איילונים בקטן מערכות אוויריות: עיצוב ושיקולים

הקדמה: תפקידה של איילונים במערכות אוויריות קטנות ללא מנוס

מערכות אוויריות קטנות (SUAS), המכונה בדרך כלל כרחפנים, חוו צמיחה בלתי מאוישת במגזרים המסחריים והפיננסיים במהלך העשור האחרון.מחקלאות מדויקת ובדיקת תשתיות לצילום אווירי ולמבצעי חיפוש, כלי טיס אלה מבצעים כעת משימות שהיו פעם התחום הבלעדי של מגוון רחב של שדות תעופה מאוישים בקנה מידה מלא.

יסודות של הפונקציה Aileron ב sUAS

כדי להבין את החשיבות של עיצוב איילון, יש קודם כל לתפוס את עקרונות האירודינמיקה הבסיסיים של משחק. איילונים לעבוד על ידי יצירת עומס שונה במעלית על פני הכנפיים. כאשר הטייס או טייס אוטומטי פקודות רול, אחד איילון deflects upward בעוד השני deflects למטה, את הביצועים הקדמיים מופעל על ידי תחנת אווירי אחורית קבועה לעתים קרובות על ידי הפעלת כוח אווירי זה.

sUAS Ailerons

תכנון איילונים עבור מערכות קטנות לא מאוישות דורש פעולה זהירה בין סדרי עדיפויות מתחרות מרובות.ההיקף הקטן של המטוס הזה מדגימה את ההשפעות של סובלנות ייצור, תכונות חומריות וכוחות אווירודינמיקה בדרכים שונות משמעותית מתעופה בקנה מידה מלא.

Aileron Geometry ו-Sizing

הממדים הפיזיים של איילון משפיעים ישירות על סמכות השליטה שלה ואת המאפיינים הכלליים של המטוס. Aileron אורך, אורך כורדי, ואת האזור הכולל חייב להיות נבחר עם הגיאומטריה של הזרוע ואת המעטפת הטיסה המיועדת של המטוס בראש.בדרך כלל, איילונים תופסים בין 20% ל-40% של פני השטח של הזרוע, אם כי זה יכול להשתנות בהתאם לתכנון גדול יותר, מאפשר לך לחץ גבוה יותר, כמו גם לחץ על פני השטח, אבל זה יכול להיות יותר מדי, 000.

סעיף Airfoil ו-Hang Location

הצורה של החלק האגף ואת המיקום של קו hing לעתים קרובות להתעלם אבל עמוק להשפיע על ביצועי aileron. ailerons על סימטרי או חצי-סימטרית של אוויר פומיטים נוטים לבצע יותר חיזוי בטווח רחב יותר של זוויות של התקפה לעומת אלה על פני השטח העמידים יותר מדי, אבל על פני השטח הירכיים הגבוהות יותר, אבל על פני השטח המשתנים יותר מדי, לעומת זאת, על פני השטח המשתנים, כך שקו יותר מדי, לעומת הזמן, לעומת זאת, לעומת זאת, כך שגורם שלילי יותר ויותר רגיש, לעומת הזמן, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, על פני השטח של קו מגנטי גבוה יותר ויותר רגיש יותר ויותר רגיש יותר ויותר, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, על פני השטח של קו אחורי יותר ויותר רגיש יותר ויותר.

בחירה ואינטגרליות סטרקטיבית

משקל הוא עודף משקל בעיצוב של SUAS, ו ailerons אינם יוצאים מן הכלל.כל גרם נוסף על פני השטח של איזון חייב להיות מוצדק על ידי רווח מתאים בביצועים או עמידות. להרחיב קצף פוליסטיר, עץ balsa, ומדורגים קלים כגון סיבים פחמן או סיבים זכוכית על גבי ליבות הם אפשרויות נפוצות.

מערכות הפעלה ושילוב בקרה

איילון הוא רק יעיל כמו המערכת שמניעה אותו. במערכות אוויריות קטנות לא מאוישות, שרשרת ההפעלה כוללת את סרבו, קישור, hinge, וכל אלקטרוניקה קשורה.הביצועים של שרשרת זו קובע ישירות כמה מהר בדיוק איילון מגיב לשלוט קלטות.

סרבו ובחירת

בחירת קישור עבור צירים aileron Actuation בשלושה מפרטים עיקריים: מומנט, מהירות וגודל. Torque, נמדדת במינון קילוגרם או או אונקין, חייב להיות מספיק כדי להתגבר על הרגע hing ברגע hing בתבנית סמן קצה מקסימלית אבל מהירות הפעלה.

סוגי קישורים והצעות הסחר שלהם

הקישור המקשר בין סרבו לארון יכול לקחת כמה טפסים.דפנית פושרוד, באמצעות חוט או פחמן סיבים עם clevises או כדור קישורים, הם פשוט, קל משקל, ומציע שליטה חיובית. הם דורשים היערכות מדויקת למזער את הכטב"ם המתאים ביותר עבור כלי ההרחבה הקלה ביותר עבור לוח הבקרה או ציפוי יעיל יותר, אך הם ממוקמים ליד מערכות כבל רגישים לשימוש כבלים דרך צנרת או רחוק יותר.

תוצאות ב Flight Operations

ברגע שעיצוב איילון הוא סופי ומשולב לתוך המטוס, הביצועים בעולם האמיתי שלה צריך להיות מוערך על פני המעטפה הטיסה המיועדת. כמה גורמים הקשורים בין-תחומיים לקבוע אם החולונים מספקים את ההיענות והיציבות הנדרשת לפעילות בטוחה ויעילה.

רשות רול ו- Roll Rate

סמכות רול מתייחסת לגודל של הרגע הגלגולי, ה-Ailerons יכול לייצר במהירות אווירית נתונה, בעוד שקצב רול מתאר כמה מהר המטוס יכול לשנות את זווית הבנק שלו. שני הפרמטרים האלה הם המדדים הישירים ביותר של יעילות aileron.עבור רוב קבוע הנחיתה החלקה של sUAS, קצב רול של 60 עד 120 מעלות לשנייה נחשב מספיק לתמרון רגיל.

Adverse Yaw andתיאום

Adverse yaw הוא תופעה המתרחשת כאשר המטוס יורד בכיוון ההפוך של רול מתוכנן.כפי שתואר קודם לכן, זה קורה כי aileting מטה מגביר את המעלית אבל גם מגביר את גרר המושרה על כנף זו, למשוך את האף הרחק מן הקצה, בעוד ש-hwacts שלילי הופך את הטייסים הקבועים בכל מטוס נגד, זה לעתים קרובות יותר בולט ב sUAS בגלל הרגע הקצר יחסית שלהם, ולהפחית את השבר לתוך זרם אווירי, אשר מופעלת לתוך סגסוגת אחת, אשר מופעלת.

דרגו, יעילות וטיסה זמן

השתקפות של איילון יוצרת גרר, אשר מפחית את יחס הסימון של המטוס ל-Drag, על ידי הרחבה, טווח וסיבולה שלו. בתנאי השייט, שבו איילונים נמצאים בדרך כלל ליד המיקום הניטרלי שלהם, מפענח איילון ומנגנון hinge הוא הדאגה העיקרית של צמידים מערכתיים מופעלת יותר, כגון רצועות קלטות מטבול או צינורות פלסטיק מעוצבים, יכול להפחית את זה על ידי גרורת אוויריים חלקה על ידי קיבולת אווירית על ידי גרורת לחץ דם מופעלת של לחץ דם נמוך יותר.

Aileron Balancing and Flutter Prevention

Flutter הוא תופעה אווירית הרסנית שיכולה להרוס במהירות מטוס אם לא מטופל במהלך שלב העיצוב.זה קורה כאשר תדירות טבעית של זוגות מצב מבני של איילון עם תדירות מאולץ אווירודינמיקה, המוביל לתנודות מתפצלות מתפצלות.ב sUAS, ירידה במשקל נוטה להתרחש במהירות גבוהה יותר של מהירות אוויר, במיוחד במהלך הצלילה או כאשר מופעל בתנאים של מהירות מקסימלית של מעבר לקצבה של מומנטום, הוא בדרך של מהירות גבוהה יותר של משקל מופעלת.

בדיקות ומתודולוגיות אימות

לאחר עיצוב הוא שלם, בדיקות קפדניות יש צורך לאשר כי ailerons לעמוד מטרות הביצועים שלהם. Bench בדיקות של מערכת סרבו וקישור תחת עומסים אווירודינמיים מסימולציה יכול לחשוף בעיות עם מחייב, סלאום, או מספיק מומנטום בדיקות עומס סטטית, שבו משקולות ידועות מוחלות על aile בעוד מדידה, מספק בדיקה ישירה על כוח מבנית.

מגמות מתפתחות וכיוונים עתידיים

התחום של עיצוב aileron של sUAS ממשיך להתפתח לצד ההתקדמות בחומרים, ייצור ותאוריה שליטה. טכניקות ייצור אדקטיבית, כגון הדפסה תלת מימדית, לאפשר עבור aileron Geometries עם מבנים משולבים hing ו מותאם אישית תבניות ⁇ פנימי כי בסופו של דבר לחץ על משקל אחד, אבל שמירה על סגסוגת זיכרון נבדק כמו חלופות כדי קונבנציונאלי, מציעים פוטנציאל פעולה שקטה ולהפחית את זה של קו חשמלי אחד, אבל הוא אפשרי כי הוא מסוגל להיות מפולציה שונה.

מסקנה

איילונים הם הרבה יותר מאשר פשוט hing flaps על הגב של כנף. במערכות אוויריות קטנות לא מאוישות, הם האמצעים העיקריים של שליטה רול, ישירות המשפיע על יכולת תמרון, יציבות, ויעילות המשימה הכוללת.תהליך העיצוב כולל סדרה מכוונת של פעולות סחר ללא שינוי בין גודל, משקל, חומר, הפעלה, ויעילות אבן הפינה.