محاسبه بارهای اینرسی هواپیما با استفاده از شبیه سازی

خستگی سازه یکی از مهم ترین فاکتورهای موثر روی ساختمان هواپیماهای نظامی و حمل و نقلی بوده که ایمنی پروازها را به خطر انداخته و روی طول عمر آن تاثیر می گذارد. یکی از عوامل به وجود آورنده خستگی، تغییرات بارهای وارده بر سازه می باشد. به همین دلیل تحقیقات و مطالعات فراوانی به منظور تعیین و محاسبه بارهای وارده بر سازه هواپیما به خصوص بارهای وارده حین دوره سرویس دهی انجام شده است. بارهای اعمال شده روی سازه یک هواپیما، به دو بخش بارهای اینرسی و آیرودینامیکی تقسیم می شوند. میزان بارهای اینرسی به عملکرد شتاب عمودی و شتاب زاویه ای پیچشی روی توزیع جرم قطعات هواپیما بستگی دارد. محاسبه این شتاب ها در حین اجرای مانورهای مختلف از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. در این مقاله نحوه محاسبه بارهای اینرسی وارده بر هواپیما در طول دوره بهره دهی آن ارایه شده است. به این منظور یک هواپیمای آموزشی به عنوان نمونه انتخاب شد و بدنه آن در راستای طولی به صد جزء تقسیم شده است. سپس توزیع جرم در راستای بدنه به دست آمده و جرم هر جزء محاسبه شده است. در ادامه برای محاسبه بارهای اینرسی برشی محلی وارده بر هر جزء با استفاده از روش های تحلیلی، معادله ای بر حسب شتاب های خطی و زاویه ای تاثیرگذار بر میزان بارهای موصوف تعیین شده است. به منظور به دست آوردن مقادیر شتاب های به کار رفته در این معادلات، شبیه سازی هواپیمای یاد شده انجام شده و نتایج حاصل از شبیه سازی با اطلاعات به دست آمده از آزمایشات پروازی اعتبارسنجی شده است. در نهایت بارهای اینرسی وارده بر بدنه هواپیما، با به کار بردن پارامترهای به دست آمده از شبیه سازی به عنوان نمونه در حین اجرای مانور لوپ محاسبه شده است. آشکار است روند محاسبات انجام شده قابل تعمیم برای هواپیماهای پهن پیکر ترابری نیز می باشد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که این روش برای محاسبه توزیع بارهای اینرسی وارده بر بدنه هواپیما (در طول دوره سرویس دهی) با هزینه کم و دوری از ریسک پذیری پرواز واقعی مناسب است.