فهرست مطالب

نشریه مهندسی هوانوردی
سال بیست و دوم شماره 1 (بهار و تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/01/11
  • تعداد عناوین: 6
|
  • امین نجفی، دانیال بوستان* صفحات 1-11
    در این مقاله، یک روش جدید برای تشخیص و جداسازی عیوب همزمان در عملگرهای یک کوادروتور معرفی شده است. مبنای این روش، استفاده از فضای پریتی بوده و به کمک آن امکان تشخیص چند عیب با دقت بالا فراهم شده است. با استفاده از این روش، علاوه بر تشخیص عیب و جداسازی عملگرهای آسیب دیده، نوع عیب موجود در عملگر نیز شناسایی می شود. عیب موجود در سیستم از نوع ضرب شونده فرض شده است و انواع عیب از نوع پله ای، پالسی و سینوسی مورد مطالعه قرار گرفته است. با هدف افزایش دقت سیستم تشخیص و جداسازی آسیب، تعداد ده مانده برای سیستم ایجاد شده و از ترکیب های مختلف این مانده ها اطلاعات مورد نیاز برای تشخیص عیوب همزمان عملگرها تولید شده است. با توجه به محدود بودن فضای پریتی به سیستم های خطی، دینامیک کوادروتور در حالت شناور در یک نقطه (هاور) خطی سازی شده و در شبیه سازی ها بکار گرفته شده است. نتایج شبیه سازی ها، دقت بالای روش پیشنهادی را در تشخیص و جداسازی آسیب های موجود در عملگر و نیز شناسایی نوع آنها را اثبات می کند.
    کلیدواژگان: تشخیص عیب، جداسازی عیب، فضای پریتی، مانده، عیب ضرب شونده، عیب عملگر
  • احمد شرفی*، محمد اعلایی، محسن دهقانی صفحات 12-29
    در این تحقیق، به طراحی، ساخت و تحلیل آیرودینامیکی یک کشتی هوایی کوچک کنترل از راه دور پرداخته می شود. این کشتی هوایی، باید توانایی حمل یک محموله 2 کیلوگرمی را داشته باشد. در این تحقیق با استفاده از روابط تیوری و تجربی موجود، به طراحی قسمت های مختلف یک کشتی هوایی از قبیل پوشش، کابین و مجموعه دم کنترلی پرداخته شده است. برای بررسی صحت طراحی صورت گرفته، از نرم افزار دیجیتال دتکام برای بررسی تحلیلی عملکرد و همچنین فلوینت برای بررسی عددی جریان حول این وسیله پرنده و محاسبه نیروها و گشتاورهای وارده به آن استفاده شده است. بررسی ها، در سرعت جریان آزاد 15 متر بر ثانیه و در محدوده زاوایای حمله از 10- تا 10 درجه، انجام شده است. در بررسی توسط فلوینت، از شبکه بی سازمان و مدل آشفتگی  استفاده شده است. نتایج بررسی ها نشان داد که کشتی هوایی در نرم افزار دیجیتال دتکام بخوبی مدل شده است. همچنین در زوایای حمله پایین، همخوانی خوبی بین داده های فلوینت و دیجیتال دتکام مشاهده می شود و می توان در مرحله طراحی، برای بدست آوردن ضرایب آیرودینامیکی از نرم افزار دیجیتال دتکام بجای فلوینت استفاده کرد. در تمامی زوایای حمله، کشتی هوایی دارای پایداری استاتیکی می باشد و در زوایای حمله پایین دارای کمترین میزان پایداری و بیشترین مقدار مانور پذیری است. ضریب پسای بدست آمده از نرم افزار دیجیتال دتکام دارای اختلاف فاحشی با ضریب پسای فلوینت و مراجع دیگر می باشد و لذا برای پیش بینی آن در مراحل طراحی، نمی توان از نرم افزار دیجیتال دتکام استفاده کرد.
    کلیدواژگان: کشتی هوایی، فلوئنت، دیجیتال دتکام، ضرایب آیرودینامیکی، طراحی و ساخت
  • محمدحسن جوارشکیان*، روح الله کریمی کلایه صفحات 30-45

    پیچش، یکی از مولفه های اساسی در طراحی هواپیماهای بال پرنده و بدون دم بوده که منجر به رفع برخی از چالش های آیرودینامیکی موجود در این دسته از هواپیماها می شود. تحقیق حاضر به منظور بررسی آیرودینامیکی اعمال پیچش هندسی در یک نمونه هواپیمای بال پرنده ی مادون صوت و ارزیابی میزان عملکرد این مولفه در هریک از فازهای پروازی انجام شده است. هندسه مورد بررسی یک مدل هواپیمای بال پرنده ی لامبدا شکل می باشد که از بالی با زاویه عقبگرد 56 درجه بهره می برد. پیچش اعمالی به این مدل از نوع پیچش منفی (Wash-out) بوده که به صورت خطی در راستای دهانه بال توزیع می گردد. مطالعه انجام شده در چارچوب شبیه سازی عددی و بر پایه حل معادلات رینولدز (RANS) گسسته شده با روش حجم محدود است. فرآیند شبیه سازی بعد از اعتبارسنجی با داده های تجربی، برای زوایای پیچش صفر و 6 درجه و محدوده زوایای حمله 5- تا 20 درجه به انجام رسیده؛ همچنین به منظور بررسی نحوه عملکرد پیچش در محدوده فاز نشست و برخاست و فاز کروز، مطالعات در دو عدد رینولدز مختلف صورت گرفته است. نتایج نشان می دهد که با اعمال پیچش، بازده آیرودینامیکیدر زوایای حمله بالا ارتقاء می یابد، اما این مشخصه، در زاویه حمله صفر درجه کاهش قابل توجهی خواهد داشت. همچنین در اثر اعمال زاویه پیچش، شروط لازم جهت پایداری طولی ارضا شده و پدیده پیچ آپ به تاخیر خواهد افتاد. با افزایش سرعت، بازده آیرودینامیکیدر طیف وسیعی از زوایای حمله بهبود می یابد؛ همچنین تغییرات بازده آیرودینامیکی ناشی از اعمال زاویه پیچش افزایش یافته و پیچش، موثرتر خواهد بود. بررسی گشتاور حول محور طولی نشان می دهد که با افزایش سرعت درجه پایداری افزایش خواهد یافت و رفتار پدیده پیچ آپ بهبود می یابد.

    کلیدواژگان: پیچش هندسی، بال پرنده، شبیه سازی عددی، عدد رینولدز، ضرایب آیرودینامیکی
  • رضا زردشتی*، مصطفی علی الهی صفحات 46-53
    در این مقاله، به مسئله هدایت در فاز میانی پرواز یک پرتابه با هدف تامین الزامات و محدودیتهای ورود به فاز آشسیانه یابی آن پرداخته شده است. این الزامات و محدودیتها معمولا  برای سیستمهای ارزان قیمت که ملزم به افزایش برد خود شده اند بوجود می آید و شامل میدان دید، زاویه تقدم (زاویه دید) و زاویه پروازی (زاویه برخورد) پرتابه در کنار میزان تلاش کنترلی حاصله در فاز میانی است. بدیهی است که درصورت تحقق الزامات مزبور، میزان موفقیت ماموریت پرتابه افزایش می یابد. لذا با توجه به اهمیت مسئله و علیرغم کارهای متنوع و پراکنده ای که تاکنون انجام شده، در این تحقیق، ابتدا مسئله بهینه سازی هدایت فاز میانی پرتابه براساس تابع عملکرد متشکل از معیار تلاش کنترلی و همچنین مقادیر نهایی زاویه تقدم و زاویه پروازی در فاز میانی بعنوان توابع جریمه تعریف شده است. سپس با استفاده از الگوریتم بهینه سازی توده ذرات، فرامین شتاب بهینه تولید شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی که با روش دیگر مقایسه گردیده، نشان از عملکرد مناسب الگوریتم مربوطه و قابلیت آن برای حل مدلهای پیچیده تر دارد.
    کلیدواژگان: طراحی هدایت بهینه، فاز میانی، افزایش دقت، الگوریتم حرکت توده ذرات، تلاش کنترلی، زاویه دید، زاویه مسیر پرواز
  • حمیدرضا زارعی* صفحات 54-65
    خوردگی پدیده ای زیان بار برای فلزات است که به صنایع مختلف همچون هوافضا خسارت زیادی وارد می کند. تقریبا حدود هشت الی بیست درصد هزینه مربوط به تعمیر و نگهداری هواپیما به علت خوردگی هایی هم چون خوردگی سطحی، خوردگی شیاری، خوردگی تنشی، خوردگی مرزدانه ای، خوردگی گالوانیکی و خوردگی از نوع حفره دار شدن است. از طرفی شرایط محیطی یک هواپیما از لحظه شروع پرواز تا اتمام آن بسیار متغیر است که عاملی برای بسیاری از مشکلات رایج در هواپیماها است. روش های مختلفی برای حفاظت از فلزات دربرابر خوردگی وجود دارد که از آن جمله می توان به استفاده از پوشش های محافظ اشاره کرد. در این راستا در این مقاله بر روی دو زیرآیند آلومینیومی و فولادی از جنس مورد استفاده در بخشهای مختلف سازه های هوایی، پوشش محافظ سه لایه شامل اپوکسی های بیلد به عنوان لایه میانی و پلی یورتان به عنوان لایه رویه در دو سیستم پیشنهاد و اعمال شده است. در سازه های آهنی، اپوکسی غنی از روی و در سازه های آلومینیوم، اپوکسی به عنوان پرایمر استفاده شده است. روش اعمال هرکدام از لایه ها به وسیله اسپری پاشش رنگ صورت گرفته است. فاصله زمانی بین اعمال یک لایه از پوشش با لایه بعدی، وابسته به دما و رطوبت محیط اعمال داشته و بین 6 تا 24 ساعت متغیر  بود. با طراحی این سامانه های پوششی، مقاومت هر دو سازه آهنی و آلومینیومی در برابر شرایط خورنده بسیار بالا رفت. نتایج آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی نشان داد که پوشش اعمالی بر روی زیرآیند آلومینیومی بعد از گذشت هزار ساعت از غوطه وری در محلول خورنده تنها یک ثابت زمانی از خود نشان داد و مقدار امپدانس در فرکانس های پایین، حفاظت شوندگی بسیار خوب زیرآیند آلومینیومی را تایید کرد. هم چنین آزمون چسبندگی پول آف نشان از چسبندگی قابل توجه پوشش محافظ بر روی زیرآیند آلومینیومی داد.
    کلیدواژگان: اپوکسی، پلی یورتان، محافظ خوردگی، سازه های هوایی
  • علیرضا پورموید، کرامت ملک زاده فرد* صفحات 67-83
    هدف اصلی این پژوهش، طراحی یک سامانه میکرودمش به جهت کاهش نیروی پسا یک هواپیما با ایرفویل فوق بحرانی SC(2)-0710 می باشد. به همین منظور، جریان متلاطم زیرصوت اطراف ایرفویل، توسط نرم افزار فلوینت شبیه سازی شده است. شبیه سازی عددی در شرایط گشت زنی و در محدوده عدد ماخ بین 4/0 تا 6/0 و زاویه حمله بین 0 تا 3 درجه بررسی گردیده است. جریان متلاطم با به کارگیری مدل توربولانسی   SST k-ω شبیه سازی شده و برای اعمال روش میکرودمش کد UDF به زبان برنامه نویسی C نوشته شده است. نتایج عددی به دست آمده با نتایج آزمایشگاهی و عددی در دسترس مقایسه شده اند و تطابق قابل قبولی با یکدیگر داشته اند. نتایج نشان داد که ضریب پسا اصطکاکی با افزایش ضریب دمش کاهش می یابد. از طرفی، در زوایای حمله 0 تا 2 درجه، افزایش ضریب دمش سبب افزایش ضریب پسا فشاری ایرفویل با میکرودمش نسبت به ایرفویل بدون آن شده است. درواقع، میکرودمش تاثیر معکوسی بر روی میدان فشار اطراف ایرفویل ایجاد کرده است. نتایج برای شش موقعیت قرارگیری میکرودمش بررسی گردید. مشاهده شد که بیشترین کاهش ضریب پسای کل در حالتی رخ داده است که میکرودمش در نزدیکی لبه حمله و در قسمت سطح فشار قرار گیرد. همچنین، مشاهده گردید که نیروی برا با اعمال میکرودمش کاهش می یابد، اما موقعیت انتخاب شده، کمترین اثر را در کاهش ضریب برا دارد. همچنین، نتایج نشان داد که در زاویه حمله 3 درجه، مناسب ترین نتایج (یعنی کمترین مقدار نیروی پسا) به دست آمده است. درنهایت، پس از بررسی های عددی انجام شده، سیستم موردنظر، طراحی شده و نقشه های مونتاژ و دمونتاژ آن ارایه شده اند.
    کلیدواژگان: کنترل جریان، میکرودمش، جریان متلاطم، ایرفویل فوق بحرانی SC(2)-0710، کاهش نیروی پسا
|
  • Amin Najafi, Danyal Bustan * Pages 1-11
    In this paper, a new approach to fault detection and isolation for multiple simultaneous faults for a quad-rotor system is proposed. This method is based on parity space and high accuracy diagnosis of multiple faults can be achieved with the proposed method. Another advantage of this scheme is that in addition of its fault localization capability, types of faults could be identified as well. In this research only multiplicative actuator faults is considered and step, impulse and sinusoidal fault are studied. To achieve high accuracy, 10 residuals are generated and multiple combination of these residuals are studied for diagnosis purposes.  As the parity space approach is used only for linear systems, linear dynamics of quad-rotor in hovering mode is selected for simulations. Simulation results show the effectiveness and high accuracy of the proposed method in both fault detection and diagnosis and type identification of actuator faults.
    Keywords: fault detection, Fault Isolation, Parity Space, residual, Multiplicative fault, Actuator Fault
  • Ahmad Sharafi *, Mohammad Alaei, Mohsen Dehghani Pages 12-29
    In this research, the design, fabrication, and aerodynamic analysis of a small remote-controlled airship are investigated. The airship must be capable of carrying a 2kg payload. In this research, the design of various parts of an airship such as envelope, gondola and tail has been investigated by using theoretical and empirical formulas. To check the accuracy of the design, digital datcom software was used to perform an analytical analysis as well as the fluent software to numerically evaluate the flow around the airship and calculate the forces and moments applied to it. The investigations were carried out at a free stream speed 15m / s and in the various angles of attack from -10 ° to 10 °. In the numerical study with fluent software, the unstructured grid and the   turbulence model were used. The results showed that the airship was well modeled in digital Datcom software. Also, at low angles of attack, the good agreement between fluent's data and digital Datcom's data is observed. Digital Datcom's data can be used to obtain aerodynamic coefficients during the design phase. At all angles of attack, the airship has static stability and at low angles of attack, it has the least stability and maximum maneuverability. The drag coefficient obtained from Digital Datcom has a significant difference with the Fluent and other references data. therefore, Digital Datcom cannot be predicted at design phases for the drag coefficient.
    Keywords: Airship, Fluent, Digital Datcom, aerodynamic coefficients, Design, Fabrication
  • MohammadHassan Djavareshkian *, Ruhollah Karimi Kelayeh Pages 30-45

    The twist is one of the most important parameters in the design of the flying wing and tailless aircraft that causes eliminate some aerodynamic challenge at these categories of aircrafts. The present study was performed for an aerodynamic investigation of the geometrical twist at a subsonic flying wing and evaluate this parameter at different flight phases. The study geometry is a lambda-shaped flying wing that has a wing with a 56-degree sweepback. The twist angle applied on wingtips is washout, which is linearly distributed along the wingspan. The study is conducted in the framework of numerical simulation and based on solving Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations by finite volume method. The simulation process was performed after validation with experimental data, for twist angles of 0 and 6 degrees and range of attack angles of 5 to 20 degrees; also, to investigate the twist performance in the range of landing and take-off phase and cruise phase, studies have been performed in two different Reynolds numbers. The results show that by applying twist, the aerodynamic efficiency is improved at high angles of attack, but this characteristic will drop significantly at the zero-degree angle of attack. Also, by applying the twist, the conditions required for longitudinal stability are satisfied, and the pitch up phenomenon will be delayed.As speed increases, aerodynamic efficiency improves over a wide range of attack angles; also, aerodynamic efficiency changes due to twist increased, and twist will be more effective. Pitch moment analysis shows that as speed increment, the degree of stability will increase, and the pitch-up behavior will improve.

    Keywords: Geometrical twist, Flying wing, numerical simulation, Reynolds Number, aerodynamic coefficients
  • Reza Zardashti *, Mustafa Elahi Pages 46-53
    In this paper, the problem of guidance in the mid-course of a projectile’s flight has been addressed to meet the requirements and limitations of the homing phase. These requirements and constraints are usually for low cost systems that are required to increase their range, including the angle of priority (angle of view) and the flight path angle (the angle of impact) of the projectile along with the amount of control effort obtained in the mid-course. Obviously, if these requirements are met, the success of the projectile mission will increase. Therefore, considering the importance of the problem and despite the various and scattered works that have been done so far, in this research, first the mid-course guidance optimization problem of the projectile based on a performance function consisting of the control effort criterion, and also the final values ​​of view angle and flight angle in the mid-course is defined as the penalty functions, respectively. Then, using the particle swarm optimization algorithm, optimal acceleration commands are generated. The simulation results compared with other methods show the proper functioning of the algorithm and its ability to solve more complex models.
    Keywords: Guidance Design, Mid-Course Guidance, increase the accuracy, Particle Swarm Optimization Algorithm, Control Effort, lead angle, flight path angle
  • Hamidreza Zarei * Pages 54-65
    Corrosion is a harmful phenomenon for metals have been utilized in various industries like aerospace. Uniform, galvanic, pitting, intergranular, and crevice corrosions are types of corrosion causing approximately 20% of the whole repairing costs of aircraft. The flying condition alters during the flight results in enormous problems for an aircraft. Several methods have been reported to diminish the corrosion rate in which the protective coatings have been exploited in this assessment. To this end, three-layer coating employed to apply on the steel and aluminum substrates. Middle layer and top coat were similar relating to high-build epoxy and polyurethane, respectively. However, zinc-rich epoxy was applied on the steel substrate and neat epoxy was employed for aluminum for the primer layer. The airless spray was used to fabricate different coating determining 6-24 h for curing of each layer. EIS results illustrated that this coating protective system showed just one-time frequency response after 1000 h immersion in 3.5% NaCl exhibiting the fact that water molecules could not penetrate through the coating and access the substrate after 1000 h. Additionally, the low-frequency response of EIS plots confirmed the excellent anti-corrosive performance of coating system applied on the aluminum. Moreover, the pull-off test clarified the reasonable adhesion strength of the coating system on both aluminum and steel substrates.
    Keywords: Epoxy, Polyurethane, Corrosion protection, Aircrafts
  • Alireza Pourmoayed, Keramat Malekzadeh Fard * Pages 67-83
    The main purpose of this study is to design a microblowing system to reduce the drag force of an aircraft with SC(2)-0710 supercritical airfoil. For this purpose, the subsonic turbulent flow around the airfoil is simulated by the Fluent software. The numerical simulation has been investigated in cruise conditions at the Mach number of 0.4-0.6 and attack angle of 0º-3º. The turbulent flow is simulated using the SST k-ω turbulent model, and the UDF code is written in C programming language to apply the microblowing technique. The numerical results have been compared with the available experimental and numerical data, and they have had in accordance with each other. The results showed that the friction drag coefficient decreases with increasing the blowing fraction. On the other hand, in attack angle of 0º-2º, the increase in blowing fraction causes to increase the pressure drag coefficient of the airfoil with its microblowing compared to the airfoil without it. In fact, the microblowing has created the reverse effect on the pressure field around the airfoil. The results have been examined for six microblowing positions. It was detected that the greatest reduction in the total drag coefficient has occurred when microblowing has been located near the leading edge on the suction side. Also, it was observed that the lift force decreases by applying the microblowing, but the selected position has the least effect on reducing the lift coefficient. Besides, the results showed that the suitable results (that is, the lowest drag force) have been attained at the attack angle of 3º. Finally, after the numerical studies, the proposed system is designed, and assembly and disassembly maps have been provided.
    Keywords: Flow control, Microblowing, Turbulent Flow, SC(2)-0710 supercritical airfoil, Reduction of drag force