فهرست مطالب

نشریه مهندسی هوانوردی
سال بیستم شماره 2 (پاییز و زمستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/12/10
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمد ویسی، محمدرضا سلطانپور*، جعفر خلیل پور صفحات 1-15

    پایدارساز هواپیما با استفاده از سطوح آیرودینامیکی متحرک قابل کنترل، هواپیما را پایدار می کند. در این مقاله، یک کنترل پیش بینی مبتنی بر مدل برای پایدارسازی هواپیمای جنگنده F-8 ارائه می گردد. در روش کنترلی پیشنهادی، بر اساس استراتژی افق خزشی، ضمن بهینه سازی در زمان واقعی، با استفاده از مدل خطی شده جنگنده F-8، تابع هدف کمینه گردیده و خروجی در بازه های زمانی آینده پیش بینی می شود. کمینه سازی تابع هدف، ورودی کنترل پایدار را نتیجه می دهد. ورودی کنترل پایدار به دست آمده، حالت های سیستم غیرخطی جنگنده F-8 را تحت شرایط اولیه متفاوت پایدار می سازد. در مراحل طراحی کنترل کننده برای کاهش حجم محاسبات، ملاحظاتی در نظر گرفته شده است. اثبات ریاضی نشان می دهد که سیستم حلقه بسته با کنترل پیشنهادی، پایداری مجانبی دارد. نتایج شبیه سازی ها عملکرد مطلوب کنترل کننده پیشنهادی در پایدارسازی هواپیمای جنگنده F-8 را به خوبی نمایش می دهد.

    کلیدواژگان: هواپیمای جنگنده F-8، کنترل پیش بینی مبتنی بر مدل، استراتژی افق خزشی، پایدارسازی، پلی توپ
  • احسان براتی*، محسن کلاته، محمد رشتبریان صفحات 16-26

    چنانچه باند فرودگاه دچار آسیب شود، یکی از سریع ترین راه های ترمیم باند، استفاده از صفحات ترمیم کننده باند می باشد. چنانچه امکان ساخت این صفحات به صورت یکپارچه وجود نداشته باشد، می توان صفحات را به صورت دوتکه ساخت و سپس آنها را به یکدیگر جوش داد. در این تحقیق، تحلیل استحکام صفحات AM-2 مدنظر است که دارای یک جوش سرتاسری به روش تیگ می باشد. نیروی وارده از طرف هواپیمای ترابری C-130 بر روی صفحات درنظر گرفته شده و مقادیر مختلفی برای شاخص خاک (CBR) مدنظر قرار گرفته است. طرح اتصال دو قسمت صفحات به گونه ای درنظر گرفته شده است که در قسمت جوش، تقویت صورت گیرد. نتایج نشان داده است که برای استفاده از نمونه جوشکاری شده به روش تیگ، مقدار شاخص خاک حداقل باید مساوی 15 باشد. با انجام تست شبیه سازی با کامیون، تطابق خوبی بین نتایج تحلیل نرم افزاری و نتایج تجربی مشاهده شده است.

    کلیدواژگان: صفحه ترمیم، هواپیمای ترابری، شاخص خاک، جوشکاری تیگ
  • محمد کاظمی نصرآبادی*، کاظم صادقپور صفحات 27-38

    جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای یکی از فرآیندهای تولید برتر با کاربردهای متعددی می باشد که امروزه توجه زیادی در صنایع هوافضا به خود معطوف کرده است. هدف اصلی در این تحقیق، مقایسه استحکام کششی-برشی اتصال ورق های متفاوت آلیاژهای آلومینیوم 3T-2024 و 6T-7075 در فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای با فرآیند پرچ کاری مورد استفاده متداول در سازه های بال و بدنه هواپیما می باشد. همچنین تاثیر پارامتر های مختلف از قبیل تاثیر سرعت نفوذ ابزار، سرعت دورانی ابزار و ترتیب قرار گرفتن ورق های آلیاژهای آلومینیوم بر استحکام کششی ناحیه اتصال فرآیند جوشکاری اصطکاکی با استحکام کششی فرآیند اتصال پرچکاری مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. با انتخاب مناسب این پارامتر ها، استحکام کششی-برشی بهینه اتصال قابل دستیابی است. نتایج حاصل از این تحقیق می تواند جهت جایگزینی فرآیند پرچ کاری با فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای در صنایع هوافضا و به ویژه در قسمت هایی از بال و بدنه هواپیما به منظور دستیابی به استحکام بالاتر در اتصالات مورد نظر استفاده نمود. در نتیجه خرابی های مرتبط با اتصالات مورد استفاده در سازه های هواپیما کاهش موثری داده می شود.

    کلیدواژگان: : جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای، پرچ کاری، استحکام کششی برشی
  • محمدرضا سلطانپور*، رضا خاکی صفحات 39-55

    ژیروسکوپ های الکترومکانیکی، ژیروسکوپ هایی هستند که بر اساس سیستم ارتعاشی کار می کنند، کنترل مد تحریک این سیستم ارتعاشی کوچک یکی از اهداف محققان است. در این مقاله، کنترل مدلغزشی برای سیستم ژیروسکوپ ارتعاشی MEMS ارائه می شود. برای اینکار در ابتدا با استفاده از روش دینامیک وارون، دینامیک های معلوم سیستم ژیروسکوپ حذف می شود تا کران عدم قطعیت های موجود در معادلات دینامیکی کاهش یابد. سپس برای مقاوم نمودن کنترل کننده در برابر عدم قطعیت های باقیمانده، از ترکیب کنترل مدلغزشی استفاده می گردد. حضور کنترل مدلغزشی باعث بروز لرزش در ورودی کنترل می شود و این امر کاهش عمر محرکه های مد تحریک سیستم ژیروسکوپ را به دنبال دارد. در این مقاله برای جلوگیری از بروز مشکل لرزش در ورودی کنترل، دو راهکار ارائه می شود. اثبات ریاضی نشان می دهد که سیستم حلقه بسته با کنترل کننده های پیشنهادی و در حضور عدم قطعیت های موجود، دارای پایداری مجانبی سراسری است. برای نمایش عملکرد کنترل کننده های پیشنهادی، شبیه سازی هایی در سه مرحله بر روی سیستم ژیروسکوپ ارتعاشی MEMS پیاده سازی می شود. نتایج شبیه سازی ها، عملکرد مطلوب کنترل مدلغزشی فازی تطبیقی با سطح لغزش مجانبی را نشان می دهند.

    کلیدواژگان: ژیروسکوپ ارتعاشی MEMS، کنترل مدلغزشی، عدم قطعیت، کنترل مدلغزشی فازی تطبیقی با سطح لغزش مجانبی، لرزش در ورودی کنترل
  • مهدی خشروی سامانی، مهدی نیکوسخن، ایمان محمدزمان* صفحات 56-66

    به دلیل ماهیت رادوم در انحراف امواج در رهگیرهای هدایت شونده از نوع راداری، خطای برخورد به هدف افزایش می یابد و بعضا موجب ناپایداری سیستم می شود. از طرفی رادوم منجر به یک فیدبک ناخواسته در حلقه هدایت می شود که مشابه حلقه های فیدبک مرسوم که در آن خروجی باید سیگنال کنترلی مطلوب را تعقیب کند، نمی باشد. در این مقاله ابتدا اثر مخرب رادوم در پایداری و عملکرد حلقه هدایت بررسی و تحلیل شده است. سپس با پیشنهاد افزودن یک بلوک انتگرال گیر مجازی، مسئله جبران سازی رادوم به یک مسئله متداول کنترلی تبدیل شده است بطوریکه می توان معیارهای کارآیی را در قالب یک مساله کنترلی تعریف نمود. سپس جهت طراحی جبران ساز، باتوجه به نوع عدم قطعیت رادوم که از نوع پارامتری می باشد، از روش مقاوم سنتز µ استفاده شده است. نتایج شبیه سازی و تحلیل های پایداری نشان دهنده تضمین پایداری و همچنین بهبود محسوس عملکرد سیستم هدایت در حضور خطای رادوم می باشد.

    کلیدواژگان: ریدوم، پایداری و عملکرد حلقه هدایت، عدم قطعیت پارامتری، کنترل مقاوم، تکنیک سنتز μ
  • محمد علی فارسی*، وحید خلفی صفحات 67-74

    بررسی قابلیت اطمینان و عدم قطعیت در مسائل آیروالاستیسیته تاکنون کمتر مورد توجه  محققین قرار گرفته است، قابلیت اطمینان بیانگر عملکرد صحیح یک آیتم/سیستم در بازه زمانی مشخص و شرایط معین است .در کار حاضر قابلیت اطمینان آستانه وقوع فلاتر صفحه (باطول محدود و عرض بینهایت) با توجه به عدم قطعیت در متغیرهایی شامل مدل الاستیک، ضریب پواسون، چگالی ضخامت صفحه و طول صفحه بررسی شده است.  صفحه مورد نظر از جنس مواد ایزوتروپیک با شرایط مرزی لولای ساده-لولای ساده (SS)، لولای ساده-گیردار (CS) و گیردار-گیردار (CC) می باشد که در رژیم پروازی مافوق صوت مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور شبیه سازی رفتار حاکم بر سازه (ورق) از نظریه کلاسیک ورق استفاده می شود و اثر نیروهای آیرودینامیکی توسط تئوری پیستون مرتبه اول مدل سازی شده است. به منظور گسسته سازی و تحلیل معادلات آیروالاستیک حاکم بر صفحه از روش عددی دیفرانسیل مربعی تعمیم یافته استفاده شده است. معادلات حاکم بعد از گسسته سازی، با استفاده از محاسبه و تحلیل مقادیر ویژه حل شده و آستانه وقوع پدیده فلاتر برای صفحه بدست آمده است. در نهایت برای بدست آوردن قابلیت اطمینان آستانه وقوع فلاتر صفحه دو بعدی از روش شبیه سازی مونت کارلو استفاده شده است.

    کلیدواژگان: فلاتر صفحه- قابلیت اطمینان- مونت کارلو- آیروالاستیک- شرایط مرزی
|
  • Mohammad Veysi, Mohammad Reza Soltanpour*, Jafar Khalilpour Pages 1-15

    The aircraft stabilizer stabilizes the aircraft utilizing non-fixed and controllable aerodynamic surfaces. This paper presents a model-based predictive control for F-8 fighter aircraft stabilization. In the proposed control method, meanwhile the real-time optimization, the cost-function is minimized by means of the linearized model of F-8 fighter and the output is predicted in future interval times based on the receding horizon strategy. The cost-function is defined as the aggregate of terminal cost and summation of stage costs, that the quadratic form of cost-function is utilized in control algorithm, eventually. The costfunction minimization is giving rise to stable control input. The extracted stable control input stabilized the states of the nonlinear F-8 fighter system under the various initial conditions. The considerations are taken into account in the controller designing steps, to reduce the computational load. Mathematical proof investigates that the closed-loop system with the proposed control has asymptotic stability. The simulation results well demonstrate the favorable efficiency of the proposed controller in F-8 fighter aircraft stabilization.

    Keywords: F-8 Fighter Aircraft, Model-Based Predictive Control, Receding horizon strategy, Stabilization, Polytope
  • Ehsan Barati*, Mohsen Kalateh, Mohammad Rashtbarian Pages 16-26

    One of the fastest ways to repair a damaged airfield, is using the matting plates. These plates are manufactured with various size and materials. If there is no way to continuously manufacture the plates, one can produce two separately parts of them and weld to each other. In this paper, the strength of a matting plate namely AM-2 welded by TIG welding process has been analyzed. For determination of the landing loads, Hercules C-130 aircraft has been considered. Various values of subgrade CBR have been studied. The joining plan of plates has been considered in such a way that the strength in the weld region be greater than before. The results showed that by using the matting plate welded by TIG welding process, the value of the subgrade CBR should be at least 15. Simulating test with crane has been carried out in this paper and good agreement was found in the results obtained by experimental tests and that evaluated by numerical analyses.

    Keywords: matting plate, transport aircraft, CBR, TIG welding
  • Kazem sadeghpour, Mohammad Kazemi Nasrabadi* Pages 27-38

    Friction stir spot welding has been considered as one of the superior manufacturing processes with various applications which nowadays draw the attention of aerospace industries. The main goal of the current study is to compare the shear tensile-shear strength of dissimilar aluminum alloy sheets of 7075-T6 and 2024-T3 in the friction stir spot welding process with the riveting process commonly used in the wing and body structures of the aircraft. In addition, the influence of various parameters such as the influence of tool penetration speed, tool rotational speed, and the arrangement of aluminum alloy sheets on the tensile-shear strength of the joining zone have been investigated and compared with that of rivet joining process. By properly choosing these parameters, the optimum tensile-shear strength of the joint can be attainable. Results obtained during the current research can be considered to replace the riveting process with the stir spot welding process in the aerospace industries, and in particular for some portions of the wing and body of the aircraft in order to achieve higher strength for the desired joints. As a result, the damage related to the joints used in aircraft structures could be efficiently reduced.

    Keywords: friction stir spot welding, riveting, shear tensile strength
  • reza khaki, mohmmad reza soltanpour* Pages 39-55

    Electromechanical Gyroscopes are based on vibrational systems. To control the driving mode of such small vibrational system is of pivotal importance for researchers. A sliding-mode control system is proposed for MEMS gyroscopes. At first, for decreasing the uncertainties existed in dynamical equations, utilizing the Inverse Dynamics method known dynamics of the gyroscope system are eliminated. To make the controller robust against the remaining uncertainties, sliding-mode control is applied. Sliding mode control will add undesired chattering on the control input, which result in a reduction in driving mode actuator's lifetime. In order to preclude the chattering problem in the control input, two approaches are presented. In the first approach, an adaptive fuzzy approximator is used to estimate the uncertainty bound in dynamical equations. The application of proposed adaptive fuzzy sliding mode control in reducing the undesirable chattering in the control input is impressive. In the second approach, by adjusting the Adaptive fuzzy sliding mode control designing process, a new variable is presented, which finally leads to designing the control input derivative. The mathematical proof shows that the proposed control method will cause the sliding surface to converge to zero asymptotically in the presence of uncertainties. Since it is imperative for implementation purposes to take integral from the control input, the chattering phenomenon will disappear completely in practice. To demonstrate the function of the proposed controllers, four simulation steps have been implemented on MEMS gyroscopes. Simulation results indicate desired operation of adaptive fuzzy sliding mode control with the asymptotical sliding surface.

    Keywords: MEMS vibration gyroscope, sliding mode control, uncertainty, adaptive fuzzy sliding mode control with asymptotic sliding surface, chattering in control inpu
  • Mahdi Khosravi Samani, Mahdi Nikusokhan, Iman Mohammadzaman* Pages 56-66

    Because of refraction of the incoming wave in the radar-guided interceptors, the radome can cause large miss distance and even having a destabilizing effect on the guidance system. On the other hand, the radome imposes an unwanted feedback that is not similar to the conventional feedback loops, in which output must follow a desired control signal. In this paper, the destructive effect of radome in guidance loop stability and performance is analyzed at first. Then, proposing a virtual integrator operator, the problem is transformed to a conventional tracking control problem so that the performance indexes can be defined in control aspect. Regarding the parametric uncertainty of the radome slope, µ-synthesis approach is used to design a robust compensator. Simulation results and stability analysis show that the designed compensator improves the guidance system performance in the presence of the radome, while the stability is guaranteed.

    Keywords: Radome, stability, performance of guidance loop, parametric uncertainty, robust control, synthesis technique
  • Farsi Mohammad Ali*, Khalafi Vahid Pages 67-74

    Reliability and uncertainty effect on aeroelasticity problems have been less respected by researchers. Reliability defines the ability of an item to perform the desired function during a specified time. In this paper, the flutter threshold for a panel has been studied; uncertainty in some parameters such as the elastic model, Poisson's ratio, density, thickness, and plane length is investigated. The plane is an Isotropic material considered in supersonic flow regime with three boundary conditions (SS, CS, CC). The structural model is considered based on the classical plate theory; also to determine the supersonic aerodynamic loads on the plate the first order piston theory is applied. The Generalized Differential Quadrature Method (GDQM) is used to discrete and analysis the aeroelastic equations of the panel. Then the equations are analyzed and eigenvalues are calculated. Then the threshold of the panel flutter is determined. Finally, to calculate the threshold of panel flutter reliability based on the first order reliability method, the Monte Carlo (MC) simulation is used.

    Keywords: panel flutter, Reliability, Monte Carlo, Aeroelastic, Boundary conditio