تحلیل تجربی یک پرنده بال زن آیروالاستیک و استخراج منحنی های تعمیم یافته

امروزه کاربری های متنوع و جذابی برای بال­زن ها متصور است. این جذابیت در کاربری، بخاطر کارآیی بالاتر آن ها  در سرعت های کم و اعداد رینولدز پایین در قیاس با پرنده های بال ثابت می باشد. ابعاد کوچک، سرعت کم، همراه با چابکی و قدرت مانوردهی بالا از مزیت های بالقوه بال­زن ها محسوب می شود که در دهه اخیر برای ماموریت های جستجو و نجات، عملیات های سنجشی،  جستجوی نامحسوس و شنود در محیط های کوچک مورد توجه قرار گرفته اند. در کنار این جذابیت های ذاتی، عملا بدلایل پیچیدگی بسیار زیاد مکانیزم تولید همزمان برآ و پیشران در بال­زن ها، نبود مدل های دقیق دینامیک پروازی و ذات غیر خطی و کوپل شده حرکت های طولی، عرضی و سمتی، فعالیت و مطالعات تجربی روی آنها، از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این تحقیق مطالعه تجربی عملکرد یک بال­زن الاستیک در حین بال زدن مورد بررسی قرار گرفته است. با طراحی و ساخت یک پرنده بال­زن نمونه و ایجاد سکوی تست استاتیکی، قابلیت داده برداری کمیت های زاویه، فرکانس، نیرو، ولتاژ و جریان مصرفی فراهم شده است. همچنین تعدادی انواع سازه های بال به منظور بررسی اثر متغیرهای هندسی و مشخصه های مکانیکی بر نیروهای تولید شده و نیز توان مصرفی، طراحی و بکار گرفته شده اند. نتایج حاصل از آزمایش ها در طیفی از مشخصات سازه ای و آیرودینامیکی، گردآوری، پردازش و به منظور استخراج الگوهای دینامیکی بکار گرفته شده است. بطور ویژه اثرات پارامترهای سختی، جرم و نسبت منظری در بال زدن از طریق آنالیز ابعادی و بر پایه گروه های بدون بعد بررسی شده و منحنی های جدیدی استخراج شده است. بعلاوه شیوه ای نوین در بهینه سازی بال از جنبه سازه ای، برای دستیابی به بیشترین راندمان پیشران، ارائه گردیده است. منحنی های تعمیم یافته حاصل از این مطالعه، وابستگی کارایی بال زدن را به دو پارامتر مستقل فرکانس بی بعد شده و ضریب آیروالاستیک نشان می دهند. دستاوردهای این فعالیت می تواند بعنوان گراف های طراحی در انتخاب صحیح پارامترهای هندسی، جرم و مشخصه الاستیک بال، در پرنده های بال­زن و سایر سازه های الاستیک مولد نیرو، بکار گرفته شوند.