فهرست مطالب

نشریه فناوری در مهندسی هوافضا
سال هشتم شماره 2 (پیاپی 29، تابستان 1403)

  • تاریخ انتشار: 1403/02/16
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سعید رمضانی، حمزه سلطانعلی*، امیر بیرامی صفحات 1-12

    مدیریت سلامت و پیش بینی عیوب به عنوان یکی از گزاره های اصلی نگهداری و تعمیرات پیشگویانه، نقش ویژه ای به منظور شناسایی، تشخیص و پیش بینی وضعیت سلامت انواع دارایی های فیزیکی ایفا می نماید. ارزیابی وضعیت سلامت انواع دارایی ها در صنعت هوایی، با هدف ارائه برنامه های نگهداشت، از طریق برآورد وضعیت زوال/تخریب یکی از راهکارهای اساسی است. در این مطالعه، با توجه به محدودیت ها و عدم قطعیت های موجود در روش های مرسوم پیش بینی در حوزه تعیین روند زوال تجهیزات، یک مدل توسعه یافته شبکه عصبی مصنوعی با محوریت مفهوم یادگیری عمیق و مقایسه آن با سایر روش های مرسوم ارائه شد. نتایج مقایسه ای نشان داد که روش شبکه عصبی پرسپترون عمیق با دقت پیش-بینی 94 درصد دارای عملکرد بالایی در تعیین روند زوال در موتورهای توربینی هواپیما در مقایسه با سایر روش های مرسوم داشته است. نتایج حاصل از این تحقیق می تواند در پیش بینی عمر مفید باقی مانده و نیز ارائه برنامه های مناسب نگهداشت در تجهیزات صنایع هوایی مورد استفاده باشد.

    کلیدواژگان: صنعت هوایی، پیش بینی زوال، یادگیری عمیق، موتور توربوفن، یادگیری با نظارت، شبکه های عصبی مصنوعی
  • محمدحسین مقیمی اسفندآبادی، محمدحسن جوارشکیان* صفحات 13-25

    پژوهش حاضر، به بررسی تاثیر فنس بر گردابه های راس بال و سطوح کنترلی در هواپیما با استفاده از روش عددی می پردازد. در طراحی و قرار دادن فنس های بال، ابعاد متوسط استخراج شده از گردابه های راس بال در زوایای حمله مختلف به کار گرفته شده است. همچنین، فنس ها با ابعاد مشخص شده در سه ارتفاع و سه موقعیت مختلف در طول بال نصب شده (طول فنس برابر با میانگین طول گردابه در آن قسمت و ارتفاع فنس 30 درصد قطر گردابه آن قسمت است) و در زوایای حمله 7 تا 16 درجه بررسی شده اند. گام بعدی، طراحی ابعاد فنس به روش بهینه سازی تک هدفه است. هدف دستیابی به بهترین طراحی که با حداقل زمان و هزینه به یک راه حل بهینه همگرا شود. طراحی فنس ها در سه نقطه بر اساس ابعاد گردابه با روش عددی انجام می شود. با این حال، تجزیه و تحلیل عددی (CFD) به زمان محاسباتی زیادی نیاز دارد، برای حل این، از تابع پایه شبکه عصبی (RBF) و مدل کریجینگ (Kriging) با قرار دادن شرایط اولیه مسئله و نتایج حل عددی در صورت وجود فنس، استفاده شده تا با تعیین مناسب ترین مکان، ضریب گشتاور غلتشی را به حداقل رسانیم.

    کلیدواژگان: فنس بال، بهینه سازی، شبیه سازی عددی، بال لامبدا، پهپاد، ضرایب آیرودینامیکی
  • محمدمهدی سوری، سید حسین ساداتی* صفحات 27-43

    این مقاله به تشریح روند طراحی و شبیه سازی عملکرد کنترل کننده پیش بین مدل بهینه می پردازد که به منظور هدایت موشک در یک مساله دو بعدی کمینه سازی زمان برخورد و فاصله از دست دهی با هدف ایجاد شده اند. در طراحی کنترل کننده پیش بین مدل بهینه، ابتدا نوع پرکاربرد مدل پیش بین خطی ضمنی طراحی شده و سپس مدل پیش بین غیرخطی ارائه شده و عملکرد آن ها در هدایت موشک مورد ارزیابی قرار گرفته است. با توجه به شبیه سازی ها می توان نشان داد که کنترل کننده پیش بین مدل خطی ضمنی (برخط) و کنترل کننده پیش بین مدل غیرخطی بهینه، فاصله برخورد نهایی موشک با هدف و زمان برخورد را به خوبی کنترل می کند. نوآوری این مقاله طراحی کنترل کننده پیش بین مدل بهینه با استفاده از الگوریتم ژنتیک و اجتماع ذرات در مدل هدایت و کنترل یکپارچه است.

    کلیدواژگان: موشک، کنترل بهینه، کنترل پیش بین مدل، هدایت و کنترل یکپارچه
  • سعید طرهانی، مهدی کرمی خرم آبادی* صفحات 45-54
    در این تحقیق به بررسی استحکام ضربه نانو کامپوزیت تابعی اپوکسی تقویت شده با نانو ذرات گرافن پرداخته شده است. ابتدا نمونه ها برای توزیع یکنواخت و تابعی ساخته شده است. سپس نحوه توزیع نانو ذرات با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شده است. بر اساس این بررسی برای توزیع یکنواخت، در نمونه های کمتر از 5/1% درصد وزنی نانو ذرات گرافن هیچ نشانه ای از ذرات بهم چسبیده یافت نگردید. برای نمونه تابعی نیز تصویر برداری صورت گرفته و مشاهده گردیده که مرز لایه ها بهم پیوسته است. سپس نمونه ها تحت آزمایش ضربه ای ایزود قرار داده شده و مشاهده گردیده که برای توزیع یکنواخت، میزان جذب انرژی تا 1% درصد وزنی نانو ذرات گرافن افزایش یافته و سپس برای نمونه 5/1% درصد وزنی نانو ذرات گرافن، مقدار آن شروع به کاهش می کند. برای بررسی صحت نتایج بدست آمده، با استفاده از روش اجزاء محدود مدلسازی برای نمونه های ذکر شده صورت گرفته و نتایج بدست آمده با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردیده است.
    کلیدواژگان: نانو کامپوزیت تابعی، استحکام ضربه، روش اجزاء محدود
  • محمد براتی، مهدی سبزه پرور*، محمد نوابی صفحات 55-65
    از مهم ترین پیش شرط های انجام موفق آزمون های کنترل وضعیت در سیمولاتور آزمایشگاهی دینامیک وضعیت فضاپیما، انطباق حداکثری مرکز جرم پلتفرم با مرکز دوران آن برای حذف گشتاور اغتشاشی جاذبه می باشد. در این مقاله استخراج یک مدل دینامیکی مناسب برای پلتفرم دارای نابالانسی جرمی انجام شده و سپس روشی اصولی برای پایدارسازی آن توسط کنترل کننده خطی همراه با شرایط پایداری ارائه می شود. در روش پیشنهادی، ابتدا بردار موقعیت مرکز جرم پلتفرم تخمین زده می شود. سپس یک قانون کنترل تناسبی-مشتقی با جابجایی خودکار دو جرم محور افقی پلتفرم را با صفحه افق محلی هم تراز کرده و انحرافات مرکز جرم در این صفحه را خنثی می کند. در مرحله پایانی، انحراف مرکز جرم از مرکز دوران در راستای قائم مجددا تخمین زده شده و توسط مکانیزم جابجایی جرم این محور خنثی و بالانس جرمی در راستای سه محور تکمیل می شود. در شبیه سازی از معادلات دینامیک غیرخطی استفاده شده و محدودیت سرعت عملگر کنترلی لحاظ شده است. نتایج نشان دهنده عملکرد مطلوب روش پیشنهادی در کاهش قابل توجه گشتاور پسماند ناشی از نابالانسی می باشد.
    کلیدواژگان: بالانس جرمی خودکار، سیمولاتور وضعیت فضاپیما، تخمین پارامتر، کنترل خطی
  • سامان یزدان نیک، مرتضی طایفی* صفحات 67-82

    در عصر حاضر، استفاده از تکنولوژی پهپاد های چند موتوره شاهد افزایش قابل توجهی در زمینه های متنوعی از جمله جامعه علمی، صنعتی و تجاری بوده است. این سیستم های چندمنظوره نقش های کلانی از جمله نظارت، پوشش شبکه های بی سیم، سنجش از راه دور، عملیات جستجو و نجات، تحویل مرسولات، تسهیل انتقال خدمات پزشکی، کشاورزی، مدیریت ترافیک و بازرسی زیرساخت و دیگر زمینه ها را به خود اختصاص داده اند. خط سیر پیشرفت تکنولوژی بر اهمیت قریب الوقوع کوادکوپترهای هوشمند به عنوان یک نیروی دگرگون کننده در صنعت تاکید می کند که نویدبخش راه های جدید و بازتعریف پارادایم های معمول است. در واقع، این تغییر پارادایم برای کاهش ریسک های عملیاتی و هزینه های مالی استفاده خواهد شد و در نتیجه باعث افزایش جذب نوآوری های تکنولوژیکی می شود. پیش بینی ها نشان می دهد که نفوذ پهپادها در بخش زیرساخت ها و پروژه های عمرانی بزرگ تا پایان دهه ی سوم قرن 21 به حدود 45 میلیارد دلار خواهد رسید. این مقاله با نگاهی جامع در بررسی کاربردها و چالش های وابسته به سیستم های مولتی روتور و با تمرکز ویژه بر کوادکوپترها در زمینه های تحقیقاتی و صنایع مختلف پرداخته است. علاوه براین، این مقاله تجزیه و تحلیلی عمیق از روندهای فعلی را ارائه داده و به بررسی زوایای توسعه های آتی در استفاده از این وسایل تحولی می پردازد.

    کلیدواژگان: پهپاد، کوادکوپتر، ارائه پوشش شبکه بی سیم، سنجش از راه دور، جستجو و نجات، تحویل مرسولات
|
  • Saeed Ramezani, Hamzeh Soltanali *, Amir Beirami Pages 1-12

    One of the main propositions of predictive maintenance is Prognostics and Health Management (PHM) which plays a unique role in identifying, diagnosing, and predicting the health status of physical assets. To that end, one of the fundamental solutions is to assess the condition of the equipment in the aviation sector in order to provide maintenance plans by determining the trend of deterioration or destruction. In this study, a developed model of an artificial neural network was presented, focusing on the concept of deep learning and its comparison with other conventional methods, in response to the limitations and uncertainties in traditional prediction methods in determining the deterioration process of the equipment. The comparative results revealed that the deep learning neural network method with a prediction accuracy of 94% had a high performance in determining the deterioration process in aircraft turbine engines compared to other conventional methods. The findings of this study can be used to predict the remaining useful life of aviation industry equipment and to provide appropriate maintenance programs.

    Keywords: Aviation Industry, Deterioration Prediction, Deep Learning, Turbofan Engine, Supervised Learning, Artificial Neural Networks
  • Mohammad Hossein Moghimi Esfandabadi, Mohammad Hassan Djavareshkian * Pages 13-25

    This research investigates the effect of fence on wingtip vortices and control surfaces in a bird-like aircraft using numerical methods. In designing and placing the fence, average dimensions extracted from wing root vortices at different angles of attack have been used. In addition, the fence with specified dimensions have been installed at three heights and three different positions along the wing (the length of the winglet is equal to the average length of the vortex in that part, and the height of the winglet is 30% of the diameter of the vortex in that part) and have been examined at angles of attack ranging from 7 to 16 degrees. The next stage of the study is the optimal design of the dimensions of the control surfaces using a single objective optimization method. The aim of this research is to achieve the best possible design that converges to an optimal solution with minimum time and cost. The design of control surfaces is carried out at three points based on the dimensions of the wing root vortex using numerical methods. However, Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis requires a lot of computational time.

    Keywords: Wing Fence, Optimization, Numerical Simulation, Lambda Wing, UAV, Aerodynamic Coefficients
  • Mohamad Mahdi Soori, Seyed Hosein Sadati * Pages 27-43

    This article describes the process of designing and simulating the performance of the predictive controller of the optimal model, which was created in order to guide the missile in a two-dimensional problem of minimizing the collision time and the distance from the target. In the design of the optimal model predictive controller, first the widely used type of implicit linear predictive model is designed and then the nonlinear predictive model is presented and their performance in missile guidance is evaluated. According to the simulations, it can be shown that the predictive controller of the implicit linear model (on-line) and the predictive controller of the optimal non-linear model control the distance of the missile's final collision with the target and the collision time well. The innovation of this article is the design of the predictive controller of the optimal model using genetic algorithm and particle community in the integrated guidance and control model.

    Keywords: Missile, Optimal Control, Model Predictive Control, Integrated Guidance, Control
  • Saeed Tarhani, Mahdi Karami Khorramabadi * Pages 45-54
    In this research, the impact strength of functionally graded epoxy/graphene nanocomposite have been investigated. First, the samples were made for uniform and functionally graded distributions. Then, the distribution of nanoparticles has been investigated using a scanning electron microscope. Based on this investigation for uniform distribution up to 1.5% by weight of graphene nanoparticles, no signs of agglomerated particles were found. In addition, imaging was also done for the functionally graded sample and it was observed that the boundary of the layers is completely connected. Then the samples were subjected to Izod impact test and it was observed that for uniform distribution, the amount of energy absorption increased up to 1% by weight of graphene nanoparticles and then for the sample with 1.5% by weight of graphene nanoparticles, its value started to reduces. To validate the accuracy of the obtained results, modeling has been done for the mentioned samples using the finite element method and the obtained results have been compared with the experimental results.
    Keywords: Functionally Graded Nanocomposite, Impact Strength, Finite Element Method
  • M. Barati, Mehdi Sabzehparvar *, M. Navabi Pages 55-65
    In order to perform attitude control ground experiments, it is crucial to ensure the center of mass of the platform is coincident with the center of rotation as accurate as possible. In this paper, a linearized dynamic model of the imbalanced attitude platform is derived and a linear controller is methodically designed to stabilize the system by mass relocation. The stability conditions of the system under the proposed controller are derived. The balancing procedure starts with a parameter estimation method to estimate the center of mass offsets. Next, the PD controller is applied to align the platform’s horizontal plane with the local horizontal level. Finally, the imbalance in vertical axis can be estimated and compensated to complete the automatic mass balancing. Actuator limitations and nonlinear equations of motion are implemented in numerical simulations and the results demonstrate the effectiveness of the proposed method in significantly reducing the residual imbalance torque on the simulated platform.
    Keywords: Automatic Mass Balancing, Spacecraft Attitude Simulator, Parameter Estimation, Linear Control
  • Saman Yazdannik, Morteza Tayefi * Pages 67-82

    : In the contemporary landscape, the utilization of multi-rotor drone technology has witnessed a notable upsurge across diverse academic, industrial, and commercial domains. These multifaceted systems have assumed pivotal roles encompassing surveillance, wireless network coverage, remote sensing, search and rescue operations, efficient package delivery, tele-medicine facilitation, security enforcement, monitoring, precision agriculture, traffic management, and infrastructure inspection, among others. The trajectory of technological advancement underscores the impending significance of intelligent quad-copters as a transformative force within the industry, promising to forge novel avenues and redefine conventional paradigms. In effect, this paradigm shift is poised to mitigate operational risks and financial outlays, thereby fostering heightened assimilation of these technological innovations. Projections underscore that drones' market penetration within the civil infrastructure sector is slated to culminate in an approximately $45 billion valuation by end of this decade. This discourse delves into an all-encompassing exploration of the manifold applications and associated challenges intrinsic to multi-rotor systems, with a particular emphasis on quad-copters, across research arenas and diverse industries. Furthermore, the discourse offers an incisive analysis of prevailing trends while shedding light on the contours of forthcoming developments in the utilization of these transformative devices.

    Keywords: UAV, Quad-Copter, Wireless Coverage, Remote Sensing. Search, Rescue, Goods Delivery