فهرست مطالب

مهندسی هوانوردی - سال چهاردهم شماره 1 (بهار 1391)

نشریه مهندسی هوانوردی
سال چهاردهم شماره 1 (بهار 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/10/11
  • تعداد عناوین: 7
|
  • سید حمید جلالی نایینی صفحه 1
    در این مقاله، معادلات خطی شده هدایت ناوبری تناسبی برای حرکت در صفحه با اعمال اثر اشباع شتاب و در حضور اثر رادوم بی بعد شده و با استفاده از آن تحلیل فاصله خطا انجام شده است. دینامیک سیستم کنترل با یک تابع تبدیل مرتبه اول مدل شده است. سپس به منظور کاهش اثر رادوم در فاصله خطا، فیدبک سرعت زاویه ای بدنه به دستور شتاب افزوده شده و تحلیل خطا صورت پذیرفته است. با استفاده از روش ارائه شده، نمودارهای بی بعد مفیدی برای بررسی رفتار پارامترهای مختلف جهت طراحی و اصلاح هدایت ناوبری تناسبی بدست می آید. در ادامه، معادلات بی بعد برای هدایت تناسبی با جمله های غیرخطی شامل توانهای مختلف نرخ چرخش خط دید نیز استخراج شده است.
    کلیدواژگان: فاصله خطا، اثر رادوم، هدایت ناوبری تناسبی، معادلات بی بعد
  • سید حسین، کریمیان پورتاکدوست*، سعید علی آبادی، کریم مظاهری، عباس ابراهیمی صفحه 13

    امروزه کاربری های متنوع و جذابی برای بال زن ها متصور است. این جذابیت در کاربری، بخاطر کارآیی بالاتر آن ها در سرعت های کم و اعداد رینولدز پایین در قیاس با پرنده های بال ثابت می باشد. ابعاد کوچک، سرعت کم، همراه با چابکی و قدرت مانوردهی بالا از مزیت های بالقوه بالزن ها محسوب می شود که در دهه اخیر برای ماموریتهای جستجو و نجات، عملیات های سنجشی، جستجوی نامحسوس و شنود در محیط های کوچک مورد توجه قرار گرفته اند. در کنار این جذابیت های ذاتی، عملا بدلایل پیچیدگی بسیار زیاد مکانیزم تولید همزمان برآ و پیشران در بالزن ها، نبود مدلهای دقیق دینامیک پروازی و ذات غیر خطی و کوپل شده حرکتهای طولی، عرضی و سمتی، فعالیت و مطالعات تجربی روی آنها، از اهمیت بسزایی برخوردار است.
    در این تحقیق مطالعه تجربی عملکرد یک بال زن الاستیک در حین بال زدن مورد بررسی قرار گرفته است. با طراحی و ساخت یک پرنده بالزن نمونه و ایجاد سکوی تست استاتیکی، قابلیت داده برداری کمیت های زاویه، فرکانس، نیرو، ولتاژ و جریان مصرفی فراهم شده است. همچنین تعدادی انواع سازه های بال به منظور بررسی اثر متغیرهای هندسی و مشخصه های مکانیکی بر نیروهای تولید شده و نیز توان مصرفی، طراحی و بکار گرفته شده اند. نتایج حاصل از آزمایشها در طیفی از مشخصات سازه ای و آیرودینامیکی، گردآوری، پردازش و به منظور استخراج الگوهای دینامیکی بکار گرفته شده است. بطور ویژه اثرات پارامترهای سختی، جرم و نسبت منظری در بال زدن از طریق آنالیز ابعادی و بر پایه گروه های بدون بعد بررسی شده و منحنی های جدیدی استخراج شده است. بعلاوه شیوه ای نوین در بهینه سازی بال از جنبه سازه ای، برای دستیابی به بیشترین راندمان پیشران، ارایه گردیده است. منحنی های تعمیم یافته حاصل از این مطالعه، وابستگی کارایی بال زدن را به دو پارامتر مستقل فرکانس بی بعد شده و ضریب آیروالاستیک نشان می دهند. دستاوردهای این فعالیت می تواند بعنوان گراف های طراحی در انتخاب صحیح پارامترهای هندسی، جرم و مشخصه الاستیک بال، در پرنده های بالزن و سایر سازه های الاستیک مولد نیرو، بکار گرفته شوند.

    کلیدواژگان: پرنده بالزن - آیروالاستیسیته- تحقیق تجربی - منحنی تعمیم یافته، آنالیز ابعادی - تکنولوژی مورفینگ
  • علی یزدانی صفحه 27
    نسبت استحکام به وزن بالای گروه های 2000 و 7000 آلیاژهای آلومینیوم سبب استفاده زیاد آنها در صنایع هوایی شده است. از جمله مهمترین این آلیاژها، آلیاژهای 3T-2024 و 6T-7075 آلومینیوم است که علی رغم استحکام بالا از نظر مقاومت به خوردگی به شدت ضعیف می باشند. این پژوهش به بررسی بهبود مقاومت به خوردگی آلیاژهای مذکور در اثر اعمال پوشش های آندایز مختلف و همچنین پوشش کروماته می پردازد. مورفولوژی پوشش های آندایز مختلف توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین از آزمون پلاریزاسیون به منظور بررسی رفتار خوردگی نمونه ها در محیط نمکی استفاده گردید. در نهایت نمونه های پوشش داده شده پس از اعمال رنگ تحت عملیات پاشش نمک قرار گرفتند. نتایج نشان می دهد که تمامی پوشش های آندایز و کروماته منجر به بهبود مقاومت به خوردگی آلیاژهای 2024 و 7075 آلومینیوم می شود. میزان بهبود در این آلیاژها به ترتیب 78 و 72 درصد با پوشش کروماته، و 98 و 94 درصد با پوشش آندایز است.
    کلیدواژگان: پوشش، خوردگی، آندایز، کروماته، آلیاژ 2024، آلیاژ 7075
  • مجید زارعی، احمدرضا ولی، وحید بهنام گل صفحه 37
    در این مقاله، طراحی غیرخطی و مقاوم مولفه های شتاب رهگیر در دستگاه خط دید برای برخورد با اهداف متحرک ارائه شده است. برای تضمین برخورد با هدف از ایده ی ناوبری موازی استفاده شده و مولفه ی شتاب هدف در راستای عمود بر خط دید برای صفر کردن نرخ چرخش این خط طراحی می شود. همچنین برای کنترل سرعت نزدیک شوندگی رهگیر به هدف، مولفه ی شتاب در راستای خط دید طراحی و به رهگیر اعمال می شود. در روند طراحی به دلیل استفاده از کنترل مد لغزشی، مستقیما از معادلات غیرخطی حاکم بر هندسه ی درگیری استفاده شده و مانور هدف به عنوان نامعینی در نظر گرفته می شود. لذا قانون هدایت غیرخطی طراحی شده نسبت به مانور هدف مقاوم خواهد بود. در روش ارائه شده پارامتری برای تنظیم زمان رسیدن به سطوح لغزش و صفر شدن خطا وجود داشته و برای جلوگیری از نوسانات ناخواسته از روش تقریب پیوسته در لایه ی مرزی استفاده شده است. از آنجا که تغییر پارامتر طراحی منجر به ایجاد مجدد نوسان می شود، در این مقاله از شرط لغزش جدیدی استفاده شده که نوسان را مستقل از مقدار پارامتر طراحی می گرداند. لذا پهنای لایه ی مرزی فقط یک بار تنظیم می شود و با تغییر پارامتر طراحی نیازی به تنظیم مجدد این لایه نیست.
    کلیدواژگان: هدایت غیرخطی، اهداف متحرک، کنترل مد لغزشی، نامعینی، نوسانات ناخواسته
  • رضا میرجلیلی، فرهاد توکلی، سید حمیدجلالی نایینی صفحه 47
    در این مقاله، یک قانون هدایت میانی سه بعدی با استفاده از نقاط گذر متحرک برای رهگیری اهداف متحرک ارائه شده است. نقاط گذر به گونه ای انتخاب می شود که وسیله پروازی در ابتدا اوج گیری مناسبی کرده و در لایه های رقیق تر اتمسفر مسیر خود را طی کند. البته با تغییر مسیر هدف، موقعیت نقاط گذر اصلاح می شود. وسیله پروازی برای پرواز به سمت نقطه گذر آتی از روش هدایت تناسبی با جبران اثر شتاب جاذبه استفاده می کند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که قانون هدایت پیشنهادی برای اهداف در برد بلند و با تغییر مسیر، عملکرد بهتری در مقایسه با روش های هدایت میانی کلاسیک دارد.
    کلیدواژگان: قانون هدایت، هدایت میانی، نقاط گذر، هدایت تناسبی
  • مسعود پور، بهنام معتکف ایمانی، محسن فلاح صفحه 57
    در این مقاله، روشی جدید برای پیش بینی دقیق نیروهای برش و تعیین بافت سطح قطعه کار تولید شده در عملیات فرزکاری با بار جانبی کم ارائه می گردد. در روش پیشنهادی، نسبت میرایی فرآیند در خارج از منطقه برش توسط روش تحلیل مودال تجربی تعیین شده و برای تعیین دقیق نسبت میرایی فرآیند در داخل منطقه برش از تکنیک های روش تحلیل سری زمانی استفاده شده است. با استفاده از دیاگرام جمع همبستگی، مقایسه ای بین سیگنال نیروی شبیه سازی شده و سیگنال نیروی آزمایشگاهی انجام گردیده و مقدار نسبت میرایی، با مقایسه کیفی دیاگرام مذکور برای دو سیگنال تعیین می گردد. روش مورد استفاده برای شبیه سازی نیروهای برشی، روش المان محدود زمانی (TFEA) است که روشی بسیار کارآمد برای پیش بینی دینامیک فرآیند فرزکاری با بار جانبی کم می باشد. روش TFEA امکان مدلسازی فرکانس های Flip و Hopf را در شرایط فرزکاری با بارجانبی کم فراهم می آورد. این فرکانس ها به شدت بر روی دالان های پایداری فرآیند موثر می باشند. بدین ترتیب مدلسازی نیرویی انجام شده با این روش، تاثیرات فرکانس های مذکور را لحاظ می کند. در این شبیه سازی، اثر خروج از مرکزی ابزار در نظر گرفته شده است. به منظور تایید صحت مدل ارائه شده، تعدادی آزمایش فرزکاری نمونه بر روی دیواره آلومینیومی از جنس 6T-7075 با استفاده از ابزار فرز انگشتی از جنس HSS انجام شده اند. پارامترهای مقایسه شده بین مدل شبیه سازی و آزمایش های تجربی شامل نیروی برشی، الگوی کیفی بافت سطح و مقدار کمی زبری سطح می باشند. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهند که مدل ارائه شده با دقت بسیار خوبی می تواند دامنه نیرو، بافت سطح و مقدار زبری سطح را تعیین نماید.
    کلیدواژگان: فرآیند فرزکاری، تیغه فرز انگشتی، دینامیک نیروی برش، بافت سطح، نسبت میرایی فرآیند، معیار جمع همبستگی
  • هومن شاهوردی مقدم، سید مهدی میرساجدی صفحه 73
    در این تحقیق الگوریتمی ساده و بهبودیافته برای شبیه سازی حرکات نوسانی یا دورانی جسم و همچنین حل معادلات حاکم بر جریان ارائه شده است. به منظور شبکه بندی میدان حل، از یک شبکه هیبریدی1 که ترکیبی از المان های مثلثی و چهارضلعی می باشد، استفاده شده است. در الگوریتمی که جهت حرکت شبکه استفاده شده به راحتی حرکات نوسانی یا دورانی جسم قابل اجرا می باشد، به گونه ای که به هیچ یک از متدهای رایج در شبکه های متحرک مانند میانه یابی، حذف یا درج نقاط و یا شبکه بندی مجدد نیاز نمی باشد. گسسته سازی میدان حل در این تحقیق مبتنی بر روش حجم کنترل بر مبنای المان محدود(CVFEM)2 بوده و به منظور حل معادلات جریان، الگوریتم تفاضل مرکزی جیمسون بر اساس روش مذکور، توسعه یافته است، که از مهمترین مزایای روش ارائه شده، عدم نیاز به شناسایی اطلاعات سلول های مجاور جهت محاسبه شارهای جابه جایی است که این موضوع در حل مسائل سه بعدی بسیار حائز اهمیت می باشد و موجب سادگی قابل توجه در حجم ساختار داده ها می گردد. علاوه بر این در این روش محاسبه خواص جریان مستقیما بر روی رئوس المان ها صورت می پذیرد، بدین ترتیب شرایط مرزی مستقیما بر روی نقاط مرزی اعمال شده و در نتیجه خواص جریان بر روی مرزها بصورت دقیقتری محاسبه می شود. در این تحقیق و بر روی معادلات گذرا، دوبعدی و تراکم پذیر اویلر، روش های تسریع همگرایی شامل گام زمانی موضعی، آنتالپی میرا کننده و هموار سازی باقی مانده ها نیز به منظور کاهش زمان حل استفاده شده است. در انتها و برای اطمینان از صحت نتایج به دست آمده، این نتایج با داده های تجربی و سایر نتایج عددی موجود مقایسه شده اند
    کلیدواژگان: حجم محدود بر مبنای المان محدود، مرز متحرک، روش جیمسون، الگوریتم تفاضل مرکزی
|
  • S.H.Jalali-Naini Page 1
    In this paper، the linearized 2-D equations of proportional navigation guidance (PNG) are normalized in order to carry out the missdistance analysis considering acceleration saturation and radome effect. The control system dynamics is modeled using the first-order transfer function. To reduce the missdistance due to radome effect، the body rate feedback is added to the commanded acceleration in the analysis. Using this approach، useful normalized curves are obtained for parametric study and modification of PNG. Finally، the normalized equations of a modified PNG، having nonlinear terms consisting of line-of-sight rate with different powers، are derived.
    Keywords: missdistance, radome effect, Proportional Navigation
  • Seid H. Pourtakdoust, S. Karimian, K. Mazaheri, A. Ebrahimi Page 13

    There are many potentially attractive applications for flapping Micro air vehicles (FMAV). FMAV have much better performance in low speeds and Reynolds numbers compared to that of fixed wings or MAV. In line with their special advantages of small size، low velocity، high agility and maneuverability، micro or small ornithopters are being potentially considered for applications in rescue missions، remote sensing and spy and reconnaissance operations in small/closed environment. Experimental studies of flapping phenomena are of great importance due to some fundamental challenges faced with theoretical modeling of FMAV. These include complexity in simultaneous modeling of lift and propulsive mechanism، lack of accurate flight dynamic models and a high degree of coupling and nonlinearity of the FMAV dynamic modes. In this research، an elastic flapping wing has been experimentally investigated. The FMAV as well as an instrumented test stand for online measurements of forces، flapping angle and power consumption have been designed and built specifically for this investigation. Moreover، various types of wings having different torsional stiffness، mass and size have been manufactured in order to study the effects of changing both kinematic parameters and mechanical properties of wing، on produced forces and also consumed power. The test results have been achieved for a variety of aerodynamic and mechanical characteristics. A set of new generalized curves have been introduced via dimensional analysis، in which essential parameters of wing such as stiffness، mass، area، frequency and velocity، are grouped together. A new optimization scheme has been introduced based on these general curves، addressing best wing for maximum propulsive efficiency. Flapping performance is shown to be a function of two independent parameters، namely the reduced frequency and the Aeroelastic coefficient. The trends and the generalized curves can be widely utilized in the design of FMAV or other elastic lift-propulsion generating structures.

    Keywords: Flapping Air Vehicle – Aeroelasticity –Generalized Curves– Experimental Study – Dimensional Analysis – Morphing Technology
  • A.Yazdani Page 27
    The high ratio of strength to weight in aluminum alloy of 2xxx and 7xxx series has lead to an increase in their applications in aerospace industries. The two important alloys in these series are 2024-T3 and 7075-T6 which are considered due to their high strength. However، the weak corrosion resistance of these alloys can limit their applications. This research investigates the improvement in corrosion resistance of these two alloys due to application of chromate coatings as well as anodizing in various acids. The morphology of the anodized coatings was studied by scanning electron microscope (SEM). In order to investigate the corrosion resistance، different samples were tested by polarization test in a salty solution. Finally the coated samples have gone under salt spray operation after excreting the color. The results revealed that boat of the coating methods improved the corrosion resistance of 2024 and 7075 alloys. The improvement after application of the chromate coating was found to be 78% and 72% for 2024 and 7075 alloys، respectively. In the case of performing anodized coatings these values were measured as 98% and 94%.
    Keywords: Coating, Corrosion, Anodize, Chromate, 2024 alloy, 7075 alloy
  • M.Zarei, A.R.Vali, V.Behnam Gol Page 37
    In this paper، guidance laws in the direction and perpendicular to the line-of-sight is designed. The tangential component of missile acceleration is designed for zeroing the LOS rate and the other component is for controlling the closing velocity. In this method، because of using the sliding mode control، the nonlinear equation of motion is used and the acceleration command input is determined considering the target acceleration as an uncertainty. Therefore the guidance laws are robust with respect to target maneuvering and precise measuring or estimating of target acceleration is not required. In these guidance laws there are parameters for adjusting the reaching time to sliding surfaces and for producing smooth command acceleration and removing the chattering phenomenon in control input، continuous approximation method has been applied. Because of using a new sliding condition، the boundary layer is adjust only once and is independent with the designing parameter.
    Keywords: nonlinear guidance, moving targets, sliding mode control, uncertainty, chattering
  • R. Mirjalili, F. Tavakoli, S. H. Jalali-Naini Page 47
    In this paper، a three-dimensional midcourse guidance law is presented for interception of moving targets using moving waypoints. The waypoints are selected such that the interceptor ascends initially at higher altitudes to fly its trajectory in the thin layers of atmosphere. The interceptor uses proportional navigation guidance with gravity compensation to fly towards the next waypoint. The waypoint positions are modified in case the target changes its course. Simulation results show that the proposed midcourse guidance has better performance for the long range in comparison with classical midcourse schemes.
    Keywords: guidance law, midcourse guidance, waypoint, proportional navigation
  • M. Pour, B.M. Imani, M. Fallah Page 57
    In this paper، a new method is presented for accurate prediction of cutting forces، stability lobes and the surface texture generated during low radial immersion milling process. In the proposed approach، the damping ratio for non-cutting zone is determined by experimental modal analysis، while the process damping ratio of cutting zone is defined using times series analysis techniques. Using correlation sum diagram، the simulation and experimental force signals are qualitatively compared to anticipate the value of process damping. The cutting force simulation algorithm utilizes Time Finite Element Analysis (TFEA) which is an effective method for modeling of cutting dynamics in low radial immersion milling process. The TFEA method enhances the modeling of flip and hopf bifurcation frequencies in low radial immersion milling. These frequencies can highly affect the stability lobes of milling process. Moreover، the effect of cutter deflections and run out are taken into account. The feasibility of proposed model is verified experimentally for side wall machining of Aluminum 7075-T6 using a HSS helical end mill. The compared simulation and experimental results include dynamic cutting forces، 3D surface texture، surface roughness and the boundaries of stability lobe diagram. It is shown that the implemented model can accurately simulate the various aspects of low radial immersion milling process.
    Keywords: Milling Process, Dynamic Cutting Forces, Surface Texture, Stability Lobes, Process Damping Ratio, Correlation Sum Criterion
  • H.Shahverdi Moghaddam, S.M.Mirsajedi Page 73
    In this research a simple and improved algorithm for simulating of rotational or oscillating motion of body and also solving the governing equations of flow is presented. in order to mesh the solution domain، a hybrid mesh which is combined with quadrilateral and triangle elements is used. In the moving mesh algorithm، rotational or oscillating motion of body is simply practicable so that it does not need any of common methods in moving mesh such as interpolation، insertion or deletion and remeshing. Discretization of solution domain in this research is based on Control Volume based Finite Element Method (CVFEM) and for solving the governing equations Jameson central difference algorithm is developed based on the mentioned discretization method. One of the advantages of this Approach is that it does not require finding information of neighbor elements; this subject is very important in solution of three dimensional problems and it noticeably facilitates the amount of data structure. In addition، in this approach the properties of flow are computed directly on domain vertices، so boundary condition are applied directly on boundary vertices and as a result the flow properties are computed exactly on boundaries. In this research، to accelerate convergence، local pseudo-time stepping، enthalpy damping and residual averaging are used on unsteady and compressible two dimensional forms of Euler equations. At the end، to make sure of the accuracy of the results، these results are compared either with experimental or other numerical available data.
    Keywords: Control Volume based Finite Element Method, Moving Boundary, Jameson Method, Central Difference Algorithm