ارایه روشی نوین در طراحی مفهومی ریزپرنده های بالزن و ساخت یک نمونه بر مبنای روش ارایه شده

هواپیماهای بدون سرنشین امروزه در نقش های مختلفی از جمله، شناسایی و اکتشاف، از تجهیزات پرکاربرد ارتش های دنیا محسوب می شوند. مزیت بدون سرنشین بودن، در کنار ویژگی های ابعادی و وزنی و کم هزینه بودن آن ها، به این پرنده ها این فرصت را می دهد که قابلیت اطمینان بیشتری نسبت به سایر وسایل جهت انجام مقاصد ذکر شده داشته باشند. ریزپرنده های mav دسته ای از این هواپیماهای بدون سرنشین هستند که معمولاً در ابعاد کوچکتر از 500 میلیمتر و وزن زیر 500 گرم و در چهار مدل بال ثابت، عمود پرواز، بالزن و بال های چرخان طراحی و ساخته می شوند. مدل مورد بررسی در این پروژه، نمونه های بالزن هستند که ساختاری شبیه پرندگان هستند. تحقیقات بر روی بالزن نشان داده است که آن ها نسبت به ریزپرنده های بال ثابت و چرخان دارای پیچیدگی بیشتر هستند که عمدتاً ناشی از پیچیدگی آیرودینامیکی آن ها باشد. در نتیجه تحقیقات کمتری بر روی آن ها نسبت به نمونه های بال ثابت و بال چرخان صورت گرفته است. الهام بیولوژیکی نشان می دهد که پرواز بال زدن مزایای عملکرد منحصربه فردی را ارایه می کند. ریزپرنده های بال ثابت و بال چرخان یک مشکل چالش زایی را به هنگام کوچک سازی دارند. هنگامی که سایز بال ها کاهش می-یابد، یک گذار به اعداد رینولدز پایین اتفاق می افتد که منجر به کاهش عملکرد مقطع آیرودینامیکی می شود. یک ریزپرنده بالزن پتانسیلی از ترکیب خصوصیات مفید دو نمونه دیگر پروازی ارایه می دهد در حالی که خصوصیات منفی را کاهش می دهد. در این پروژه در ابتدا مطالعاتی جامع و کامل بر روی ریزپرنده های بالزن انجام گرفته و سپس روند طراحی این ریزپرنده ها که روش جدیدی در طراحی مفهومی آن ها ارایه می دهد، تدوین شده است. لازم به ذکر است که تاکنون برای این نوع ریزپرنده ها روش طراحی مدوّنی وجود نداشته و اغلب طراحی ها بر اساس روش های آماری و سعی و خطا متمرکز بوده اند. تمرکز این پژوهش و روش ارایه شده در طراحی مفهمومی و سایزینگ این ریزپرنده هاست که به تعیین بهینه پارامترهای هندسی بال منجر می شود. این بخش از پژوهش شامل استخراج معادلات دینامیکی و سینماتیکی در حالت های مختلف پروازی همچون بال زدن و گلایدینگ و شبیه سازی فرآیند آنالیز قیدی بر روی این نمونه ریزپرنده ها بر مبنای نوع مأموریت تعریف شده است که این بخش با توجه به جستجوهای انجام شده برای اولین بار بر روی این نمونه از ریزپرنده ها صورت گرفته است. هدف از انجام این شبیه سازی مشخص نمودن فضای طراحی است. تعریف شکل بال های مختلف با الگوگیری از شکل بال پرندگان و آنالیز و مقایسه آن ها با استفاده از تئوری نواری از لحاظ نیروهای لیفت و تراست تولیدی، فرکانس بال زدن و ارایه روش جدید در تخمین وزن از دیگر مواردی است که در سایزینگ مورد توجه است. لازم به ذکر است که برمبنای روش تدوین شده، یک ریزپرنده بالزن از نوع پرنده با طول بال 70 سانتیمتر و وزنی برابر 382 گرم طراحی و ساخته شده و محاسبات مورد نیاز از قبیل آیرودینامیک، کنترل پایداری، طراحی مکانیزم جهت صحت سنجی طراحی اولیه بر روی آن صورت گرفته است. همچنین از جمله جنبه های جدید کار انجام شده در این پروژه، ارایه یک روند جدید در طراحی مفهومی ریزپرنده های بالزن و الگوگیری از پرندگان در طراحی و ساخت این ریزپرنده ها بوده است.