کنترل فلاتر یک بال شبه سه‌بعدی در جریان ناپایای ساده‌شده با استفاده از جت اجباری

نوع مقاله : گرایش دینامیک، ارتعاشات و کنترل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی هوافضا، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 نویسنده مسئول: دانشیار، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی هوافضا، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

یکی از مباحث ویژه در حوزه آیروالاستیک فلاتر بال (بال‌لرزه) هواپیما در یک سرعت شاخص به نام سرعت فلاتر می‌باشد که در صورت عدم کنترل این پدیده، احتمال تخریب سازه (بال هواپیما) وجود خواهد داشت. روش‌های مختلفی جهت کنترل بال در دو دهه اخیر ارائه‌شده است. در تحقیق حاضر جهت کنترل فراتر یک بال شبه سه‌بعدی با رژیم جریان ناپایا ساده‌سازی شده از مومنتوم جت اجباری دوسویه تعبیه‌شده روی بال استفاده‌شده است. سیگنال فعال‌کننده جت در سرعت فلاتر توسط مدولاتور عرض پالس-فرکانس پالس تأمین می‌گردد. از مزایای این مدولاتور می‌توان به عملکرد شبه خطی، دقت بالا با حضور نوسانات و انعطاف‌پذیری اشاره نمود. در این پژوهش مدل بال، مدل آیروالاستیکی مضاعف، بدون عقب‌گرد و مستطیلی (هانکوک) در نظر گرفته‌شده و جهت توسعه نیروی لیفت در طول اسپن بال از تئوری استریپ (نواری) استفاده گردیده است. در سرعت فلاتر بال با فعالیت جت نوسان بال به میرایی سوق داده‌شده و با توجه به گراف‌های آیروالاستیکی به‌دست‌آمده، نتایج رضایت بخشی را به دنبال داشته است.

تازه های تحقیق

  • فرض جریان غیر دائم، شبه سه‌بعدی بال و شکل هندسی مستطیل
  • برای تولید سیگنال و تحریک تراستر از مدولاتور استفاده‌شده است.
  • فلاتر بال توسط جت دوسویه (به‌عنوان تراستر) کنترل‌شده است

کلیدواژه‌ها


Smiley face

[1] Ansari AR, Novinzadeh AR. Designing a control system for an airplane wing flutter employing gas actuators. International Journal of Aerospace Engineering. 2017, 4209619##.
[2] Moosavi R, Elasha F. Smart wing flutter suppression. Designs. 2022;6(2):29##.
[3] Ouyang Y, Gu Y, Kou X, Yang Z. Active flutter suppression of wing with morphing flap. Aerospace Science and Technology. 2021;110:106457##.
[4] Ghasemikaram AH, Mazidi A, Fazel MR, Fazelzadeh SA. Flutter suppression of an aircraft wing with a flexibly mounted mass using magneto-rheological damper. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering. 2020;234(3):827-39##.
[5] De Breuker R, Abdalla M, Milanese A, Marzocca P. Optimal control of aeroelastic systems using synthetic jet actuators. In49th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference, 16th AIAA/ASME/AHS Adaptive Structures Conference, 10th AIAA Non-Deterministic Approaches Conference, 9th AIAA Gossamer Spacecraft Forum, 4th AIAA Multidisciplinary Design Optimization Specialists Conference, 2008: 1726##.
[6]­‍ Krovel T. Optimal tuning of PWPF modulator for attitude control (Doctoral dissertation, Master Thesis, Norwegian University of Science and Technology)##.
[7] Wright JR, Cooper JE. Introduction to aircraft aeroelasticity and loads. John Wiley & Sons; 2008##.
[8] Song G, Ma N. Control of shape memory alloy actuators using pulse-width pulse-frequency (PWPF) modulation. Journal of intelligent material systems and structures. 2003;14(1):15-22##.
[9] Zhengshi Y. Simulation of a Position Control System with PWPF Modulator for On-orbit Service (Doctoral dissertation, Technische Universität München)##.
[10] Wang X, Wang D, Zhu S, Poh EK. Fractional describing function analysis of PWPF modulator. Mathematical Problems in Engineering. 2013;2013##.
[11] Horvat K, Kuljaca O, Sijak T. Describing Function Recording with Simulink and MATLAB. InTechnology and Engineering Applications of Simulink, 2012##.
[12] Song G, Buck NV, Agrawal BN. Spacecraft vibration reduction using pulse-width pulse-frequency modulated input shaper. Journal of guidance, control, and dynamics. 1999;22(3):433-40##.
[13] Slotine JJ, Li W. Applied nonlinear control. Englewood Cliffs, NJ: Prentice hall; 1991##.
[14] Schwartz C, Gran R. Describing function analysis using MATLAB and Simulink. IEEE Control Systems Magazine. 2001;21(4):19-26##.
[15] Bisplinghoff RL, Ashley H, Halfman RL. Aeroelasticity Addison. Weslwy Co., Mass. 1955##.
[16] Hodges DH, Pierce GA. Introduction to structural dynamics and aeroelasticity. cambridge university press; 2011##.
[17] Fung YC. An introduction to the theory of aeroelasticity. Courier Dover Publications; 2008##.
[18] Fazelzadeh SA, Rasti A, Sadat-Hoseini H. Optimal flutter suppression of nonlinear typical wing section using time-domain finite elements method. Journal of Aerospace Engineering. 2014;27(5):04014028##.
[19] Singh SN, Yim W. State feedback control of an aeroelastic system with structural nonlinearity. Aerospace Science and Technology. 2003;7(1):23-31##.
[20] Fazelzadeh SA, Mazidi A, Street D. Aeroelastic concepts in civil aircraft wings design. InChallenges in European aerospace, 5th CEAS Air & Space Conference, 2015: 164##.
دوره 20، شماره 1 - شماره پیاپی 75
شماره پیاپی 75، فصلنامه بهار
فروردین 1403
صفحه 45-58
  • تاریخ دریافت: 26 فروردین 1402
  • تاریخ بازنگری: 10 اردیبهشت 1402
  • تاریخ پذیرش: 25 مرداد 1402
  • تاریخ انتشار: 27 فروردین 1403