پایان نامه دوره کارشناسی مهندسی هوافضا با عنوان بررسی تجربی رفتار ملخ یک هواپیمای بدون سرنشین
چکیده :
در این پایان نامه که تحت عنوان " بررسی رفتار ملخ یک هواپیمای مدل " آماده شده است, اقدام به جمع-آوری اطلاعاتی چند در مورد رفتار ملخ هواپیما در پرواز، با استناد به انجام تستهای مشخص شده است. برای این منظور ملخ، به لحاظ شکل آیرودینامیکی و نیز مشخصه های کارایی آن مورد بررسی قرار گرفته و روشهای عملی در قالب الگوریتم، برای انتخاب یا طراحی ملخ مناسب برای هواپیما گردآوری شده است.
به علت محدودیت عملیاتی برای انجام تست ها, تمامی پروسه تست بر روی ملخ هواپیمای بدون سرنشین انجام شده و روند کلی رفتار ملخ مورد بررسی قرار گرفته است. این روند با انتخاب سه نمونه ملخ با ابعاد مشخص و انجام تست بر روی آنها و در نهایت پردازش و تحلیل داد ه های حاصل از تست, به اتمام رسیده است. تمامی اطلاعات مرتبط با این بخش، در انتهای این مجموعه در قالب پیوست شماره یک، ارائه شده است.
کلمات کلیدی:
ملخ هواپیما
الگوریتم طراحی ملخ
رژیم سرعتی زیر صوت
هواپیمای بدون سرنشین
مقدمه :
با پیشرفت علوم مختلف در زمینه های گوناگون و رشد و توسعه ی آن که به نوبه خود راهگشای آدمی در مسیر زندگی بوده است, شاید پیشرفت و توسعه بشر در زمینه یکی از آرزوهای سوزاننده و دیرپای خود, یعنی پرواز را از سایر موارد جدا دانسته ایم. شاید علاقه خاص بشر به مبدل شدن خود به ابرقدرت مخلوقات و اثبات پیچیدگیها و تواناییهای او در کنار شایستگی هایش, این مهم را برای او به ارمغان آورده باشد. حال اینکه امروزه, پس از گذشت بیش از صد سال از پرواز موفقیت آمیز برادران رایت و روند روبه رشد بسیار سریع علوم هوانوردی, هنوز هم بشر کنجکاو و حریص در پی کشف ناشناخته های دنیای پررمزوراز پیرامون خود می-رود و با برداشتن هر قدم در این راه, کلیدی از اسرار عالم خلقت و خالق پاک بر او نمایان می شود .
بدون تردید، این پیشرفت و توسعه و طی مسیر متعالی بشر، در گرو تلاش انسانهایی کوشا و توانمند و مستعد بوده و خواهد بود؛ چرا که هنوز هم تاریخ ما تلاشها و زحمات متخصصان, اساتید و دانشمندان علوم مختلف را به یاد دارد. رشد علمی و سطح فرهنگی ایرانیان نیز از دیرباز زبان زد ملل مختلف بوده است و با تلاش و کوشش مثال زدنی خود, این مدعی را به اثبات رسانیده اند. مکاتب گذشته جای خود را به دانشگاهها و آموزشکده های امروزی داده و رسالت علم آموزی را در بین ایرانیان حفظ کرده اند. در این بین وظیفه هر ایرانی است که با تکیه بر ایمان راسخ و اتحاد, از حیثیت، رشد و طرقی علمی و فرهنگی خود, چون گذشته دفاع کند و اثباتگر توانایی خود در جهان باشد.
ما نیز با این پیش زمینه فکری قدم در راه علم آموزی نهاده ایم تا بتوانیم قدمی در راستای افتخارآفرینی این مرزوبوم برداریم. در این پایان نامه که به منظور اخذ مدرک کارشناسی مهندسی هوافضا و تحت عنوان " بررسی رفتار ملخ یک هواپیمای مدل " آماده شده است, اقدام به انجام تستهای مشخص و داده برداری از آنها به منظور تحلیل رفتار ملخ هواپیما در حالت استاتیک، شده است. برای این منظور, پروسه های تست و داده برداری را برای سه نمونه ملخ با مشخصه های ابعادی معلوم انجام داده و در هر مورد روند کلی تغییرات در رفتار آنها مورد نظر بوده است. به منظور افزایش دقت و صحت داده برداری در روند انجام تستها، تا حد امکان از سخت افزار و ابزارآلات دقیق و مناسب با پروسه تست استفاده شده است و نیز تمامی تستها در شرایط آب و هوایی نسبتاً متغیرر و به صورت رفت وبرگشتی انجام شده است تا تأثیر متغیررهایی چون تغییرات آب و هوایی و یا خطاهای انسانی در روند داده برداری, به حداقل برسد.
شایان ذکر است که بخشی از سخت افزار مورد نیاز تستها توسط مجریان این پروژه ساخته و آماده شده که میتوان به عنوان مثال به دستگاهی مخصوص ( تست استند )، برای اندازه گیری نیروی پیشران تولیدی ملخ اشاره کرد. با تجهیز استند فوق الذکر با یک لوله پیتوت که به یک پردازشگر دیجیتالی بسیار دقیق مجهز بوده و سوار کردن مجموعه ( ملخ + موتور ) بر روی آن, اقدام به داده برداری برای پارامترهایی چون نیروی پیشران تولیدی و سرعت سیال پشت ملخ شده است.
فهرست مطالب
چکیده 7
فصل اول
مقدمه 8
فصل دوم
تئوری حاکم بر کارکرد ملخ 10
تئوری مومنتوم ( MOMENTUM THEORY ) 10
تئوری المان پره (BLADE ELEMENT THEORY ) 14
تأثیر افزایش سرعت باد روبه روی ملخ بر روی میزان نیروی پیشران تولیدی 19
تأثیر تغییر در تعداد پره های ملخ بر روی توان تولیدی 20
تأثیر تغییر در قطر پره های ملخ بر روی توان تولیدی 20
الگوریتم طراحی ملخ 21
پارامترهای ملخ ( Propeller Parameter ) 22
ضریب نیروی پیشران تولیدی ملخ (THRUST COEFFICIENT ) 22
ضریب توان تولیدی ملخ (POWER COEFFICIENT ) 22
نسبت پیشروندگی ( ADVANCE RATIO ) 23
SOLIDITY 25
تحلیل رفتار پارامترهای مختلف 26
متغیرر ضرایب نیروی پیشران و توان تولیدی ملخ ( و ) 26
الف ) متغیرر ضریب نیروی پیشران 26
ب ) متغیرر ضریب توان تولیدی 27
تغییرات نسبت پیشروندگی ( ADVANCE RATIO ) 28
تغییرات مقدار SOLIDITY 28
نامگذاری ملخ ها 29
مثال عملی برای در زمینه پارامترهای طراحی ملخ و بررسی نمودارهای آن 30
فصل سوم
بررسی رفتار ملخ هواپیما در رژیمهای سرعتی زیر صوت با استفاده از روشهای تجربی 34
تشریح روند داده برداری در تست ها 35
جداول ثبت نتایج 36
الف ) جدول شماره یک 36
ب ) جدول شماره دو 36
ج ) جدول شماره سه 37
تست شماره یک 39
روند اجرایی تست شماره 1 39
نتایج حاصله از تست شماره 1 40
نمودارهای مربوطه شماره 1 40
تست شماره دو 43
روند اجرایی تست شماره 2 43
نتایج حاصله از تست شماره 2 44
نمودارهای مربوطه تست شماره 2 44
تست شماره سه 47
روند اجرایی تست شماره3 47
نتایج تست شماره3 47
نمودارهای تست شماره 3 48
مقایسه نتایج تستهای تجربی 50
الف ) مقایسه بازده (Efficiency ) 51
ب ) مقایسه ضریب نیروی پیشران 53
ج ) مقایسه ضریب توان تولیدی 53
د ) مقایسه نسبت پیش روندگی ( J ) 55
الگوریتم انتخاب ملخ مناسب برای یک هواپیما با استفاده از روشهای تجربی و نتایج تستها 56
پیوست شماره 1 58
پیوست شماره 2 61
منابع و مأخذ 63
