مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی و تحلیل آیرودینامیکی یک بال شکل‌پذیر به همراه عملگر آلیاژ حافظه‌دار

نویسندگان
1 مرکز سیستم‌ها و فناوری‌های پیشرفته (CAST) ،دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران.
2 دانشگاه تهران
چکیده
هدف از انجام این تحقیق، طراحی و مدل‌سازی یک بال شکل‌پذیر است که بتواند عملکرد پروازی وسایل نقلیه هوایی را بهبود بخشد. چالش‌های بسیاری در خصوص توسعه‌ی این قبیل بال‌ها وجود دارد. یکی از این چالش‌ها، انتخاب و یا طراحی مکانیزم تحریک برای تغییر شکل بال است. ازآنجایی‌که این بال‌ها باید به‌اندازه‌ی کافی سبک باشند تا بتوانند در شرایط پروازی عملکرد خوبی از خود به نمایش بگذارند، لذا لازم است از مکانیزم‌های تحریک مناسبی در طراحی آن‌ها استفاده شود. از طرفی، مواد هوشمند و علی‌الخصوص آلیاژهای حافظه‌دار، به‌عنوان دسته‌ای از مواد هوشمند، برای این کاربرد بسیار مناسب می‌باشند. لذا در این پژوهش از این مواد برای مکانیزم تحریک بهره گرفته شده است. برای نیل به این هدف، یک مکانیزم جدید به‌منظور به‌کارگیری در بال شکل‌پذیر توسعه داده شده است. مکانیزم ارائه‌شده به‌منظور استفاده در بال طراحی و ساخته می‌شود. این مکانیزم قابلیت ایجاد دو حرکت گال و سوئیپ را به بال می‌دهد. هم‌چنین ملاحظات لازم در خصوص طراحی بال با استفاده از مکانیزم پیشنهادی ارائه گردیده است. تحلیل‌های سیالاتی نشان می‌دهند عملکرد بال تغییر شکل یافته نسبت به بال تغییر شکل نیافته در رژیم‌های پروازی خاصی بهبود می‌یابد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Design and Aerodynamic Analysis of a Morphing Wing with Shape Memory Alloy Actuator

نویسندگان English

Hamid Basaeri 1
Mohammad Reza Zakerzadeh 2
Aghil Yousefi Koma 1
Seyed Saeid Mohtasebi 1
1 Center of Advanced Systems and Technologies (CAST) School of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran.
2 University of Tehran
چکیده English

The scope of the current investigation incorporates the entire process involved in design and development of a Shape Memory Alloy (SMA) actuated wing intended to fulfill morphing missions. At the design step, a two Degree-of-Freedom (DOF) mechanism is designed that is appropriate for morphing wing applications. The mechanism is developed in such a way that it can undergo different two DOF, i.e. gull and sweep, so that the wing can have maneuvers that are more efficient. Smart materials commonly are selected as the actuators due to their suitable thermo-mechanical characteristics. Shape Memory Alloy (SMA) actuators are capable of providing more efficient mechanisms in comparison to the conventional actuators due to their large force/stroke generation, smaller size with high capabilities in limited spaces, and lower weight. As SMA wires have nonlinear hysteresis behavior, their modeling should be implemented in a meticulous way. In this work, after proposing a two DOF morphing wing, an aerodynamic analysis of the whole wing for unmorphed and morphed wings is presented. The results show that the performance of the morphed wing in special flight regimes is improved.

کلیدواژه‌ها English

Morphing Wing
smart materials
Shape Memory alloy
Design
Aerodynamic Analysis