در نظر گرفتن انعطاف پذیری سازه باعث بروز خطای قابل ملاحظه ای نمی گردد.

 در اين پروژه اثر انعطاف پذيری بدنه هواپیما در دو حالت استاتیكی و دينامیكی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. در فصل دوم با فرض ايجاد خمش در بدنه توسط دم افقی و عمودی مشتقات پايداری طولی و عرضی هواپیما به دست آمدند و همانطور که نشان داده می شود ، انعطاف پذيری بدنه باعث کاهش پايداری هواپیما و نیز کاهش توان سطوح کنترلی دم می گردد. اين کاهش با افزايش سرعت افزايش می يابد. به گونه ای که در سرعتهای بالاتر اين اثرات قابل ملاحظه می باشند. در فصل چهارم فرکانسهای طبیعی سازه هواپیما با گسسته سازی جرمهای پیوسته به جرمهای متمرکز گسسته بدست آمده اند و همانطور که مشاهده گرديد با افزايش تعداد جرمها نتايج به دست آمده از دقت بیشتری برخوردار گشته اند و به سمت مقدار حقیقی همگرا گرديده اند. با توجه به تحلیل های انجام يافته، کاهش توان الويتور و رادر با افزايش سرعت به صورت قابل ملاحظه ای افزايش می يابد. اين امر در شرايط بحرانی که هواپیما وارد مانورهای ناخواسته و بحرانی می گردد می تواند ايمنی پرواز را با مخاطراتی مواجه سازد. همانطور که در بررسیها نشان داده شده هواپیمای مسافربری ايران 041 از صلبیت نسبتا بالايی برخوردار می باشد. به گونه ای که اثر انعطاف پذيری بدنه در پرواز کروز هواپیما قابل ملاحظه نمی باشد. اما چنانچه اين هواپیما در شرايط بحرانی وارد مانور ناخواسته شیرجه گردد و با توجه به اين مساله که اين هواپیما برای چنین مانورهايی طراحی نشده است، تاثیر انعطاف پذيری بدنه در چنین شرايطی قابل ملاحظه خواهد بود

[1] Coupled

[2] Short Period

[3] Long Period

[4] Roll

[5] Duch-roll

[6] Spiral

فهرست مطالب 

1- مقدمه........................................................................................................................................................................... 2

1-1- مقدمه.................................................................................................................................................................. 2

1-2- اثرات انعطاف پذیری سازه بر روی دینامیک و کنترل هواپیما............................................................................ 4

1-2-1-  فلاتر........................................................................................................................................................ 5

1-2-2- اثر معکوس الران..................................................................................................................................... 5

1-2-3-  کاهش توان الویتور و رادر...................................................................................................................... 6

1-2-4- خستگی سازه ای.................................................................................................................................. 10

1-2-5- تغییر دینامیک و کنترل پذیری هواپیما................................................................................................. 10

2-تحلیل استاتیکی اثرانعطاف پذیری بدنه بر روی پایداری طولی و سمتی........................................................... 13

2-1- مقدمه............................................................................................................................................................... 13

2-2- اثرات خمش بدنه ناشی از نیروی الویتور بر روی توان الویتور و پایداری طولی هواپیما.................................. 14

2-3- اثرات خمش بدنه ناشی از نیروی دم عمودی و رادر بر روی توان دم عمودی و پایداری سمتی هواپیما......... 20

2-4- بررسی اثر انعطاف پذیری بدنه بر کاهش پایداری عرضی و طولی و نیز کاهش توان الویتور و رادر هواپیمای مسافربری ایران 140    26

2-4-1- بررسی کاهش پایداری طولی و توان الویتور........................................................................................ 27

2-4-2- بررسی کاهش پایداری سمتی و توان رادر........................................................................................... 30

3-معادلات حرکت شش درجه آزادی هواپیمای الاستیک......................................................................................... 35

3-1- مقدمه............................................................................................................................................................... 35

3-2- بدست آوردن معادلات حرکت هواپیمای الاستیک.......................................................................................... 36

3-2-1 دینامیک جسم الاستیک نامقید............................................................................................................... 37

3-2-2- محورهای میانگین................................................................................................................................. 40

3-2-3- مودهای ارتعاشی آزاد........................................................................................................................... 43

3-2-4-  معادلات حرکت هواپیمای الاستیک................................................................................................... 46

3-2-5- نیروهای تعمیم یافته.............................................................................................................................. 49

3-2-6- تعیین نیروهای آیرودینامیکی................................................................................................................ 53

3-2-6-1 تعیین نیروی برا و گشتاور پیچ ناشی از ارتعاش خمشی و پیچشی بال:.................................................... 53

3-2-6-2- تعیین تغییرات نیرو و گشتاور آیرودینامیکی دم افقی با در نظر گرفتن خمش بدنه خمش بدنه................... 58

3-2-6-3- تعیین تغییرات نیرو و گشتاور آیرودینامیکی دم عمودی با در نظر گرفتن خمش بدنه................................ 59

4-    تعیین فرکانسهای طبیعی و شکل مودها به روش شکل مودهای فرضی........................................................... 63

4-1- مقدمه............................................................................................................................................................... 63

4-2- روش شکل مودهای فرضی.............................................................................................................................. 64

4-2-1- بدست آوردن معالات حرکت جرمهای متمرکز.................................................................................. 64

4-2-2-  بدست آوردن شکل مودها و فرکانسهای طبیعی................................................................................. 69

4-2-3- حل معادله ارتعاشی سیستم با استفاده از مختصات نرمال.................................................................. 71

4-3- بدست آوردن فرکانسهای طبیعی بال و بدنه هواپیمای ایران 140................................................................... 72

4-3-1- بدست آوردن فرکانس طبیعی بال هواپیمای ایران 140...................................................................... 72

4-3-2- بدست آوردن فرکانس طبیعی بدنه هواپیمای ایران 140.................................................................... 75

5-    شبیه سازی پرواز هواپیمای الاستیک.................................................................................................................... 82

5-1 مقدمه.................................................................................................................................................................. 82

5-2- معادلات و روابط لازم برای شبیه سازی پرواز................................................................................................. 82

5-2-2- محاسبه نیروهای آیرودینامیکی............................................................................................................. 83

5-2-3- گسسته سازی معادلات و برنامه کامپیوتری......................................................................................... 85

5-3- نتایج شبیه سازی پرواز هواپیمای الاستیک....................................................................................................... 86

5-3-1- پاسخ هواپیمای الاستیک به ورودی الویتور.......................................................................................... 88

5-3-2- پاسخ هواپیمای الاستیک به ورودی رادر.............................................................................................. 90

6-  نتیجه گیری و پیشنهادات........................................................................................................................................ 94

6-1- نتایج حاصل از بررسی اثر انعطاف پذیری بدنه بر روی دینامیک هواپیما......................................................... 94

6-2- پیشنهادات........................................................................................................................................................ 95

مراجع............................................................................................................................................................................... 98

پيوست 1 - مشخصات سازه ای و پروازی هواپیمای ایران 140.............................................................................. 100

پيوست 2-  برنامه های کامپیوتری مورد استفاده قرار گرفته..................................................................................... 104


فهرست علائم

علامت

 

کمیت

نیروی درگ

طول وتر متوسط دم افقی

ضریب برای دم افقی

ضریب گشتاور پیچ دم افقی

ضریب گشتاور گردشی دم عمودی

ضریب گشتاور پیچ الویتور حول مرکز آیرودینامیکی دم افقی

ضریب گشتاور پیچ دم افقی در زاویه حمله صفر درجه

ضریب گشتاور پیچ زاویه حمله دم افقی

ضریب گشتاور پیچ الویتور

ضریب گشتاور گردشی رادر حول مرکز آیرودینامیکی دم عمودی

ضریب گشتاور گردشی رادر

ضریب گشتاور پیچ زاویه سرش جانبی دم عمودی

طول وتر متوسط دم عمودی

طول وتر متوسط بال

ضریب نیروی جانبی زاویه سرش جانبی دم عمودی

میزان تغییر ضریب گشتاور پیچ الویتور ناشی از خمش بدنه

میزان تغییر ضریب گشتاور پیچ زاویه حمله ناشی از خمش بدنه

میزان تغییر ضریب گشتاور گردشی رادر ناشی از خمش بدنه

میزان تغییر ضریب گشتاور گردشی زاویه سرش جانبی حمله ناشی از خمش بدنه

نیروی برای تولید شده توسط الویتور

ضریب الاستیک

زاویه حمله دم افقی

زاویه سرش جانبی دم عمودی

محور طولی در دستگاه بدنی

محورعرضی در دستگاه بدنی

محور عمودی در دستگاه بدنی

گشتاور خمشی

مدول الاستیسیته

ممان اینرسی سطح

بازوی دم افقی

گشتاور پیچ ایجاد شده توسط دم افقی حول مرکزآیرودینامیکی دم افقی

چگالی

سرعت

مساحت دم افقی

مساحت بال

ضریب حجمی دم افقی

ضریب فروریزش

زاویه نصب دم افقی

ضریب فرو ریزش در زاویه صفر درجه

ضریب الویتور

زاویه الویتور

ضریب دینامیکی گشتاور دم افقی

ضریب دینامیکی نیروی برای دم افقی

گشتاور پیچ تولید شده توسط دم افقی حول مرکز ثقل

زاویه رادر

نیروی جانبی دم عمودی

زاویه خیز ایجاد شده در دم عمودی ناشی از خمش بدنه

گشتاور گردشی دم عمودی

بازوی دم عمودی

مساحت دم عمودی

ضریب فروریزش جانبی

ضریب رادر

ضریب دینامیکی نیروی برای دم افقی

ضریب دینامیکی گشتاور دم عمودی

دستگاه مختصات اینرسی

دستگاه مختصات محلی

انرژی جنبشی

المان حجمی

بردار موقعیت المان در مختصات اینرسی

بردار موقعیت دستگاه مختصات محلی در دستگاه مختصات اینرسی

بردار موقعیت المان در مختصات محلی

بردار سرعت زاویه ای دستگاه مختصات محلی نسبت به اینرسی

زمان

انرژی پتانسیل ناشی از جاذبه

بردار شتاب جاذبه

بردار موقعیت المان قبل از تغییر شکل در دستگاه مختصات محلی

بردار تغییر مکان المان در دستگاه مختصات محلی

انرژی کرنشی

موقعیت مرکز جرم لحظه ای نسبت به مبدا مختصات بدنی

تانسور ممان اینرسی کل جسم

جرم جسم

شکل مود  ام

جابجایی ها در دستگاه مختصات تعمیم یافته

جرم تعمیم یافته  ام

بردار سرعت در راستای محور طولی مختصات بدنی

بردار سرعت در راستای محور عرضی مختصات بدنی

بردار سرعت در راستای محور عمودی مختصات بدنی

زاویه اویلر

زاویه اویلر

زاویه اویلر

بردار سرعتهای زاویه ای حول محور طولی مختصات بدنی

بردار سرعتهای زاویه ای حول محور عرضی مختصات بدنی

بردار سرعتهای زاویه ای حول محور طولی مختصات بدنی

چرخش مجازی

چرخش مجازی

چرخش مجازی

نیروی رانش در راستای محور طولی

نیروی رانش در راستای محور عرضی

نیروی رانش در راستای محور عمودی

نیروهای وارد به هواپیما در راستای افقی

نیروهای وارد به هواپیما در راستای عرضی

نیروهای وارد به هواپیما در راستای عمودی

نیروی برا

نیروی جانبی

مجموع گشتاورها حول محور طولی بدنی

مجموع گشتاورها حول محور عرضی بدنی

مجموع گشتاورها حول محور عمودی بدنی

ضرایب تاثیر

تغییر مکان در مختصات تعمیم یافته

فهرست شكل‌ها

شكل ‏1‑1-مدل سازی قسمت انتهایی بدنه هواپیما به صورت تیر یک سرگیردار. 6

شكل ‏1‑2- هواپیمای لایتنینگ... 7

شكل ‏1‑3- هواپیمای بویینگ 320-707. 8

شكل ‏1‑4-مشتق  هواپیمای بویینگ 320- 707 با در نظرگرفتن خمش بدنه. [1]8

شكل ‏1‑5-مشتق  هواپیمای بویینگ 320- 707 با در نظرگرفتن خمش بدنه. [1]9

شكل ‏1‑6-مشتق هواپیمای بویینگ 320- 707 با در نظرگرفتن خمش بدنه. [1]9

شكل ‏1‑7- تغییرات سرعت زاویه ای پیچ، ، مربوط به هواپیمای بمب افکن بی-1 نسبت به ورودی الویتور. [5]11

شكل ‏2‑1-مدلسازی قسمت انتهای بدنه هواپیما به صورت تیر یکسر گیردار [5]14

شكل ‏2‑2-خمش ناشی از اثر الویتور در مدل یکسرگیردار بدنه هواپیما [5]15

شكل ‏2‑3- خمش ناشی از اثر رادر در مدل یکسرگیردار بدنه هواپیما21

شكل ‏2‑4-غییرات   بر حسب مقادیر مختلف سرعت.. 27

شكل ‏2‑5- درصد تغییرات   بر حسب مقادیر مختلف سرعت.. 28

شكل ‏2‑6- تغییرات   بر حسب مقادیر مختلف سرعت.. 29

شكل ‏2‑7- درصد تغییرات   بر حسب مقادیر مختلف سرعت.. 29

شكل ‏2‑8- تغییرات   بر حسب مقادیر مختلف سرعت.. 30

شكل ‏2‑9- درصد تغییرات   بر حسب مقادیر مختلف سرعت.. 31

شكل ‏2‑10- تغییرات   بر حسب مقادیر مختلف سرعت.. 32

شكل ‏2‑11- درصد تغییرات   بر حسب مقادیر مختلف سرعت.. 32

شكل ‏3‑1-موقعیت المان جرمی.. 38

شكل ‏3‑2- مقطع بال. 54

شكل ‏3‑3- مقطع دو بعدی بال. 54

شكل ‏4‑1- جرم کسسته بال هواپیما65

شكل ‏4‑2- مدل جرم گسسته نیمی از بال. 65

شكل ‏4‑3- مدل جرم متمرکز هواپیمای ایران 140. 72

شكل ‏4‑4- اولین فرکانس طبیعی بال هواپیمای ایران 140 با در نظر گرفتن تعداد جرمهای مختلف... 73

شكل ‏4‑5- دومین فرکانس طبیعی بال هواپیمای ایران 140 با در نظرگرفتن تعداد جرمهای مختلف... 73

شكل ‏4‑6- سومین فرکانس طبیعی بال هواپیمای ایران 140 با در نظرگرفتن تعداد جرمهای مختلف... 74

شكل ‏4‑7- چهارمین فرکانس طبیعی بال هواپیمای ایران 140 با در نظرگرفتن تعداد جرمهای مختلف... 74

شكل ‏4‑8- اولین فرکانس طبیعی بدنه هواپیمای ایران 140 با در نظرگرفتن تعداد جرمهای مختلف... 75

شكل ‏4‑9- دومین فرکانس طبیعی بدنه هواپیمای ایران 140 با در نظرگرفتن تعداد جرمهای مختلف... 76

شكل ‏4‑10- سومین فرکانس طبیعی بدنه هواپیمای ایران 140 با در نظرگرفتن تعداد جرمهای مختلف... 76

شكل ‏4‑11- چهارمین فرکانس طبیعی بدنه هواپیمای ایران 140 با در نظرگرفتن تعداد جرمهای مختلف... 77

شكل ‏4‑12-اولین فرکانس طبیعی بدنه هواپیمای ایران 140 با در نظرگرفتن تعداد جرمهای مختلف برای بدنه بسیار لاستیک    78

شكل ‏4‑13- دومین فرکانس طبیعی بدنه هواپیمای ایران 140 با در نظرگرفتن تعداد جرمهای مختلف برای بدنه بسیار لاستیک    79

شكل ‏4‑14- سومین فرکانس طبیعی بدنه هواپیمای ایران 140 با در نظرگرفتن تعداد جرمهای مختلف برای بدنه بسیار لاستیک    79

شكل ‏4‑15- چهارمین فرکانس طبیعی بدنه هواپیمای ایران 140 با در نظرگرفتن تعداد جرمهای مختلف برای بدنه بسیار لاستیک    80

شكل ‏5‑1- فلوچارت شبیه سازی پرواز هواپیمای الاستیک... 1

شكل ‏5‑2-تغییرات .. 88

شكل ‏5‑3- تغییرات .. 89

شكل ‏5‑4- تغییرات ... 89

شكل ‏5‑5- تغییرات .. 91

شكل ‏5‑6- تغییرات ... 91

شكل ‏5‑7- تغییرات .. 92

 

 

بررسی اثرات تغيير شكل بال و بدنه بر روی معادلات حرکت هواپیما
300 قلم

مشخصات

مقطع فایل
کارشناسی ارشد
نوع فایل تحقیق پژوهشی علمی
پایان نامه پروپوزال مقاله
تعداد صفحات
125
chat نظرات (0)