تحلیل و بهینه‌سازی ساختار سطح مقطع بال‌های باد شونده و ارائه طرح جدید الهام گرفته از طبیعت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی قم

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی قم، قم

3 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

بال‌های هوشمند یا تغییر شکل پذیر در طراحی هواپیماها و پهپادها مورد توجه قرار دارند. استفاده از بال‌های تغییر شکل پذیر باعث می‌شود پرنده در حالت‌های مختلف پروازی خود، شکل و پروفیل‌های متناسبی را در بال‌های خود داشته باشد. این کار مزیت‌های فراوانی دارد که از جمله آنها می‌توان به عدم الزام یکسان بودن ابعاد اولیه و پروازی پرنده اشاره کرد. یکی از انواع بال‌های تغییر شکل پذیر، بال‌های بادشونده هستند که در آنها سازه بال از موادی مانند الاستومرهای تقویت شده ساخته می‌شود و در حالت اولیه بصورت جمع‌شده در داخل بدنه پرنده قرار می‌گیرد. در زمان مناسب با اعمال فشار گاز، این بال‌ها باد شده و گسترش می‌یابند. در این مقاله، انواع بال‌های باد شونده و تغییر شکل پذیر بررسی شده و پارامتر‌های مهم طراحی مانند شکل و تعداد بافل‌ها در عملکرد بال مطالعه می‌شوند. همچنین با الهام از ساختار پر پرندگان، طرح جدیدی ارائه شده و با انجام بهینه‌سازی، پارامترهای طراحی آن استخراج شده است. نتایج این پژوهش نشان داده است که عملکرد طرح جدید نسبت به طرح اولیه بهبود قابل ملاحظه‌ای از نظر سازه‌ای و ایرودینامیکی یافته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Analysis and optimization of the cross-sectional structure of inflatable wings and proposing a novel bio-inspired design

نویسندگان [English]

  • Iman Memar 1
  • Jaafar Ghanbari 2
  • Ali Mohammad Shirvani 3
1 Department of Mechanical Engineering, Qom University of Technology, Qom
2 Department of Mechanical Engineering, Qom University of Technology, Qom, Iran
3 Department of Aerospace Engineering, Maleke Ashtar University of Technology, Isfahan
چکیده [English]

Intelligent or deformable wings are gaining researchers’ attraction in the design of airplanes and drones. The use of deformable wings allows the air vehicles to have appropriate shapes and profiles in its wings in different flight modes which has many advantages, among which we can point out that the initial on-ground, and flight-mode dimensions of the vehicle are not required to be the same. One type of deformable wings are inflatable wings, in which the wing structure is made of materials such as reinforced elastomers, and in the initial state, it is folded inside the vehicle’s body. The wings inflate and expand by applying gas pressure. In this article, the types of inflatable and deformable wings are reviewed and important design parameters such as the shape and number of baffles in wing performance are studied. Also, inspired by the structure of bird feathers, a new design has been presented and its design parameters have been extracted by optimization. The results of this research have shown that the performance of the new design compared to the original one has been significantly improved in terms of structure and aerodynamics.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Unmanned Air Vehicles
  • Morphing wings
  • Inflatable wings
  • Optimization