پروژه شناسایی، شبیه سازی و تحلیل ایرفویل های پهپادها

چکیده

پرنده هدایت پذیر از دور (با نماد اختصاری پَهپاد) یا هواپیمای بدون سرنشین، وسیله پرنده هدایت پذیر از راه دور است. کنترل پهپاد بدون استفاده از انسان در درون آن صورت می گیرد. اگر چه انسان نیز می تواند به عنوان محموله در آن باشد. این وسیله پرنده از نیروهای آیرودینامیکی برای پرواز در مسیر دلخواه استفاده می کند. پهپادها بوسیله کنترل از راه دور یا با برنامه های پیش پروازی ریخته شده از قبل یا با سامانه های خودکار دینامیک هدایت می شوند. پهپادها در حال حاضر در برنامه های نظامی که شامل جاسوسی و حمله می شود فعالیت می کنند. این هواپیماها همچنین در برنامه های غیر نظامی مانند خاموش کردن آتش سوزی ها یا جایی که پرواز برای خلبان خطر دارد یا کنترل پلیس در ناآرامی ها و صحنه های جرم یا شناسایی بیشتر حوادث غیرمترقبه طبیعی استفاده می شوند. عملکرد مقطع بال به عنوان اصلی ترین عامل به وجود آورنده ی نیروهای آئرودینامیکی، اهمیت زیادی دارد. در این پروژه سعی بر این است با بررسی 5 ایرفویل که کاربرد زیادی در ساخت بال پهپادها دارند و به دست آوردن مشخصات آیرودینامیکی آنها، ایرفویل مناسبی را انتخاب کنیم. برای بدست آوردن مشخصات آیرودینامیکی مانند ضریب برآ، ضریب پسا و ضریب گشتاور، هندسه ایرفویل ها در نرم افزار GAMBIT رسم می شوند. سپس برای شبیه سازی جریان بر روی آنها از نرم افزار FLUENT استفاده می شود. با بررسی نمودارهای بدست آمده و مقایسه ی مشخصات 5 ایرفویل در نهایت ایرفویل DrelaDAE21 انتخاب می شود.

واژه های کلیدی: پهپاد، ایرفویل، نیروهای آئرودینامیکی، ضریب برآ، FLUENT

پهپاد

پرنده بدون سرنشین به هواگردی گفته می شود که فاقد سرنشین بوده و برای ایجاد نیروی برآ ی مورد نیاز خود از نیروهای آیرودینامیکی استفاده می کند و می تواند به صورت اتوماتیک یا به کارگیری سیستم کنترل از راه دور (پرنده ی هدایت پذیر از راه دور) در طول پرواز هدایت شود. استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین امروزه در بسیاری از کشورهای دنیا رواج یافته است. علی رغم این روند رو به رشد ، به کارگیری این وسایل پرنده دارای معایب و مزایای گوناگونی نیز می باشد. برای مثال بعضی از هواپیماهای بدون سرنشین قادرند در ارتفاع های بسیار بالا پرواز کنند. بالاترین رکوردی که این هواپیماها تا به امروز از خود برجای گذاشته اند، پرواز در ارتفاع 29500 متری است. در حالی که هواپیماهای عادی هرگز قادر نیستند در چنین ارتفاعی پرواز کنند. بزرگترین پهپاد دارای دهانه ی بال بیش از 30 متر و کوچکترین آن قابل حمل در داخل یک کوله پشتی است. صنایع نظامی بیش از دیگران به توسعه ی هواپیماهای بدون سرنشین علاقه مند می باشند. این هواپیماها مثل یک روبات با اجرای فرامین و دستورات می توانند در موقعیتهایی پرواز نمایند که برای هواپیما و خلبان آن مخاطره انگیز باشد. پرنده های بدون سرنشین غیر از کاربرد های نظامی توسط محققان ، ماهیگیران، هواشناسان و حتی فیلمبرداران نیز مورد استفاده قرار می گیرند.

مشخصات هندسی ایرفویل

اهمیت مشخصه های هندسی شکل ایرفویل در طول سالها تغییرکرده است. محققان همواره علاقه مند به این موضوع بوده اند که بتوانند شکل ایرفویل مورد نظر خود را با استفاده از داده های جدولی تولید کنند. به علاوه روش های تجربی که برای توسعه ایرفویلها در نیمه نخست سده ی بیستم استفاده شد، باعث ایجاد پارامترهای هندسی متعددی برای ارتباط دادن با نتایج آزمایشها شد. درشکل زیرخلاصه ای از مهمترین پارامترهای هندسی یک ایرفویل دیده می شوند.

...