چالش در محیط های شدید

محیط های شدید مجموعه ای متمایز از محدودیت های فیزیکی و عملیاتی را بر روی دستگاه های بلند ارتفاع اعمال می کنند، چگالی کم اتمسفر به طور مستقیم آسانسور تولید شده توسط بال ها و آپانداژ های آنها را کاهش می دهد، یا مناطق سطح بزرگتر یا زمین لرزه ای تهاجمی تر را برای جبران آن در شرایط قطب شمال و زیرکتیک، تهدیدات اولیه ناشی از سرماخوردگی شدید، و گرم کردن مواد فرود به طور همزمان باید به عنوان یک سیستم دید آب و هوا، به عنوان یک سیستم های قابل پیش بینی پایین، به عنوان یک سیستم های نور، به طور همزمان، و غیره، به عنوان یک سیستم های دید هوا، به طور همزمان، به عنوان یک سیستم های دید هوا، به طور غیر قابل پیش بینی هوا، به طور همزمان، به عنوان یک سیستم های نور، به عنوان یک سیستم های هوا، به طور غیر قابل پیش بینی، به طور همزمان، به طور غیر قابل پیش بینی، و غیره، به عنوان یک سیستم های هوا، و غیره، به طور قابل پیش بینی، به طور غیر قابل پیش بینی، و غیره، به عنوان یک سیستم های هوا، به عنوان یک سیستم های حرارتی، به عنوان یک سیستم های هوا، به عنوان یک سیستم های حرارتی، به طور همزمان، به طور همزمان، به طور همزمان، به طور همزمان، به

اثرات دمای پایین بر مواد و مکانیسم ها

کامپوزیت های پلیمری و آلیاژهای فلزی کاهش مقاومت تاثیر و افزایش شکننده بودن به عنوان کاهش دما در زیر 40 درجه سانتیگراد. بالا اجزای دستگاه آسانسور مانند آهنگ های شیب، پیوند فلپ و نقاط لولا باید از موادی که حفظ تحرک و قدرت خستگی مکرر است مهندسی شده است. - آلیاژهای آلومینیوم و کامپوزیت های پیشرفته Cryogenic به طور فزاینده ای برای فلپ های آماده قطب شمال به دلیل کمبود گرما، بدون خرابی های مکرر مواد اولیه، می تواند پخش شود.

کاهش تراکم هوا و نسل بلند

در ارتفاع بالای 2500 متر، چگالی هوا می تواند 20 تا 30 درصد کمتر از سطح دریا باشد، این به طور مستقیم حداکثر ضریب آسانسور را کاهش می دهد (CL،max ) قابل دستیابی توسط هر سیستم آسانسور بالا است.

یخ و عواقب آن

تجمع یخ در لبه های سرب و فلپ تغییر شکل آئرودینامیک خود را، حداکثر آسانسور را کاهش می دهد و افزایش می دهد.حتی یک لایه نازک از rime یا یخ روشن می تواند سرعت جلوگیری از یخ را کاهش دهد (FLT:0L،حداکثر [FLT 1 تا 30 درصد یا بیشتر.

بررسی طراحی برای شرایط بالا AV

دستگاه های آسانسور بالا مهندسی برای عملیات بالای ۳۰۰۰ متر شامل آئرودینامیک، ساختاری و سیستم های سطح معاملات است. زیر بخش ها جزئیات مناطق کلیدی که نیاز به توجه دقیق دارند را شرح می دهند.

بهینه سازی Aerodynamic برای هوای نازک

فلپ های تک تک فاز ممکن است آسانسور کافی در ارتفاع بالا تولید نکنند (در عوض، چند شکاف Fowler با متغیر Camber ترجیح داده می شود.این دستگاه ها به عقب به عنوان آنها گسترش می یابند، افزایش هر دو منطقه بال و آکورد 1: شکاف اسلات باید دقیقا تنظیم شود تا جریان جدایی در شرایط کم تعداد رینولدز را به تاخیر بیاندازد.

طراحی ساختار

برای به حداقل رساندن مجازات منطقه سطح، مواد سبک مانند پلیمر های کربنی-برونیک (CFRP) و آلیاژهای تیتانیوم برای پوست های فلپ و پیوند استفاده می شود. تجزیه و تحلیل عناصر Finite (FEA) کاهش وزن در حالی که حفظ سفت و خستگی زندگی. پیشرفته هسته های اصلی و براکت های پرینت 3D بیشتر کاهش می یابد، اجازه می دهد تا دستگاه های توده ای بزرگتر بدون محدودیت های هواپیما.

سیستم های قابل اعتماد

محرک های هیدرولیک در سیستم های با وزنه بالا رایج هستند، اما در ارتفاع بالا، کاهش تراکم هوا می تواند باعث تحریک یا حفره هیدرولیکی شود اگر مخزن به درستی تحت فشار قرار نگیرد، محرک های الکتریکی، اغلب با منابع برق اضافی، برای کاربردهای شدید حرکتی رایج تر می شوند.کلیک الکترومکانیکی (EM) کنترل دقیق موقعیت دقیق را ارائه می دهند و می توانند برای جلوگیری از تهاجم یخ و همچنین باید بارهای رطوبت بیشتری را افزایش دهند.

محیط زیست و روانکاری

تمبرها در اطراف آهنگ های فلپ و میله های محرک باید از گرد و غبار، برف و یخ از ورود به مکانیسم ها جلوگیری کنند.در ارتفاع بالا، اشعه ماوراء بنفش و مهرهای elastomeric درجه یک، بنابراین آب و موم های مبتنی بر سیلیکون یا قدیمی با درجه حرارت گسترده ترجیح می دهند. لوبرها باید در هر دو ارتفاع سرد بالا (55 درجه سانتیگراد) و گرما زمین، موثر باقی بمانند، بنابراین نیازی به دانه های مصنوعی با درجه حرارت گسترده.

استراتژی های طراحی برای شرایط قطب شمال

محیط قطب شمال دستگاه های بلند را از طریق سرد شدید، یخ و زیرساخت های نگهداری محدود به چالش می کشد. استراتژی های کلیدی حول جلوگیری از ایجاد یخ، انتخاب مواد تحمل دما پایین و اطمینان از قرمز شدن سیستم است.

سیستم های حفاظت از یخ: ضد تشنج و د-Icing

دو رویکرد اولیه وجود دارد: سیستم های ضد پیری مانع از تشکیل یخ می شوند، در حالی که سیستم های برشی پس از انباشته شدن یخ، یخ را حذف می کنند.برای دستگاه های آسانسور بالا، بخاری های حرارتی جاسازی شده در شیب ها و فلپ ها موثر هستند.این بخاری ها، با استفاده از هوا یا ژنراتورهای اختصاصی، دمای سطح بالا را بالاتر از انجماد شناخته شده حفظ می کنند، چکمه های لاستیک می توانند در یک گواهی نامه مدرن یخ زده شوند.

مواد و پوشش های سرد

در -40 درجه سانتیگراد و پایین، بسیاری از آلیاژهای آلومینیوم تنگی را از دست می دهند.برای دستگاه های لوله کشی بالا قطب شمال، آلیاژهای 7000 سری (به عنوان مثال، 7075-T73) برای سخت نگه داشتن آنها ترجیح می دهند و رزین های حاوی فلوراید کم، رزین با مواد کم دما برای جلوگیری از پوشش های میکروفبیک استفاده می شوند - مانند هیدروتروفیلیک یا کاهش قدرت موثر برای ساخت فیلم های ضد پلی اتیلن و ساخت فیلم های ضد فلورو فلورو.

قانون گذاران و مدیریت رطوبت

تراکم رطوبت در داخل محرک ها و گیربکس ها می تواند مکانیسم ها را مسدود و به دست آورد. محرک های بلند برای شرایط قطب شمال با دریچه های تنفس طراحی شده اند که شامل کارتریج های اسکیککن یا با طرح های مهر و موم شده، فشار تزریق شده در آب، علاوه بر این، عناصر گرمایش داخلی می توانند برای جلوگیری از تراکم در کنترل های الکترونیکی بحرانی نصب شوند. همه کانکتور های الکتریکی و سنسورها باید با IP67 یا رتبه های بالاتر در طول عملیات آب های زمین مواجه شوند.

سیستم های قرمز و طراحی شکست خورده

در فرودگاه های قطب شمال دور، پشتیبانی تعمیر و نگهداری محدود است. سیستم های آسانسور بالا بنابراین شامل محرک های دوگانه، کانال های قدرت مستقل و پیوندهای پشتیبان گیری مکانیکی است.در صورت شکست محرک اولیه، سیستم ثانویه هنوز هم می تواند فلپ ها را به یک موقعیت فرود امن متصل کند. طراحان همچنین اتصالات محدود بار و مکانیسم های تحمل پذیر را پیاده سازی می کنند تا نقطه ای که یک نقطه ی مجاور را برای انتشار بخش های حاشیه ای که به آن نمی رسد.

نوآوری ها و مسیرهای آینده

دستگاه های آسانسور بالا نسل بعدی به سمت سیستم های سازگار و هوشمند حرکت می کنند که می توانند در زمان واقعی به شرایط محیطی شدید پاسخ دهند، این نوآوری ها وعده می دهند که پاکت عملیاتی هواپیما را در مناطق مرتفع و قطب شمال گسترش دهند.

مواد هوشمند و ساختارهای Morphing

آلیاژهای شکل (SMAs) و پازوالکتریک ([۵]) به حرکت در سطوح بال اجازه می دهد بدون پانل های وابسته معمولی شکل را تغییر دهند، به عنوان مثال، یک فلپ پیشرو می تواند به طور مداوم مخلوط یا شیب را تنظیم کند تا با کاهش سرعت به دلیل عدم احتراق یخ یا ارتفاع، مقابله کند. تحقیق در مورد مواد هوشمند برای هوافضا [F=1] [F=1]

نظارت بر زمان واقعی

سنسور های سویه فیبر نوری جاسازی شده و آرایه های دما می توانند سلامت ساختاری دستگاه های آسانسور بالا را در طول پرواز نظارت کنند.همراه با سنسورهای تشخیص یخ، این سیستم ها داده ها را به یک کنترل کننده سازگار که زاویه های استقرار فلپ یا قدرت گرمایش را در زمان واقعی تنظیم می کند، این کنترل حلقه بسته تعادل بهینه بین آسانسور و مصرف انرژی یخ را تضمین می کند که برای پروازهای طولانی قطبی در مسیرها حیاتی است.

پیشرفته شبیه سازی محاسباتی

CFD با چگالی بالا همراه با مدل های انتقال حرارت همجوار در حال حاضر مهندسان را قادر می سازد تا شبیه سازی یخ در هندسه پیچیده را شبیه سازی کنند، این شبیه سازی ها نیاز به تست های گران قیمت باد بر روی باد را کاهش می دهند و اجازه می دهند سرعت آن را از طرح های ضد انعقادی به طور مشابه، شبیه سازی های چند فیزیک که ترکیبی از آئرودینامیک، انتقال گرما، و ابزارهای استاندارد برای ساخت دستگاه های با اطمینان بالا است که هر دو دستگاه های بالا را انجام می دهند.

نتیجه گیری

طراحی دستگاه های آسانسور بالا برای ارتفاع بالا و شرایط قطب شمال نیاز به یک رویکرد مهندسی جامع است که بهینه سازی آئرودینامیک، علوم مواد، حفاظت از یخ و عملکرد قوی است، زیرا عملیات هواپیما گسترش به محیط های به طور فزاینده ای خواستار - از فرودگاه های با ارتفاع بالا در هیمالیا برای مسیرهای ترانسپلار در سراسر قطب شمال - نوآوری های توصیف شده در اینجا برای حفظ ایمنی، بهره وری و نظارت بر مواد هوشمند در مناطق پرواز هوشمند است که نه تنها نیاز به نقاط دسترسی دقیق از سیستم های هوایی و سیستم های حمل و انعطاف پذیر است.