چکیده
بیشتر باشد اما فلاتر غیر کلاسیک در المانهایی از هواپیما مانند Elevator یا Aileron که فقط دارای یک درجه آزادی (پیچش حول محور دوران) هستند می تواند رخ دهد. در واقع عامل اصلی اتفاق افتادن فلاتر غیر کلاسیک جدایش جریا ن از روی سطح این اجزا است. از آنجایی که در هنگام اتفاق افتادن فلاتر کلاسیک فرض پتانسیل بودن جریان تا حد زیادی صحیح می باشد بررسی فلاتر کلاسیک از روشهای تحلیلی امکان پذیر است اما بررسی فلاتر غیر کلاسیک به دلیل جدایش جریان نیازمند تئوریهای پیچیده آیرودینامیک است.
برای جلوگیری از اتفاق افتادن فلاتر معمولاً یا با افزایش سختی سازه و یا تنظیم توزیع جرم انجام می گیرد. مهمترین پارامتر سختی که روی فلاتر بسیار تأ ثیر دارد پارامتر سختی پیچشی بال است. جرمهای سنگین در بال اغلب با فرض شرایط بهینه برای جلوگیری از فلاتر روی بال قرار داده می شدند، بعنوان مثال یک توزیع جرم داده شده ممکن است سختی بزرگتری لازم داشته باشد که در آن صورت وزن سازه بال برای جلوگیری از فلاتر بالاتر می رود و در نتیجه این وزن جدید توزیع جرم جدید را می طلبد و این روند ادامه یافته تا به یک حالت بهینه در توزیع جرم و سختی برسیم.شکل بال و نسبت منظری اثرات مشخصی روی خصوصیات فلاتر دارند. کاهش نسبت منظری بال و افزایش زاویه Sweep سرعت فلاتر را افزایش می دهد و بلعکس افزایش نسبت منظری و کاهش sweep (و مخصوصاً sweep به سمت جلو ) سرعت فلاتر را کاهش می دهد.
1-1-3- بافتینگ9 B.
ارتعاشات گذرای اجزای مختلف یک سازه پرنده به علت ضربه های آیرودینامیکی حاصل از دنباله های ایجاد شده در پشت بال ،محفظه موتور و دیگر اجزای سازه باعث ایجاد پدیده بافتینگ می شود. که پدیده بافتینگ،معمولا در حین عملیات شیرجه به سمت بالا که بیشترین نیروی لیفت به هواپیما وارد می شود اتفاق می افتد. این پدیده معمولا در اثر ارتعاشات دم هواپیما در اثر گردابه های ناشی از بال که به صورت ضربه های دینامیکی هستند ایجاد میشود مساله اصلی در واقع کاهش تعداد ارتعاشات و فراهم کردن مقاومت کافی برای برای جلوگیری از وقوع این پدیده است. طراحی بر اساس سختی بسیار مشکل است و مساله پیش بینی تنشهای دینامیکی در شرایط مختلف بافتینگ یکی از مسایل مشکل در این زمینه است. بررسی شرایط ارتعاشی پلهای معلق نیز یکی دیگر از زمینه های این پدیده است.

1-1-4- مسایل بارگذاری دینامیکی
این گروه از مسائل آیروالاستیسیته هم بر روی طراحی سازه اثر می گذارندو معمولا در طراحی سازه موثر هستند. معمولا در طراحی بارهای آیرودینامیکی روی سازه هواپیما بر اساس فرض صلب بودن سازه محاسبه میشود در صورتی که ممکن است برخی اجزای هواپیما در اثر بارهای بیش از حد از کار بیفتند و خراب شوند.بارهای خارجی که معمولا محاسبه می شوند نه تنها باعث پیچش و خمش سازه می شوند بلکه باعث به ارتعاشات در آمدن آن میگردند. دو گروه از مسایل بارگذاری دینامیکی عبارتند از:
1.اثرات ناشی از gust
2.اثرات ناشی از حالت نشستن
1-1-5- توزیع بار
در حین پرواز،تغییر شکلهای سازه باعث ایجاد توزیع جدیدی از بارهای آیرودینامیکی روی سازه میشود که این توزیع جدید ممکن است کاملاً با توزیع فرض شده برای تحلیل اولیه متفاوت باشد.بنابر این لازم است اجزای سازه برای این توزیع جدید نیرو نیز طراحی شده باشند. به عنوان مثال فرض کنید در یک بال مستقیم،مرکز پیچش در پشت مرکز آیرودینامیکی قرار دارد. همان پیچش حول مرکز پیچش به علت حضور نیروی برآ در مرکز آیرودینامیکی تمایل دارد که زاویه حمله را زیاد کند،افزایش زاویه حمله باعث می شود که در نتیجه توزیع فشار روی سازه تغییر کرده و باعث افزایش نیرو می شود این روند آنقدر ادامه می یابد تا به یک حالت تعادل برسد و این حالت آنقدر ادامه می یابد تا به حالت تعادل برسد و این حالت فقط زمانی اتفاق می افتد که سرعت از یک حالت بحرانی به نام سرعت واگرایی کمتر باشد ،بنابر این در طراحی اجزاء سازه این موضوع نیز باید در نظر گرفته شود.
1-1-6- واگرایی10
متعارفترین مسئله واگرا یی، واگرایی پیچشی یک بال مستقیم است.در این حالت با افزایش سرعت، نیروی آیرودینامیکی افزایش یافته و ممان پیچشی را بیشتر می کند که افزایش ممان پیچشی خود باعث افزایش زاویه حمله و در نتیجه افزایش دوباره نیروی آیرودینامیکی می شود و این روند ادامه می یابد که در این صورت بال به صورت استاتیکی نا پایدار می شود. پارامترهای طراحی موثر بر حالت واگرایی بالهای مستقیم عبارتند از سختی پیچشی بال و فاصله بین مرکز پیچش و مرکز آیرو دینامیکی بال .زمانی که ایلرون نیز در این سیستم وارد شود پدیده را به نام واگرایی ایلرون می نامند.همچنین دم عمودی و دم افقی نیز هر کدام سرعت واگرایی خود را دارند که در این حالت سکان افقی و سکان عمودی نیز حا ئز اهمیت است.
1-1-7- کنترل موثر ومعکوس
هواپیماها ممکن است گاهی سطوح کنترل خود را از دست بدهند. در واقع به علت تغییر شکلهای الاستیک ممکن است اثر این سطوح کنترل در کنترل پرواز ناچیز وحتی به صفر برسد.برای توصیف چگونگی این پدیده، اثر ایلرون را درپرواز زیر صوت در نظر بگیرید. به طور طبیعی نیروی برآبا پایین رفتن ایلرون افزایش و با بالا رفتن آن کاهش می یابد. بنا بر این در هر دو حالت یک ممان پیچشی حول محور طولی هواپیما ایجاد می شود که اصطلاحاً به آن Rolling Moment گویند.حالت ایلرون پایین یک ممان پیچشی حول مرکز پیچش بال ایجاد میکند که این ممان تمایل دارد دماغه هواپیما را به سمت پایین متمائل کند،یعنی باعث کاهش زاو یه حمله می شود.برعکس ایلرون بالا باعث افزایش زاویه حمله می شود.بنابر این واضح است بال که در این حالت بال پیچده تمایل به کاهش Rolling Moment دارد و مقدار آن را به کمتر از مقدار حالت بال صلب می رساند.ممانهای پیچشی بال به علت ایلرونهای تغییر شکل داده متناسب با مربع سرعت زیاد میشود. اگر چه گشتاور الاستیک با سرعت تغییر نمی کند. بنابر این با افزایش سرعت Rolling Moment کاهش می یابد تا اینکه سرانجام به حالتی میرسد که دیگر ایلرونها قادر به ایجاد ممانی نمی باشد. این سرعت Aileron Reversal Speed نام دارد یعنی با افزایش سرعت اثر ایلرونها معکوس می شود.

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   منبع تحقیق با موضوع ناخودآگاه، سلسله مراتب

1-2- آیروالاستیسیته غیر خطی
تئوریهای کلاسیک با فرض رفتار خطی برای حوزه آیرودینامیک و سازه ، مسائل آیروالاستیسیته را به صورت حل یک دستگاه معادلات خطی که می توان آنرا به آسانی با برنامه نویسی کامپیوتری حل کرد،ساده می کنند .برای دهه های متمادی روشهای کلاسیک آیروالاستیسیته خطی در فراهم آوردن بر آورد تقریبی پاسخ هواپیما بهgust ،تلاطم وتحریک خارجی موفق بوده است. مرزهای ناپایداری فلاتر 11 معمولاً در مقایسه بانتایج تست پرواز بطور نسبتاً دقیقی پیش بینی شده اند. بعنوان نمونه نتایج حاصل از تحلیل آیروالاستیک بال تابدار مستطیلی در جریان تراکم پذیر برای پیش بینی سرعت ناپایداری فلاتر که بوسیله قاسمی اصل[15 man] انجام پذیرفت ، تطابق بسیار خوبی با نتایج تجربی داشت. بر خلاف پیش بینی تحلیل های خطی ، در هواپیما های واقعی این امکان وجود دارد که نوسانات خود تحریک حتی قبل از سرعت فلاتر رخ دهد. بعلاوه ،اغتشاشات زیاد می تواند سیستمی را که در تحلیل خطی ، پایدار پیش بینی شده است به سمت نوسانات با دامنه های بزرگ ببرد.این نوسانات می تواند به نوسانات متناوب پایا 12 یا نوسانات سیکل محدود منجر شوند . در چنین شرایطی مسئله خستگی می تواند به مسئله ای برای نگرانی در مورد عمر قطعات مشخصی از هواپیما و همچنین راحتی مسافر و خلبان تبدیل شود. هنگامی که سرعت جریان هوا به اعداد ماخ بزرگ زیر صوت و ترانسونیک13 می رسد، استفاده از تئوری آیرودینامیک خطی معمولاً به جوابهای غیر دقیق منتج می شود. سراشیبی ترانسونیک 14 که در آن آیرودینامیک خطی نا کار آمد می باشد و همچنین جدایش جریان و نوسانات شوک که می تواند موجب پدیده هایی از قبیل نوسانات با دامنه محدود شود که آیرو الاستیسیته کلاسیک از بحث کردن در مورد آنها عاجز است را می توان به عنوان نمونه ای از ناکار آمدی تئوریهای خطی آیروالاستیسیته ذکر کرد. برای بررسی و مد نظر قرار دادن چنین رفتارهایی ،با هواپیما باید به عنوان یک سیستم غیر خطی برخورد کرد. از آنجاییکه معادلات حاکم بر حرکت سیال از نظر عملی دارای حل تحلیلی نیست ، تحلیل اثرات غیر خطی آیرودینامیک بسیار مشکل تر می باشد و معولاً مجبوریم به تکنیکهای عددی ،برای حل معادلات آیرودینامیک رجوع کنیم. در این حالت محاسبات بسیار سنگین و زمان بر می باشند و معمولاً یک ترکیب و شکل مشخص از هواپیما یا شرایط پرواز تحلیل می شود.در زمینه آیروالاستیسیته علاوه بر پدیده توضیح داده شده پدیده های دیگری نیز وجود دارد که با توجه به فرض خطی بودن قابل بررسی نمی باشند.که از جمله پاسخ های غیر خطی آیروالاستیسیته می توان به پدیده هایی چون:

* Limit Cycle Oscillation
* Chaotic
* Internal Resonance
اشاره کرد.
Limit Cycle Oscillation : در تحلیل آیروالاستیسیته خطی بعد از فلاتر با نوساناتی رو به رو هستیم که دامنه آن به سمت بینهایت می رود اما پدیده نوسانات سیکل محدود که به صورت اختصار، LCO نامیده می شود، از ویژگیهای آیروالاستیسیته غیرخطی می باشد ، که در این پدیده با نوساناتی با دامنه و بسامد ثابت روبه رو هستیم. که در این پایان نامه به صورت مفصل در فصل هفتم به بررسی آن می پردازیم .

Chaotic: یک ارتعاش غیر پریودیک است.15 که به صورت تصادفی در طبیعت رخ می دهد.سیستمهای آشوبی سیستمهایی هستند که وابستگی به شرایط اولیه دارند و اگر شرایط اولیه تغییر داده شود،پاسخ سیستم به شدت تغییر می کند.
Internal resonance: که این پدیده هم به دلیل غیر خطی بودن رخ میدهد که باعث یک تبادل انرژی بین مودهای سیستم می شود . و از ویژگیهای این پدیده این است که تحریک در یکی از مودها روی پاسخ سایر مودهاهم تاثیر می گذارد.

1-3- مروری بر کارهای گذشته
پیچیدگی مسائل مهندسی نیازمند نگاهی عمیق به مسائل و توجه به فرمول بندی صحیح و حل دقیق است. ارتعاشات یکی از نخستین موضوعاتی است که نیازمند دانش ریاضی قوی برای حل یک مسئله فیزیکی است.برای تحلیل اینگونه مسائل نخست باید اجزا آن و خواص مربوط به هر جزء شناسایی شوند. پس از شناخت هر جزء به صورت منفرد، باید مدل ریاضی براساس خواص و رفتار سیستم ایجاد کرد. برای هر سیستم مدلهای ریاضی متعددی می توان ایجاد کرد. اما همیشه بهترین مدل، ساده ترین آنهاست. به شرطی که کلیه موارد ضروری و لازم از سیستم واقعی در این مدل ریاضی در نظر گرفته شود.
یک نوع از دسته بندی های سیستم های فیزیکی به صورت زیر می باشد:
* سیستم خطی
* سیستم غیرخطی

شاخصی برای خطی یا غیرخطی بودن توان متغیرهای وابسته در معادلات است. اگر متغیرهای وابسته با توان یک، در معادلات ظاهر شوند و هیچگونه ضرب بین دو عامل وجود نداشته باشد، سیستم خطی است. به عبارت دیگر اگر توان مخالف یک (صحیح یا کسری) در معادلات باشد، سیستم غیرخطی است. معمولاً سیستم های خطی و غیرخطی را براساس محدوده در نظر گرفته شده برای عملیات متمایز می کنند. در واقع تمایز خطی و غیرخطی بودن سیستم جزء مشخصات ذاتی سیستم نمی باشد، بلکه باید دید که سیستم در چه محدوده زمانی یا مکانی عمل می کند.مهندسین تا به امروز هم، در چالش با مسائل غیرخطی می باشند و آیروالاستیسیته

دسته‌ها: No category

دیدگاهتان را بنویسید