بازده ایرودینامیک

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3282

سپاس: 5494

جنسیت:

تماس:

بازده ایرودینامیک

پست توسط rohamavation »

[تصویر
"ببین، نسبت L/D یه معیار خیلی مهمه واسه طراحی هواپیماها. چرا؟ چون وقتی این نسبت بالاتر میره، یعنی لیفت بیشتری نسبت به دراگ داریم، که خودش باعث بهبود کارایی هواپیما میشه. این بهره‌وری هواپیما رو افزایش میده، دامنه حرکتشو بیشتر میکنه، و مصرف سوختشو کمتر میکنه. به طور کلی این نسبت L/D توی ارزیابی کارایی هواپیماها تو شرایط مختلف پروازی مورد استفاده قرار می‌گیره.
حالا پایداری هواپیما رو بخوام توضیح بدم، دو تا پایداری داره: یکی پایداری دینامیکی و یکی پایداری استاتیکی. پایداری استاتیکی به این معنیه که هواپیما بتونه به حالت تعادل خودش برگرده وقتی که از موقعیت اولیه‌اش انحراف کرده. اینو توی زمانی بررسی می‌کنن که نیروها و مومنت‌های نیرویی متعادل باشن و مرکز جرم با مرکز فشار هوا یا مرکز لیفت هماهنگ باشه. اگه این شرایط برقرار باشه، هواپیما توی حالت استاتیکی پایداره.
پایداری دینامیکی هم به نحوهٔ بازگشت هواپیما به حالت تعادل بعد از انحراف ازش اشاره داره. یعنی توی طول زمان نشون میده چقدر هواپیما میتونه حرکات ناخواسته‌اش رو کنترل کنه. این قضیه بیشتر به سیستم‌های دینامیکی و معادلات حرکت هواپیما مرتبطه."
"خلاصه اینه که پایداری هواپیما به دو نوع استاتیکی و دینامیکی تقسیم میشه. تو پایداری استاتیکی، هواپیما تو حالت تعادل خودش پایداره، و تو پایداری دینامیکی، نشون میده چقدر میتونه بعد از انحراف از حالت تعادل، بهش برگرده. این دو تا تو طراحی و کارکرد هواپیما با هم در ارتباطند و همیشه مورد توجه قرار می‌گیرن.
پایداری حرکت هواپیما یکی از مسائل مهمه تو طراحی و عملکرد هواپیماها. معنای پایداری اینه که هواپیما بتونه حالت تعادلش رو حفظ کنه و از حرکات ناخواسته یا ناپایداری جلوگیری کنه. این پایداری می‌تونه تو سه زمینه بررسی بشه:
اولا، پایداری درازمدت: که حول محور طولانی هواپیما مطالعه میشه. هواپیما پایدار درازمدته اگه بعد از انحراف از حالت تعادل به حالت اولیه‌اش برگرده. این پایداری به موقعیت زیر بالا (Center of Gravity - CG) و مرکز فشار هوا (Center of Pressure - CP) وابسته‌ست.
ثانیا، پایداری عرضی: که حول محور عریض هواپیما مورد بررسی قرار می‌گیره. این پایداری به کنترل حرکات برازشی (roll) هواپیما مربوطه. از سیستم‌هایی مثل الرون‌ها و کمان‌ها برای ایجاد پایداری عرضی استفاده می‌شه.".
بین، پایداری عمودی، یا همون پایداری حول محور عمقی هواپیما، خیلی مهمه. تو این زمینه چیزی که بررسی میشه، اینه که هواپیما چقدر میتونه حرکات یاوی (yaw) رو کنترل کنه. صفحه دم و کمان‌های یاوی نقش زیادی توی ایجاد این پایداری دارند.
برای بررسی و ارتقاء پایداری حرکت هواپیما، از مدل‌سازی‌های مختلف مثل مدل خطی، مدل دینامیکی، و شبیه‌سازی‌های پروازی استفاده میشه. همچنین، آزمون‌های پروازی و تجربیات عملی هم مهمند. ما داریم میخونیم که هواپیما در هر شرایطی، حتی وقتی با انحرافات و اختلالات روبرو میشه، به طور ایمن و پایدار به سمت هدف حرکت کنه.
"عملگرهای پروازی یه هواپیما خیلی تاثیر دارن تو کنترل حرکات و جهت‌دهیشون. الون‌ها که تو اطراف بال‌ها هستن، برازش رو مدیریت میکنن. با جلوی یکی از الون‌ها و به پایین یا بالا بردن دیگری، هواپیما میچرخه به سمت چپ یا راست. پروانه‌ها یا دمبال‌ها تو دماغه یا دما هستن و حرکتشون توی برازش هواپیما تأثیر داره. کمان یا دمبال یا ردی‌کیت هم تو دماغه یا دما قرار داره و با جلوی آن به یکی از سمت‌ها، هواپیما به سمت مخالف برازش می‌کنه، عمدتاً برای کنترل یاو تو حرکات عرضی استفاده می‌شه.
کنترل پرواز خودکار هم یه سیستم خوبه که به خلبان کمک می‌کنه. این سیستم‌ها میتونن هواپیما رو به صورت خودکار در مسیرها و ارتفاعات مشخص حرکت بدن. معمولاً خلبانها این سیستم‌ها رو برنامه‌ریزی و کنترل می‌کنن.
سیستم‌های ترمز و پایدارسازی هم جزء اون اجزای مهمیه که میتونه تو کنترل و پایداری هواپیما کمک کنه. مثل ترمزهای هواپیما، سیستم‌های کنترل پایداری اتوماتیک و دیگر ویژگی‌های کنترلی که به بهترین شکل ممکن به کنترل و پایداری هواپیما کمک می‌کنن."
"همه این عملگرها با هم استفاده میشن تا هواپیما به صورت دقیق و ایمن در حین پرواز حرکت کنه. این عملگرها با هماهنگی و تعادل کار می‌کنن تا حرکات پیچیده و کنترل جهت و ارتفاع هواپیما رو ممکن‌سازن.
پرواز هواپیما تحت تأثیر شرایط مختلفیه که می‌تونه خلبان یا سیستم‌های هواپیما کنترلشون کنن. این شرایط شامل چیزهایی مثل مرکز جرم، مرکز لیفت، و فواصل بین اینها هستن. توی طول پرواز، حرکات عملگرهای پروازی مثل الون‌ها و پروانه‌ها توسط خلبان یا سیستم‌های خودکار کنترل می‌شن. هدف اینه که هواپیما در حالت تعادل و پایدار باشه و حین پرواز، حرکات ناخواسته رو کنترل کنه. از سوی دیگه، اگه خلبان در مواقع خاص به چالش بخوره، سیستم‌های خودکار مثل autopilot به او کمک می‌کنند. این سیستم‌ها به طور خودکار می‌تونند هواپیما رو در مسیرها و ارتفاعات مشخص حرکت بدن. کلی مهمه که تعادل دقیقی بین پارامترهای مختلف هواپیما باشه تا حین پرواز، شرایط تعادل و پایداری حفظ بشه و کنترل به بهترین شکل انجام بشه.
پرواز هواپیما تحت تأثیر یک دسته از شرایط تعادل و پایداری قرار داره که ممکنه خلبان یا سیستم‌های هواپیما کنترلشون کنن. این شرایط شامل چیزهایی مثل:
شرایط تعادل (Equilibrium Conditions):
مرکز جرم (Center of Gravity - CG): موقعیت مرکز جرم هواپیما یکی از مؤلفه‌های اصلی در تعیین شرایط تعادل است. مرکز جرم باید در موقعیت مناسب نسبت به مرکز لیفت باشه
مرکز لیفت (Center of Lift): موقعیت مرکز لیفت نیز باید به‌طور معقولی در موازات مرکز جرم قرار گیرد.
شرایط پایداری (Stability Conditions):
مرکز جرم و مرکز لیفت: برخورداری از فاصلهٔ کافی بین مرکز جرم و مرکز لیفت، به‌ویژه در جهت طولی، می‌تواند پایداری حول محور طولانی را تضمین کن
مرکز جرم و مرکز فشار هوا (Aerodynamic Center): توازن مابین موقعیت مرکز جرم و مرکز فشار هوا نقش مهمی در پایداری حول محور عرضی داره
استفاده از سطوح کنترلی: عملگرهای پروازی مانند الون‌ها، پروانه‌ها، و کمان‌ها برای تعدیل پایداری هواپیما در زمان پرواز مورد استفاده قرار میگیرن
"همه‌ی این حرکات و کنترل‌ها روی هم کار می‌کنن تا هواپیما به صورت دقیق و ایمن در حین پرواز جلو بره. الون‌ها تو اطراف بال‌ها هستند و برازش رو کنترل می‌کنن. با جلوی یکی از الون‌ها و به پایین یا بالا بردن دیگری، هواپیما به سمت چپ یا راست برازش می‌کنه. پروانه‌ها یا دمبال‌ها تو دماغه یا دما هستند و حرکتشون تأثیر مستقیم بر برازش هواپیما داره. کمان یا دمبال یا ردی‌کیت هم تو دماغه یا دما قرار داره و با جلوی آن به یکی از سمت‌ها، هواپیما به سمت مخالف برازش می‌کنه، عمدتاً برای کنترل یاو تو حرکات عرضی استفاده می‌شه.
کنترل پرواز خودکار (Autopilot): این سیستم‌ها به خلبان کمک می‌کنند و می‌توانند به صورت خودکار هواپیما را در مسیرها و ارتفاعات مشخص حرکت بدن. آنها معمولاً توسط خلبان برنامه‌ریزی و کنترل میشن. سیستم‌های ترمز و پایدارسازی (Brakes and Stability Augmentation Systems): این سیستم‌ها ممکنه شامل ترمزهای هواپیما، سیستم‌های کنترل پایداری اتوماتیک و دیگر ویژگی‌های کنترلی باشن که به کنترل و پایداری بهتر هواپیما کمک میکنن
پایداری کوتاه‌مدت (Dynamic Stability): این ماجرا پایداری هواپیما در مواجهه با لرزش‌ها و جنبش‌های ناخواسته در زمان چرخش‌ها رو مطرح می‌کنه. هواپیما باید سریعاً به حالت تعادل برگرده تا از افت سرعت یا تغییرات غیرمنتظره در جهت‌ها جلوگیری کنه.
پایداری در حالت‌های دورانی ناپایدار (Lateral and Directional Stability): این داستان مرتبط با توانایی هواپیما در حفظ استحکام در زمان چرخش‌های ناپایداره. این شامل پایداری در جهت عرضی و جهت زاویه‌ای (yaw) می‌شه.
برای بهبود پایداری، مهندسان هواپیما از مهندسی هوانوردی و سیستم‌های اتوماتیک مثل سیستم‌های کنترل پرواز (Flight Control Systems) استفاده می‌کنن. این سیستم‌ها با کنترل دقیق موقعیت و جهت هواپیما، به حفظ پایداریش کمک می‌کنن.
سیستم‌های کنترل هواپیما یکی از جوانب حیاتی در طراحی و عملکرد هواپیماها هستن. این سیستم‌ها با کنترل موقعیت، جهت، و سرعت هواپیما به پرواز امن و پایدار کمک میکنن. در زیر به برخی از اصلی‌ترین سیستم‌های کنترل هواپیما اشاره کردم
سیستم‌های کنترل پرواز (FCS - Flight Control Systems):
سیستم کنترل الکترونیکی (Electronic Flight Control System - EFCS): این سیستم با استفاده از سنسورها و کامپیوترها، موقعیت و جهت هواپیما را به طور خودکار کنترل میکنه.
سیستم‌های هیدرولیک و مکانیکی: این سیستم‌ها به وسیله انتقال نیروی مکانیکی یا هیدرولیکی به سطوح کنترلی هواپیما، حرکت و کنترل سطوح کنترلی را فراهم میکنن.
سیستم کنترل موقعیت (Navigation Systems):
سیستم موقعیت یابی گلوبال (GPS - Global Positioning System): این سیستم با استفاده از ماهواره‌ها، موقعیت هواپیما را با دقت بالا تعیین می‌کنه.
سیستم موقعیت‌یابی داخلی (Inertial Navigation System - INS): این سیستم با استفاده از سنسورها و دستگاه‌های اندازه‌گیری موقعیت و حرکت هواپیما را بدون نیاز به ماهواره‌ها محاسبه میکنه.
سیستم کنترل موتور (Engine Control System):
سیستم کنترل موتور (Engine Control Unit - ECU): این سیستم با کنترل و تنظیم عملکرد موتورها، مصرف سوخت و کارایی موتورها را بهبود می‌بخشه.
سیستم‌های کنترل هوایی (Aircraft Control Surfaces):
سطوح کنترلی (Control Surfaces): این شامل کمربند بال‌ها، صفحه‌های جلوی هواپیما (elevator) و صفحات کنترلی جانبی (aileron) می‌شود که توسط سیستم‌های هیدرولیک یا مکانیکی حرکت می‌کنند.
سیستم‌های ضد ناپایداری (Stability Augmentation Systems - SAS):
این سیستم‌ها بهبودهایی در پایداری هواپیما ایجاد می‌کنند و از طریق تعدیل سرعت، ارتفاع و جهت، پرواز را بهبود می‌بخشند.
سیستم‌های کنترل هواپیما با توجه به پیشرفت‌های فناوری مداوماً بهبود می‌یابند و نقش بسیار مهمی در ایمنی و کارایی پرواز دارند.
عملگرهای کنترل وضعیت هواپیما (Aircraft Attitude Control Operators) وظیفه کنترل و مدیریت وضعیت (جهت و زاویه‌ها) هواپیما را بر عهده دارند. این عملگرها به مهندسان و خلبانان اجازه می‌دهند تا هواپیما را در جهت‌ها و زاویه‌های مختلف کنترل کنند تا به دستها و هدف‌های مورد نظر برسند. در اینجا چند عملگر اصلی کنترل وضعیت هواپیما آورده شده است:
دسته‌های کنترل (Control Yokes or Control Columns): این دستگیره‌ها یا دسته‌ها، در هر دو طرف صندلی خلبان نصب شده‌اند و به وسیلهٔ خلبانان برای کنترل جهت و زاویه‌های هواپیما استفاده می‌شوند. با جلو کشیدن و فشردن یا چرخاندن دستگیره‌ها، خلبانان می‌توانند هواپیما را در جهات مختلف حرکت دهند.
پدال‌های کنترل (Rudder Pedals): این پدال‌ها برای کنترل جهت زاویه‌ای یا نیزه (yaw) هواپیما مورد استفاده قرار می‌گیرند. با فشردن یکی از پدال‌ها یا هر دو، خلبانان می‌توانند هواپیما را به یک سو یا دیگری چرخانده یا جلو یا عقب حرکت دهند.
کنترل اتیتیود (Attitude Indicator): این یک نمایشگر مهم است که وضعیت جهتی و زاویه‌های هواپیما را نشان می‌دهد. این نمایشگر به خلبانان اطلاعات دقیقی از وضعیت جهتی هواپیما در فضا ارائه می‌کند.
گیره‌های سرعت (Throttle Levers): این گیره‌ها برای کنترل سرعت موتورها و تراز سرعت هواپیما استفاده می‌شوند. با جابه‌جایی این گیره‌ها به جلو یا عقب، خلبانان می‌توانند سرعت هواپیما را تغییر دهند.
کنترل زاویه زیر بال (Flaps and Slats Controls): این کنترل‌ها برای تغییر زاویه و تنظیم بال‌ها به منظور بهبود پایداری در سرعت‌های پایین‌تر
تصویر

ارسال پست