مطالعه تجربی و عددی اثر صدمه ستاره ای شکل بر عملکرد آیرودینامیکی بال یک پهپاد

این مقاله عملکرد آیرودینامیکی بال یک پهپاد را که توسط برخورد یک جسم مانند گلوله جنگی دچار صدمه شده است، با دو روش شبیه سازی عددی و تجربی مورد مطالعه قرار می دهد. به منظور شبیه سازی اثر برخورد گلوله و ایجاد گوشه های تیز در صدمه واقعی، از یک حفره ستاره ای شکل برای شبیه سازی صدمه استفاده شده است. مقطع بال مورد مطالعه، ایرفویل نامتقارن با شماره NACA 641-412 در نظر گرفته شده است. در این تحقیق، اثر موقعیت صدمه در راستای دهانه بال در سه مکان مختلف سر، میانه و ریشه بال بر روی عملکرد آیرودینامیکی بال تحت زوایای حمله مختلف مطالعه شده است. در بخش تجربی این مقاله مشخصات جریان عبوری از روی بال و صدمه، با تکنیک رنگ استاندارد آشکارسازی شده و اثرات آن بر ضرایب آیرودینامیکی ارائه شده است. به منظور بررسی قابلیت حل عددی در پیش بینی عملکرد آیرودینامیکی بال صدمه دیده، جریان اطراف بال به صورت عددی تحلیل شده و نتایج حاصل با نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی و مقایسه شده است. در نتایج آشکارسازی جریان، یک جریان جت قوی و دو گردابه با چرخش خلاف جهت، متصل به صدمه ستاره ای شکل، در سطح مکش بال مشاهده می شود. نتایج نشان می دهد صدمه ستاره ای که مساحت آن حدود 1 درصد مساحت کل بال است می تواند ضریب برآی بال را حدود 6 درصد در مقایسه با بال سالم کاهش و ضریب پسا را حدود 7/15 درصد نسبت به بال سالم، افزایش دهد. همچنین صدمه باعث می شود بال ضریب ممان پیچشی منفی تری را تجربه کند. نتایج صدمه در مکان های مختلف نشان داد که صدمه در نزدیک نوک بال تاثیر کمتری بر کاهش کارایی آیرودینامیکی بال دارد.
ضریب پسا را حدود 7/15 درصد نسبت به بال سالم، افزایش دهد. همچنین صدمه باعث می شود بال ضریب ممان پیچشی منفی تری را تجربه کند. نتایج صدمه در مکان های مختلف نشان داد که صدمه در نزدیک نوک بال تاثیر کمتری بر کاهش کارایی آیرودینامیکی بال دارد.