فهرست مطالب

نشریه فناوری در مهندسی هوافضا
سال ششم شماره 4 (پیاپی 23، زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/02/20
  • تعداد عناوین: 6
|
  • جلال راعی*، محمد نجفی، محمود فلاحت نیا صفحات 1-12
    به طور کلی روش های تحلیلی مختلفی برای ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم های قابل تعمیر و غیرقابل تعمیر و به طور خاص پیش بینی وجود دارد. پیش بینی قابلیت اطمینان یکی از رایج ترین شکل های تحلیل قابلیت اطمینان است که برای تخمین و پیش بینی نرخ وقوع خرابی، قابلیت اطمینان، آمادگی و میانگین زمان-تا-وقوع خرابی قطعات و سیستم مورد استفاده قرار می گیرد. مارکوف روشی برای مدل سازی رفتار اتفاقی سیستم هایی است که به طور پیوسته یا ناپیوسته نسبت به زمان و یا در فضای حالت در تغییر هستند. این پیش بینی ها در ارزیابی امکان سنجی طراحی، مقایسه طرح-های جایگزین، شناسایی مناطق وقوع خرابی احتمالی، مصالحات بین عوامل طراحی سیستم و ردیابی بهبود قابلیت اطمینان کاربرد دارند. در این مقاله تلاش شده است با استفاده از روش مارکوف و به منظور قابل پیش بینی نمودن شاخص های ارزیابی قابلیت اطمینان در سیستم هواپیماهای بدون سرنشین (پهپاد) ، مدلی بر مبنای نرخ ثابت خرابی و تعمیرات، ارایه گردد؛ همچنین روابط استخراج شده در این مقاله دارای قابلیت تعمیم-دهی به انواع هواپیماهای بدون سرنشین می باشد.
    کلیدواژگان: مدل سازی مارکوف، پیش بینی شاخص های قابلیت اطمینان، نرخ ثابت خرابی و تعمیرات، هواپیمای بدون سرنشین
  • مهدی نادری نژاد*، عیسی عطوف، نوید فخرالمباشری صفحات 13-24
    با توجه به پیچیدگی تحلیل پدیده های تاثیرگذار بر عملکرد آیرودینامیکی روتور اصلی بالگرد و نحوی شبیه سازی حرکت های دینامیکی پره نسبت به مرکز دوران، استفاده از روش هایی مانند تیوری المان روتور همراه با دینامیک سیالات محاسباتی می تواند راه حل ساده تری و کم هزینه تری نسبت به شبیه سازی فیزیکی روتور بالگرد باشد. مشخصات هندسی روتور بالگرد Bell UH-1 به صورت یک دیسک مجازی در دو حالت روتور تنها و همراه با بدنه در شرایط پروازی ایستا و روبه جلو بررسی شده است. برای شبیه سازی جریان از معادلات ناپایای تراکم پذیر همراه با مولفه های آشفتگی استفاده شده و برای گسسته سازی آن ها از دقت مرتبه دوم بالادست استفاده شده همچنین تاثیرات عملکردی روتور به صورت مولفه چشمه در این معادلات لحاظ شده است. در کار حاضر ابتدا روش اشاره با داده های تجربی روتور تنها مورد صحت سنجی قرارگرفته و سپس تاثیرات بدنه بر متغیرهای آیرودینامیکی روتور مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: بالگرد، روتور، آیرودینامیک، دیسک مجازی، دینامیک سیالات محاسباتی
  • سید حسین پورتاکدوست*، امیرحسین خدابخش صفحات 25-36

    در این مقاله به بررسی قدرت پیشبینی شبکه های عصبی بازگشتی و به صورت ویژه شبکه های مطلع از فیزیک برای دینامیک های غیرخطی پرداخته شده است. شبکه های مطلع از فیزیک شبکه های عصبی بدون نظارتی هستند .این مشخصه ی شبکه کمک خواهد کرد تا معادلات با این دسته از شبکه های عصبی تقریب زده شود. در این تحقیق نشان داده خواهد شد که این رده از شبکه های عصبی به خوبی توانمندی اخذ دینامیک سامانه را دارند و حتی در مناطقی از فضای حالت که به شبکه نقطه ی نمونه ای داده نشده است تقریب قابل قبولی از سامانه بدست می دهند. برای اثبات این فرضیه، در مقاله ی حاضر سه دسته از دینامیک های غیرخطی مورد بررسی قرار گرفته اند: سیستم های (1) خود-پایا (self-sustained)، (2) تحریک شونده (excitatory)، و (3) آشوبناک (chaotic). نتایج ارایه شده نشان دهنده ی توانمندی شبکه های مطلع از فیزیک برای تخمین سامانه های خود-پایا و آشوبناک است. این در حالی است که پاسخ شبکه در پیش بینی رفتار شبکه های تحریک شونده مطلوب نبوده و نیاز به مطالعه ی بیش تر دارد.

    کلیدواژگان: شبکه مطلع از فیزیک، تقریب دینامیک های غیرخطی، شبکه بدون نظارت
  • اصغر نجفی* صفحات 37-46
    با توجه به کاربردهای اخیر تولید امواج قوی صوتی از ترموآکوستیک تا تمیزکاری صوتی لازم است تا حل معادلات قبلی انتشار صوت که بر مبنای خطیسازی آنها بود و برای کاربردهای معمولی توسعه یافته بود اصلاح گردد. در این مقاله ابتدا معادلات انتشار صوت در یک شیپوره استخراج می شود. این کار با نوشتن معادلات بقای اندازه حرکت و بقای جرم آغاز می شود و در ادامه با تعریف تابع پتانسیل سرعت و جاگذاری آن در معادلات به یک معادله دیفرانسیل جزیی ختم می شود. با انتقال این معادله به حوزه فرکانس مسیله به یک معادله با شرایط مرزی تبدیل می شود. با اعمال شرایط مرزی یک شیپوره باز منحنیهای پاسخ فرکانسی استخراج می شوند. این معادلات با استفاده از روش رانگ کوتا قابل حل هستند. از آنجایی که برای شیپوره های نمایی با فرض خطی بودن انتشار صوت پاسخ تحلیل موجود است، نتایج در این حالت اعتبارسنجی می شوند.
    کلیدواژگان: انتشار موج، شیپوره صوتی، امواج ماکروسونیک، ترموآکوستیک
  • امیرفرهنگ نیکخو، علی اسماعیلی* صفحات 47-56

    در این تحقیق، تغییرات دامنه و طول موج تابع سینوسی که لبه حمله موج دار بال را تشکیل می دهد در شرایط پس از واماندگی موردمطالعه قرار گرفته است تا میزان اثرگذاری هر یک از این پارامترها بر روی کنترل پدیده واماندگی بررسی شود و میزان حساسیت پدیده واماندگی به هر یک از این دو پارامتر سنجیده شود. به این منظور، بال با سطح مقطع اپلر دارای لبه حمله موج دار مدنظر واقع شده و شبیه سازی عددی به ازای رینولدز 140000 و در زاویه حمله 22 درجه که دقیقا بعد از واماندگی است انجام شده است. نتایج نشان داده که ارتفاع ناحیه جدا شده جریان به دامنه موج سینوسی حساسیت بیشتری دارد درحالی که عرض ناحیه جدا شده جریان شدیدا به طول موج تابع سینوسی وابسته است. نسبت ضرایب آیرودینامیکی نیز به افزایش دامنه موج سینوسی حساسیت بیشتری دارد و با کاهش 7.5% روبرو شده است.

    کلیدواژگان: لبه حمله سینوسی، دامنه، طول موج، ناحیه جدایش جریان، نیروی آیرودینامیکی
  • هادی قشوچی برق*، علی دهقانی، علی میرزائی کهق صفحات 57-68
    امروزه در سطح دنیا با پیشرفت روز افزون تکنولوژی های ساخت و طراحی، امکان ساخت کامپوزیت های الیاف-فلز با سفتی متغیر فراهم شده است. این کامپوزیت ها باتوجه به دارا بودن مزایای همزمان فلز و کامپوزیت، در صنایع مختلف به ویژه در صنعت هوایی بسیار کاربرد دارند. به عنوان نوآوری در این پژوهش، تحلیل فرکانسی صفحات لایه ای الیاف-فلز سفتی متغیر تحت بار حرارتی با روش نوار محدود نیمه تحلیلی بر مبنای تیوری کلاسیک صفحات مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، اثرات شرایط مرزی، لایه چینی، تعداد لایه ها و اثر ابعاد هندسی بر رفتار فرکانسی صفحات فوق مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصله نشان می دهد فرکانس صفحات الیاف-فلز سفتی متغیر در شرایط مرزی مختلف با افزایش درجه حرارت، ضخامت و قیدهای صفحه افزایش می یابد. تغییر راستای الیاف و تغییر ابعاد هندسی نیز بر فرکانس صفحات تاثیرگذار است. جهت صحه سنجی، بخشی از نتایج با چند مرجع مختلف مقایسه و درستی نتایج تایید شده است.
    کلیدواژگان: صفحات لایه ای الیاف-فلز سفتی متغیر، روش نوار محدود، بار حرارتی
|
  • Jalal Raee *, Mohammad Nadjafi, Mahmood Falahat Nia Pages 1-12
    In general, there are various analytical methods to evaluate the reliability of repairable and non-repairable systems, and in particular prediction. Reliability prediction is one of the most common forms of reliability analysis that is used to estimate and predict failure rate, reliability, availability, and mean time-to-failure of components and the whole system. Markov is a method for modeling the stochastic behavior of systems that are continuously or continuously changing over time or in space. These predictions are used to evaluate design feasibility, compare alternative designs, identify potential failure areas, compromise system design factors, and detection/ Tracing reliability improvements. In this paper, in order to predict the reliability assessment indices in the UAVs and based on the Markov analysis method, a model based on the fixed failure and repair rates has been proposed; The derived and proposed relations in this study have the ability to generalize to other types of drone.
    Keywords: Markov Modeling, Reliability Indices Prediction, Fixed Failure, Repair Rate, UAV
  • Mehdi Naderi Nezhad *, Eisa Atoof, Navid Fakhralmobasheri Pages 13-24
    Considering the complexity of analyzing the phenomena affecting the aerodynamic performance of the main rotor helicopter and how to simulate the dynamic movements of the blade relative to the center of rotation, Using methods such as blade element theory together with computational fluid dynamics can be a simpler and less expensive solution than the physical simulation of a helicopter rotor. The geometric characteristics of the rotor of the Bell UH-1 helicopter have been investigated as a virtual disc in two modes of the rotor alone and with the body in static and forward flight conditions. To simulate the flow, unsteady compressible equations with turbulence components are used, and for their discretization, upwind second-order accuracy is used, and the functional effects of the rotor in the form of a spring component are included in these equations.
    Keywords: Helicopter, rotor, Aerodynamic, Virtual disk, Computational Fluid Dynamics
  • Seid Hosein Pourtakdoust *, A. H. Khodabakhsh Pages 25-36

    Development of Physics-Informed Neural Networks (PINNs) as nonlinear dynamics surrogates is investigated. PINNs are unsupervised neural networks in which the input-output relationship is established via a specific dynamic relationship (differential equation). In this regard, the derivatives are determined by utilizing Automatic Differentiation over the network’s graph. Hence, PINNs can be utilized to build complex surrogates for nonlinear dynamical systems which can later be used in real-time control applications. In this study, it is shown that PINNs can adequately capture the dynamics investigated. Even in regions of the state space where there are no training sample points, a PINN surrogate provides an acceptable approximation of the dynamical system. To investigate the hypothesis, three categories of nonlinear dynamics are examined: (1) self-sustained, (2) excitatory, and (3) chaotic systems. As implied by the results, PINNs can estimate self-sustaining and chaotic systems with sufficient accuracy. However, the concept is not as successful with excitatory dynamics that mandates further detailed studies on these surrogates.

    Keywords: Physics-Informed Neural Network, Nonlinear Dynamic Surrogate, Unsupervised Learning
  • Asghar Najafi * Pages 37-46
    Due to the recent applications of generating strong sound waves from thermo-acoustics to acoustic cleaning, it is necessary to modify the previous equations of sound propagation, which were based on linearization assumptions and developed for ordinary applications. In this paper, the sound propagation equations in a horn are first extracted. This starts with writing the equations of momentum and mass conservation and then ends with defining the potential velocity function and placing it in the partial differential equations. By transforming this equation to the frequency domain, the problem becomes a boundary value problem. Frequency response curves are extracted by applying the boundary conditions. These equations can be solved using the Range Kutta method. Since there is an analytical response for exponential horns assuming the sound propagation is linear, the results are validated in this case.
    Keywords: Wave Equation, Sonic horn, Macrosonics, Thermoacoustic
  • Amirfarhang Nikkhoo, Ali Esmaeili * Pages 47-56

    In this study, the variation of amplitude and wavelength of the sinusoidal wing in the post-stall condition have been studied to evaluate the effect of each of these parameters on the control of the stall phenomenon and the stall’s sensitivity to Each of these two parameters is measured. For this purpose, an EPPLER considered as a wavy leading-edge wing’s cross-section and a numerical simulation is performed for Reynolds 140,000 at 22 AOA, which is exactly at post stall condition. The results show that the height of the flow separation area is more sensitive to the amplitude in tubercled wings, while the width of the flow separation area is strongly dependent on the wavelength of the sinusoidal function. The lift coefficient to drag coefficient ratio (L/D) is also more sensitive to increasing the amplitude and has decreased by 7.5%.

    Keywords: sinusoidal leading-edge, amplitude, Wavelength, flow separation area, aerodynamic force
  • Hadi Ghashochi-Bargh *, Ali Dehghani, Ali Mirzaee Kahagh Pages 57-68
    Nowadays in the world, due to increasing development of fabrication and design, fabrication of composite materials with variable stiffness are provided. These composites are widely used in various industries, especially in the aviation industry due to the simultaneous benefits of metal and composite. As an innovation in this research, the frequency analysis of variable stiffness fiber-metal laminated plates under thermal load are investigated using the semi-analytical finite strip method based on the classical laminated plate theory. In this regard, the effects of boundary conditions, stacking sequences, number of layers and effect of geometric dimensions on the frequency behavior of mentioned plates are studied. The results show that frequency of variable stiffness fiber metal laminated plates by increasing the temperature, thickness and boundary constraints in different boundary conditions are increased. Also, the stacking sequences and plate dimensions are affected the frequency of plates. To check the validity, some of results are compared with several different references and show a good agreement.
    Keywords: Variable Stiffness Fiber-Metal Laminated Plates, Finite strip Method, Thermal Load