mathematical-modeling-in-engineering
تصميم أعلام لتحسين الأداء الأيرودينامي في الطائرات التجريبية الصغيرة الحجم
Table of Contents
الدور الحاسم لأجهزة الإضاءة في الطائرات التجريبية الصغيرة الحجم
إنّها من بين أكثر الأجهزة الأيرودينامية تأثيراً المتاحة لمصمم الطائرات التجريبية الصغيرة الحجم، وبتغيير مقصف الجناح وزاوية الهجوم الفعالة، فإنّ هذه الأسطح المتحركة تتيح للطائرة أن تولد قدراً أكبر من الرفع بالسرعة الدنيا - ضرورة للإقلاع الآمن، والهبوط في الحقول القصيرة، والنسب الخاضعة للرقابة.
والتحدي الأساسي في تصميم الطائرات الصغيرة هو أن أعداد رينولدز تكون منخفضة في العادة دون 000 500 - مما يجعل تدفق الهواء فوق الجناح عرضة للانفصال المبكر.
كيف يُمكن لـ(بيتر) أن يُصبح الأداء الأيرودني
تُعدّلُ المصابيحُ مُساحةَ التدفقِ الجناحِ بثلاث طرقِ رئيسيةِ:
- زيادة الكامبر، وزياد الخناق يزيد من خناق خط الجناح اللئيم، مما يزيد من معامل الرفع في أي زاوية هجومية معينة.
- Reduced stall speed] - by raising ]C]Lmax] ], flaps allow the aircraft to fly slower without stalling, shortening takeoff and landing rolls.
- Drag modulation] - Some flap designs intentionally increase drag for steep approaches, giving the pilot finer control over descent rate without power changes.
هذه الآثار تحكمها معادلة الرفع المعروفة: L =
أنواع الأطفاء وصلاحيتها للطائرات الصغيرة
Plain Flaps
إن أبسط نوع من الطلاء هو سطح مشرق على طول الطرف المقطوع للجناح، وعندما ينفجر، يزيد من الكامبر والرفع، ولكنه أيضاً يُدخل في الإطاحة بالأنف وسحباً كبيراً في زوايا كبيرة، أما بالنسبة للطائرات التجريبية الصغيرة، فإن الذبابات الخفيفة جذابة بسبب ارتفاع وزنها الخفيف، فهي مجرد ورقة من البلازما أو الخشب المزف المحتوي على حد محدود.
أضواء منقوعة
و الشعلة المنبعثة تتكون من سطحين منفصلين واحد مُتعلقين بالجلد الأعلى و واحد إلى الأسفل فقط الإنحطاط السطحي الأدنى الذي يخلق منطقة منخفضة الضغط خلف الجناح ويزيد كثيراً من الجر في نفس الوقت ويزيد من سرعة الجلد العلوية ويبقى غير مُزعج ويحافظ على تدفق الجناح الرئيسي
Fowler Flaps
الكثير من الأدوات المُتَخَلِّقة للطائرات هي أعلى مستوى من التعقيدات، وهي تُقدّمُ من جديد على المسارات أو الروابط قبل التناوب إلى الأسفل، وتزيد بشكل فعال من مساحة الجناحين والكاميرات، وتُنتج عن هذه التركيبة أعلى مُزيج من أي نوع من أنواع المُزلاجات البسيطة، وغالباً ما تكون ]
Slotted Flaps
(أ) تُدخل الطوافات المُثبتة فجوة بين الحافة الأمامية ونقطة الارتفاع في الجناح، وتسمح هذه الفجوة بتصنيف الهواء عالي الطاقة من السطح الأدنى على أعلى المُزلاج، وإعادة تنشيط طبقة الحدود وتأخير الفصل، وتُحدث نتيجة لذلك زيادة [العملية المُفصلة]([FLT:])
الاعتبارات الأساسية المتعلقة بالتصميم
التجارة الأيرودينامية
يجب أن يقرر المصمم الزوايا القصوى لقطع الطين، بالنسبة للطائرات الصغيرة، الحد العملي هو حوالي 40 إلى 50 درجة للإقلاع (البطاقة الجزئية) و 60 درجة للهبوط (الزبابة الفول) بالإضافة إلى 60 درجة، إنفصال التدفق يصبح شديد جداً، وعقوبة السحب تتخطى أي مصعد إضافي، ومن المهم أيضاً النظر في طول الدق المكسور لـ 30%
اختيار المواد اللازمة لبناء السكك الحديدية الصغيرة
و لكن لا توجد عقوبة على أجنحة الرؤوس أو الرؤوس الكبيرة أو البلاستيكية التي تُنتجها
تصميم مواقع الوصل والربط
ويجب أن تتيح التعثرات في الطائرات التناوب الحر مع الحفاظ على ثغرة دقيقة لمنع الملزمة، وتشمل الأنواع المشتركة للطائرات الصغيرة ما يلي:
- Piano hinges] - Continuous hinge strips, robust but add weight.
- Individual fat hinges - Light weight plastic or metal hinges spaced every 10-15 cm.
- Robart-style hingepoints - Available in small sizes, easy to install.
(الربط بين الـ(فورم (الفريق (الفريق (الفريق (الفريق (الفريق (الفريق (الفريق (الفريق (الفريق (الفريق (الفريق (الفريق)))))) و(الفريق (الـ ((الـ ((الـ ((الـ ((الـ ((الـ (الـ (الـ (الـ (الـ (الـ ((أ)))))))))))))))
النزاهة والارتباط الهيكليان
وتجربة الشعلة تُعاني من حمولات هرمونية يمكن أن تكون كبيرة، خاصة في الزوايا والسرعات العالية، اختبار بسيط للحمولة الثابتة هو وضع أكياس الرمل على المزلاج الكامل بينما يُحتَجز الجناح أفقياً، وينبغي أن يدعم الهيكل ما لا يقل عن 3 أضعاف الحد الأقصى التقديري، وأن يُعزز الإرتفاع بالشبكات المُغنطة أو بخار الكربون إذا لزم ذلك.
الطرائق الحاسوبية والتجارية لتحقيق الاستخدام الأمثل
اختبار النفقة ذات الرياح المنخفضة
وبالنسبة لأخصائي التجارب الجدي، يمكن لنفق الرياح البسيط المفتوح أن يوفر بيانات قيمة، إذ أن مروحة أو مفجرة للورق موجهة من خلال مصفوف لتدفقات البيوت والعواصف يمكن أن تنتج قسم اختبار موحد كبير بما فيه الكفاية لجزء من الجناح 30 سم، ويدفع الجناح على توازن للدغ مع قياس قوة رقمية لقياس الرفع والسحب في زوايا المختلفة.
مبيدات الفلور المحوسبة للثدييات الصغيرة الحجم
ويمكن أن تكون أدوات البرمجيات المفتوحة المصدر مثل " إينفوام " أو حتى " مجموعة " إكسفول "/XFLR5 " مناسبة تماماً لتحليل الجو ذي الرقم المنخفض، ويمكن للمصمم أن يختبر بسرعة عشرات من الجيولوجيا المشتعلة، والفجوات في التحقق من الفتحة، وزوابق الانفاق المرفوعة دون أن يُثبت وجود نماذج مادية.
الاختبار، والإيطال، وتقييم الطيران
قبل أن تلتزم بالتصميم النهائي، تبني نموذجاً جزائياً للجناح ذو مواهب متبادلة، و رفع وسحب من خلال مجموعة كاملة من زوايا التشريح بشكل مثالي، و تولي اهتماماً خاصاً لنسبة الرفع إلى السحب عند مسافات متوسطة، و إذا كانت منخفضة جداً، ستكافح الطائرة للتسلق مع الرفوف المنتشرة،
ملاحظة السلامة: تضغط دائما على مركز الجاذبية إلى حد السرقة قبل اختبار التشكيلات المتحركة، حيث أن الإنحناء من الأنف قد يسبب حساسية خطيرة إذا كان الـ (سي جي) بعيد المنال، وعلى العكس من ذلك، فإن الـ (سي جي) قد يؤدي إلى حجرة كتلة إذا تسببت القفزات بالذيل في التماطل أولا.
دراسة حالة: رحلة صغيرة للإقامة الداخلية مع فلابس
(ب) أن ينظر في طائرة فوق سطحية تبلغ مساحتها 15 كيلوغراماً، مع إطفاء 5.5 ملليمتر، وأن التصميم الأصلي للجنحة (NACA 4412 هوائي) يتطلب سرعة 45 كيلومتراً/ساعة، وأن مشروع " فولر " الذي يُجرى اختباره كان مصمماً على 25٪ من الرش و30 درجة من الارتفاع 5٪ من الأشعة المميتة في (C)
الشلالات المشتركة وكيفية تجنبها
- Overestimating flap authority] - Expecting a small flap to dramatically reduce stall speed often leads to disappointed. Flaps work best when the baseline wing has a clean leading edge and favorable stall behavior.
- Poor hinge alignment] - A misarange hinge causes binding and creates a slot variation along the span, which can trigger asymmetric stall.
- ] Ignoring adverse yaw] - إذا تم نشر شعلة واحدة فقط )أو إذا كانت لا توزع بشكل متفاوت(، فإن الطائرة قد تهتز وتتدفق بشكل خطير، وتستخدم رافعة واحدة مع حزمة من الشباك أو عربتين على قناة الاستقبال نفسها مع المطابقة الالكترونية.
- الوزن الزائد ] - تحول نظم النكهة الثقيلة إلى مستوى CG وزيادة مستوى عدم قدرة الطائرة على الاستجابة، وإبقائها خفيفة.
الاتجاهات المستقبلية: أعلام التكيف والوفاة
وفي عالم البحوث، فإن المحار المتحركة ومصاعد الفكاهي تتيحان ازدهاراً يغير الكامبر باستمرار في الطيران، بينما لا يزال البديهي بالنسبة للطائرات التجريبية الصغيرة، وتنفيذات على مستوى الهواة باستخدام الجلد المرن الذي تحركه أجهزة مرنة متعددة الهوى، فإن هذه الأجهزة " التلاعب " تعد بتفاؤل غير قابل للتشغيل في جميع أنحاء منطقة الإسقاط.
خاتمة
إن تصميم الطائرات الصغيرة القادرة على الطيران تحد مكافئ، يختلط بالطائرات الهوائية، وعلم المواد، وإبداعها الميكانيكي، واختيارها بشكل أفضل، وقسمها، وفولر، أو تعتمدها على أهداف أداء الطائرة، وتعقيدها، ومستوى مهارات البنين،