1-1- پیشگفتار

از پرواز ناموفق هواپیمای ساموئل لانگلی در سال 1903 تا سانحه فضاپیمای شاتل در سال 2003 سوانح بیشماری به نحوی متاثر از ناپایداری­های آیروالاستیک استاتیکی و دینامیکی و شاخه های مرتبط با آن بوده­اند.

معادلات حرکت هواپیما عموما با فرض صلبیت سازه هواپیما بدست می­آیند و از اثرات انعطاف­پذیری سازه صرف نظر می­گردد. در مواردی که فرکانس­های طبیعی دینامیک هواپیما با فرض صلبیت، اختلاف زیادی با فرکانس­های طبیعی ارتعاشی سازه داشته باشند فرض صلبیت جهت تحلیل دینامیکی هواپیما تا حد قابل قبولی با واقعیت سازگار خواهد بود. اما با افزایش انعطاف پذیری سازه و کاهش فرکانس­های طبیعی ارتعاشی سازه این اختلاف کاهش یافته و فرض صلبیت سازه دیگر قابل قبول نخواهد بود. این امر متخصصین این رشته را بر آن داشته است که در بدست آوردن معادلات حرکت هواپیما، انعطاف پذیری سازه را نیز مد نظر قرار دهند.

با ساخت هواپیماهای بزرگتر با بدنه طویل و دهانه بال بسیار بیشتر در دهه پنجاه میلادی و نیز بکارگیری موتور جت و افزایش سرعت 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

  هواپیماها مشکلات متعددی که بعضا منجر به سوانح مرگباری گردید، پدیدار گشت. همچنین بکارگیری آلیاژهای جدید و مواد مرکب نوظهور در سالهای بعد باعث افزایش چشمگیر انعطاف پذیری سازه گردید، به گونه ای که عدم در نظر گرفتن انعطاف پذیری سازه در هواپیماهای با سرعت زیر صوت و گذر صوت بزرگ و نیز جنگنده­های مافوق صوت نه تنها باعث کاهش دقت و صحت تحلیل­ها می­گردید، بلکه نتایجی کاملا نادرست را در اختیار تحلیل گران قرار می­داد.

در حقیقت مودهای دینامیک پرواز و مودهای ارتعاشی سازه با یکدیگر کوپل می­باشند[1]، [2]. اما این وابستگی به طور معمول در هواپیماهای کوچک و کم سرعت در مقایسه با هواپیماهای بزرگ و پرسرعت بسیار کمتر می­باشد. زیرا در هواپیماهای کوچک و کم سرعت فرکانس طبیعی مودهای پروازی طولی و عرضی شامل دوره کوتاه و فوگوید ، رول، داچرول و اسپیرال بسیار کمتر از فرکانسهای طبیعی ارتعاشی سازه می باشند. به گونه­ای که وابستگی مودهای پروازی و ارتعاشی سازه قابل صرفنظر کردن بوده و عدم در نظر گرفتن انعطاف پذیری سازه باعث بروز خطای قابل ملاحظه ای نمی گردد.

جدول1-1- کمترین فرکانس طبیعی ارتعاشی چند نوع هواپیمای مختلف [3]، [4].

در جدول 1-1 کمترین فرکانس طبیعی تعدادی از هواپیماها مورد مقایسه قرار گرفته است[3]. مشاهده می­گردد که در هواپیماهایی مانند کنکورد، B-1 و C-5 کمترین فرکانس طبیعی در محدوده 11 الی13 رادیان بر ثانیه می باشد.

تداخل اثرات نیروهای آیرودینامیکی، اینرسی و الاستیک در سازه‌های هوافضایی با نام آیروالاستیسیته مورد پژوهش قرار می‌گیرد. چنانچه در مدلسازی، اثرات بارگذاری حرارت آیرودینامیكی اعمال شود عملا با مسئله آیروترموالاستیسیته مواجه خواهیم بود. همچنین اگر در مدلسازی مسئله، سیستم های كنترلی و تداخلشان با پارامترهای آئروالاستیك مورد بررسی قرار گیرد، با مسئله آیروسروالاستیسیته روبرو خواهیم شد.

پدیده­های ناپایداری استاتیكی و دینامیكی، واگرائی و فلاتر، می توانند باعث از هم گسیختگی سازه های هوایی شوند، بطوریكه این مشكل از زمان پرواز هواپیمای ساموئل لانگلی رقیب برادران رایت، تاكنون كه در ساخت وسایل پرنده و موشك ها از سازه ها و مواد پیشرفته استفاده می­گردد فراروی طراحان می­باشد. بر اساس آنالیز پایداری خطی، نوسانات بالای آنچه که سرعت فلاتر نامیده می­شود، میرا نمی­شوند و دامنه آنها به صورت نامحدود افزایش می یابد و به فروپاشی بال منتهی می شود.

در این فصل پس از مرور تاریخچه رویدادهای آیروالاستیسیته و پژوهش های انجام گرفته در زمینه بالهای آئروالاستیك، هدف این پژوهش ارائه گردیده است.

[1] Coupled

[2] Short Period

[3] Long Period

[4] Roll