فهرست مطالب

نشریه مهندسی هوانوردی
سال نوزدهم شماره 1 (بهار و تابستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/06/30
  • تعداد عناوین: 6
|
  • غلامرضا فغانی *، علی جعفری صفحات 1-12
    در این مقاله، طراحی و شبیه سازی کنترل پیش بین مدل برای کنترل سوخت موتور توربوجت موشک انجام شده است. قیود عملکردی و ساختاری موتور، چالشی برای طراحی کنترل کننده ایجاد می کند. سیستم کنترل باید اطمینان دهد که موتور در شرایط سلامت کامل کار می کند؛ یعنی بدون فرارفت سرعت شفت، استال کمپرسور، خاموشی محفظه احتراق، فرارفت دمای توربین و غیره. در این راستا نیاز به کنترل کننده ای است که بتواند این قیود را ضمن به دست آوردن سیگنال کنترل مناسب لحاظ کند. به همین دلیل، با استفاده از کنترل پیش بین مدل و همچنین در نظر گرفتن محدودیت پارامترهای مختلف مانند سرعت دورانی، دمای ورودی به توربین، حاشیه استال کمپرسور و غیره، کنترل سوخت موتور توربوجت برای یک مدل خطی از این موتور در یک نقطه عملکردی، مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان نتایج عملکرد این کنترل کننده، با نتایج حاصل از کنترل کننده Min-Max مقایسه و نشان داده شد که، در کنترل پیش بین نسبت به کنترل کننده Min-Max، علاوه بر تولید سیگنال کنترلی بهینه، تمامی قیود در محدوده موردنظر قرار گرفته اند.
    کلیدواژگان: موتور توربوجت، کنترل سوخت، کنترل پیش بین مدل، کنترل کننده Min، Max، مدل خطی
  • هادی جهانشاهی *، علیرضا رودباری، نعیمه نجفی زاده ساری صفحات 13-25
    در این مقاله، یک کنترل کننده مرتبه بالای مقاوم تطبیقی برای سیستم آشوب نامعین طراحی شده است. افزودن ترم های انتگرالی مرتبه دوم و مشتقی مرتبه دوم به کنترل کننده پی آی دی1، به ترتیب سبب حذف خطاهای حالت ماندگار و افزایش سرعت همگرائی سیستم می شود. به منظور تطبیقی نمودن کنترل کننده طراحی شده، از مفاهیم مد لغزشی استفاده شده و یک کنترل کننده ناظر نیز به منظور جلوگیری از واگرائی حالات سیستم به همراه کنترل کننده مرتبه بالا، به سیستم اعمال می شود. کنترل کننده نهایی اعمالی بر این سیستم، حاصل جمع تلاش کنترلی این دو کنترل کننده است. قابل ذکر است که در توصیف سیستم آشوب، برای بررسی مقاوم بودن سیستم در برابر نامعینی ها، نامعینی دستگاه به کارگرفته شده برای توصیف سیستم و همچنین اغتشاشات خارجی نیز لحاظ شده اند. نتایج نشان داده شده نشان از عملکرد موثر و مطلوب این کنترل کننده بر روی سیستم مذکور دارد.
    کلیدواژگان: کنترل کننده مرتبه بالا، سیستم آشوب، مد لغزشی، کنترل کننده ناظر
  • مجدالدین نجفی *، جواد جانثاری لادانی صفحات 26-34
    در این مقاله یک روش جدید جهت فرودخودکار پرنده های بدون سرنشین بر اساس یک سامانه تصویری زمین پایه پیشنهاد گردیده است. فرودخودکار یک مساله چالش برانگیز در تمامی پرنده ها بوده و اکثر سوانح در این فاز پرواز رخ می دهد. یک سیستم فرود خودکار کم هزینه، با قابلیت استفاده در انواع پرنده ها و قابل انتقال به باندهای مختلف بشدت مورد نیاز صنایع فعال در این حوزه است. در روش پیشنهادی در این مقاله، یک سامانه ناوبری تصویری زمینه پایه که مجهز به سیستم تعقیب هدف و یک فاصله یاب لیزری است، بر روی انتهای مرکز باند نصب می شود. این سامانه اطلاعات موقعیت پرنده را نسبت به باند فرود برای آن ارسال می نماید. بر اساس محاسبات انجام شده در این مقاله، دقت این سامانه در فاز فرود حدود 20 برابر بیش از سامانه GPS است. در ادامه، یک الگوریتم فرود جهت تولید مسیر پروازی مطلوب جهت یک فرود خودکار و ایمن پیشنهاد می شود. این الگوریتم، از دو سیستم هدایت سمت بر اساس هدایت میدان برداری تصویری و هدایت طولی بر اساس فاز سرش و فاز فلر بهره می برد. نتایج این مقاله به صورت سخت افزار در حلقه بر روی پرنده هدف پیاده سازی و ارائه گریده است.
    کلیدواژگان: پرنده بدون سرنشین، فرود خودکار، ناوبری تصویری زمین پایه، خلبان خودکار
  • حسن عیسوند، مهندس حیات الله اداوی، مهندس احمد شرفی * صفحات 35-49
    در این تحقیق، به بررسی تجربی جریان ناپایا حول یک مدل استوانه بهمراه سه صفحه عمود بر آن پرداخته شده است. این بررسی در سرعت ها، زوایای حمله اولیه و نسبت های طولی مختلف انجام شده است. نتایج نشان می دهد که مدل مورد آزمایش در این بررسی، دارای الگوهای حرکتی نوسانی پایا، دورانی پایا، نوسانی ناپایا و دورانی ناپایا می باشد. این نوع رفتارها به مشخصات هندسی از جمله نسبت طولی، زاویه حمله اولیه جسم و سرعت جریان آزاد بستگی دارد. در نسبت های طولی کم و سرعت پایین، الگوی حرکتی حول زاویه 60 درجه میرا می شود. بیشترین نوسان و یا دوران مربوط به زاویه حمله اولیه صفر درجه می باشد. در نسبت های طولی کم، رژیم حرکتی از نوع نوسانی است که با افزایش نسبت طولی و سرعت جریان آزاد، به رژیم حرکتی دورانی تغییر پیدا می کند. تغییرات سرعت زاویه ای نسبت به زمان در نسبت های طولی 1 و 4 با کاهش دامنه نوسان در هر رژیم حرکتی همراه است. تغییرات فرکانس کاهنده نیز نسبت به تغییرات زاویه ای جسم، به شکل خطوط نیم دایره و بر هم منطبق هستند. در رژیم حرکتی نوسانی ناپایا، فرکانس کاهنده ثابت است و پس از میرایی، کاهش می یابد. همچنین با گذشت زمان، سرعت نوسانی جسم نیز کاهش می یابد. در ضمن نتایج نشان می دهد که با افزایش عدد رینولدز جریان، عدد استروهال دارای مقدار ثابتی می باشد.
    کلیدواژگان: جریان ناپایا، آزمایشات تونل باد، ارتعاش آزاد، حرکت نوسانی و دورانی
  • علیرضا داودی نیک *، مجتبی عفت پناه حصاری صفحات 50-61
    در این مقاله از یک مدل موجود برای برداشت انرژی از پیزوالکتریک استفاده شده است. توان قابل برداشت به عدم قطعیت های زیادی مانند عدم قطعیت های ناشی از خواص مواد، شرایط بارگذاری و عدم قطعیت ناشی از تلرانس ها حساس است. لذا به منظور رسیدن به عملکرد صحیح تحت عدم قطعیت ها از بهینه سازی طرح با قابلیت اطمینان با هدف کم کردن حجم برداشت کننده استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که چنانچه طراحی سامانه برداشت کننده انرژی از روش بهینه سازی با قابلیت اطمینان نسبت به عدم قطعیت های ناشی از تلرانس انجام شود، توان خروجی و نیز اطمینان از عملکرد صحیح به میزان قابل توجهی در مقایسه با بهینه سازی تصادفی افزایش می یابد. در این تحقیق تامین توان جایگزین باتری برای عملگرها و حسگرهای یک پهپاد با استفاده از برداشت کننده انرژی از پیزوالکتریک نیز بررسی شده است. در این حالت منبع ارتعاش را ارتعاشات موتور هواپیما در نظر گرفته و فرض بر این است که سطح لایه پیزوالکتریک برابر با سطح بال هواپیما بوده و به سطح بال متصل باشد. با درنظر گرفتن ملاحظاتی در طراحی بال و نیز نوع ماموریت آن می توان جایگزینی را میسر نمود.
    کلیدواژگان: برداشت انرژی، بهینه سازی، قابلیت اطمینان، پیزوالکتریک، ارتعاشات موتور هواپیمای بدون سرنشین
  • آرزو نجفیان، حمید پرهیزکار *، سجاد قاسملوی، عباس طربی صفحات 62-73
    در مقاله حاضر از توانایی های نرم افزار فلوئنت برای محاسبه و مقایسه صدای حاصل از عبور جریان هوا از روی چند هندسه با سطح مقطع مختلف استفاده شده است. روش به کار گرفته شده در این شبیه سازی، ترکیب مدل آشفتگی شبیه سازی گردابه بزرگ و مدل آکوستیکی فاکس ویلیام هاوکینگز است. هندسه های مورد بررسی، سطح مقطع های دایره ، مربع و مثلث می باشند. هدف از این بررسی، علاوه بر بررسی توانایی و دقت حل عددی در محاسبه صدای حاصل از جریان در دوردست، یافتن ماکزیمم مقدار سطح فشار صوت مربوط به هر کدام از سطوح مقطع پایه است. مقایسه صدای محاسبه شده در حل عددی با نتایج تجربی توسط دو میکروفون که در میدان حل عددی در فواصل دور تعریف شده اند، انجام می شود. پس از انجام محاسبات لازم، نتایج مدل سازی به صورت منحنی های سطح فشار صوت تولید شده با استفاده از خروجی های حل توربولانس و به کمک آنالوژی آکوستیکی در محل گیرنده مشخص، ارائه شده است. مطابق انتظار، فشار صوتی دریافت شده در گیرنده دورتر کمتر و زمان رسیدن صوت به آن بیشتر است. همچنین نتایج حل نشان می دهد که ماکزیمم سطح فشار صوت در سرعت یکسان برای سطح مقطع دایره ای بیشتر از سطح مقطع مثلثی و برای سطح مقطع مثلثی بیشتر از سطح مقطع مربعی است.
    کلیدواژگان: شبیه سازی آیروآکوستیک، مدل فاکس ویلیام هاوکینگز، شبیه سازی گردابه بزرگ، سطح فشار صوت
|
  • Gholamreza Faghani *, Ali Jafari Pages 1-12
    In this article, Design and simulation of model predictive control for turbojet engine fuel control of the missile has been proposed. Operational and structural constraints of the engine are controller design challenges. The control system must make sure that the engine always works in full health condition, i.e. without acceleration of the shaft speed, staling compressor, ignition of the combustion chamber, turbine temperature increase etc. In this regard, a controller is needed which can take into account these constraints while obtaining a suitable control signal. Using the model predictive control as well as taking into the account the limitations of various parameters such as rotational speed, turbine inlet temperature, stalactite compressor, etc. the control of turbojet engine fuel for a linear model of this engine at a functional point has been investigated. In the final section, the performance results of this controller has been compared with the results of Min-Max controller and indicated that in the predictive control, in addition to producing optimized the optimal control signal, all constraints are in the desired range.
    Keywords: Turbojet Engine, Fuel Control, Model Predictive Control, Min-Max Controller, Linear Model
  • H. Jahanshahi *, A. Roudbari, N. Najafizadeh Sari Pages 13-25
    An adaptive higher order controller for uncertain chaotic systems is designed in this paper. Employing second order integration and second order derivative terms to PID controller lead to deflect the steady state error and increase of convergence speed of the systems. Concept of sliding mode used to adaptation of designed controller. Also an adequate supervisory controller employed to avoid divergence of states of the systems. The ultimate controller is sum of these controllers. In addition, in order to description of chaotic systems, plant uncertainty employed to demonstrate robustly of system. Also, external disturbances are considered. The results illustrate the effectiveness of the proposed robust adaptive higher order controller.
    Keywords: higher order controller, chaotic system, sliding mode, supervisory controller
  • Majdeddin Najafi *, Javad Jannesari Ladani Pages 26-34
    In this paper, a new automatic landing system is suggested for unmanned aerial vehicles based on a groundbased vision system. Auto-land is the main challenge in all kinds of UAVs where the most accidents happen in the phase of flight. A low-cost auto-landing system, which is useful for variety types of UAVs and movable between different runways, is required in UAV’s industries. In the proposed method, a vision navigation system equipped with a tracking systems and a Laser distance finder is mounted on the center and end of the runway. The navigation system calculates the position of the target UAV and communicates it to the UAV. Some computations show that the accuracy of the system is approximately 20 times more than GPS for landing phase. In follows, a landing algorithm is suggested for obtaining optimal flight path for a safe landing. The algorithm employs two guidance systems for calculating the desired altitude based on image vector field guidance law (IVFGL) and desired heading based on descent and flare phases. The results of this article are investigated by implementation with hardware in the loop on the UAV.
    Keywords: UAV, Auto-landing, Ground Based Navigation System, Autopilot
  • Hassan Isvand, Hayat Adavi, Ahmad Sharafi * Pages 35-49
    In this research, the experimental investigation of unsteady flow around a cylinder model with three plates perpendicular to it has been discussed. This study has been done at different speeds, primary model angle of attacks and length ratios. The results show that the model has steady and unsteady oscillation and rotational motions. These types of behaviors depend on the plate’s length ratio, primary object angle of attack, and free stream velocity. The model has damping motion around an angle of 60 degree, at low speed and length ratio. The greatest oscillational or rotational flow has appeared at initial angle of attack of 0 degree. In low length ratio, the regime of motion is oscillations that it changed to rotational motion when the length ratio and free stream velocity increase. The variation of angular velocity at length ratio of 1 and 4, with respect to time, are accompanied with reduction of vibrations range per motion. Also, over time, the vibrational velocity of the model is reduced. In addition, the results show that by increasing the Reynolds Number, Strouhal number becomes constant.
    Keywords: Unsteady flow, Wind tunnel tests, Free vibration, Oscillational, rotational motion
  • Alireza Davoudinik *, Mojtaba Effatpanah Hesari Pages 50-61
    In this paper, a model is used to harvest energy from the piezoelectric. The harvested energy is in large uncertainties such as uncertainties caused by the material properties, loading conditions and the uncertainty resulting from the tolerances sensitive. Therefore, in order to achieve the proper functioning on the uncertainties, the reliability based design optimization is planned. The results show that if reliability base design optimization method with to the uncertainty caused by tolerances to be done for energy harvesting systems, power output requirement and also ensure the proper functioning significantly increased when compared with the stochastic optimization. In this study, a piezoelectric vibration energy harvester designed to replace the battery supply for actuators and sensors in the unmanned aircraft with respect to predetermined power requirement. In this case, the vibration source is the aircraft engine vibrations.
    Keywords: Energy harvesting, Optimization, Reliability, Piezoelectric, UAV engine vibration
  • A. Najafian, H. Parhizkar *, S. Ghasemlooy, A. Tarabi Pages 62-73
    In this paper, FLUENT software capabilities are used to calculate and compare the sound produced by the flow of air through several geometries with different cross-sections. The method used in this simulation is the combination of the large eddy simulation turbulence model and Ffowcs-Williams and Hawkings acoustic model. Three cross-sections of circle, square and triangle are studied. The aim of this study, in addition to assess the ability and accuracy of numerical calculation of the farfield sound, is to find the maximum sound pressure level of each simple cross section. Two microphones are defined over long distances of the numerical domain to compare the numerical sound calculations with experimental results. After the necessary calculations, results are provided as sound pressure level curves of turbulence solver using the acoustic analogy at microphones locations. Respectively, the received sound pressure at the microphone farther- located is in lower quantity and the arrival time of the sound at that location is longer. The results show that the maximum sound pressure level, at the same velocity, belongs to circular, triangular and square cross-sections respectively.
    Keywords: Aeroacoustic simulation, Ffowcs-Williams, Hawkings model, Large Eddy Simulation, Sound pressure level