بررسی رفتار آیروالاستیک بالهای کامپوزیتی انعطاف پذیر با نسبت منظری بالا با ررفتار غیر خطی هندسی در جریان تراکم ناپذیر

طراحی و ساخت و به کارگیری پهپادهای (پرنده های هدایت پذیر از دور و از درون) نسل جدید، که به عنوان سکوهای استراتوسفری معروفند، از مباحث روز دنیا به شمار می رود. مهمترین مشخصه این پهپاد ها، وجود بالهای بلند و دارای نسبت منظری زیاد، سرعت پروازی کم و همچنین استفاده از مواد مرکب در ساختار سازه آنهاست. این دو موضوع باعث شده که رفتار آیروالاستیک این نوع پرنده ها بسیار مهمتر از رفتار دیگر هواپیماها باشد. تأثیر رفتار آیروالاستیک اینگونه هواپیماها بر هدایت و کنترل آنها بسیار موثر و تأثیرگذار است. تا جایی که در طراحی سیستمهای کنترل و هدایت آنها باید مسایل آیروالاستیسیته را درنظر گرفت. با توجه به اهمیت رفتار آیروالاستیک این پرنده ها، جهتگیری این رساله به سمت بررسی رفتار غیرخطی آیروالاستیک بال کامپوزیت این نوع هواپیماها درنظر گرفته شده است. در این فعالیت، نخست روابط حاکم بر سازه بال این پهپادها بر اساس فرضیه تیرهای نازک استخراج شده و سپس با اعمال معادلات آیرودینامیک تراکم ناپذیر، معادلات آیروالاستیک حاکم بر این سیستم به دست آمده است. همچنین چند روش برای حل این معادلات ارایه شده است. سپس با تهیه برنامه ای کامپیوتری، رفتار غیرخطی آیروالاستیک بال این پهپادها مورد بررسی قرار گرفته است. دراین خصوص، نخست برای اطمینان از صحت معادلات سازه، نتایج الگوی سازه ای غیرخطی تیر با نتایج مراجع و نرم افزارهای تحلیل سازه مقایسه و صحت روابط و برنامه کامپیوتری در این بخش اثبات و آنگاه، درستی برنامه تهیه شده برای بررسی رفتار آیروالاستیک بال ایزوتروپ و کامپوزیت و روش حل آن، نشان داده شده است. سپس برای بال نمونه، با خصوصیات مواد ایزوتروپ، رفتار آیروالاستیک خطی و غیرخطی بال مقایسه و برای الگوی غیرخطی نشان داده شده است که سرعت وقوع ناپایداری در بال براساس بزرگی تغییرمکان اولیه بال تغییر می کند و همچنین بال در سرعتهای پس از سرعت ناپایداری دچار پدیده نوسانات با دامنه محدود می شود. در انتها نیز رفتار آیروالاستیک غیرخطی بال ارتوتروپ به ازای تغییر زاویه الیاف بررسی و نشان داده شده است، تغییرات سرعت و فرکانس ناپایداری بسیار مشابه و وابسته به تغییرات خصوصیات سختی سازه در اثر تغییر زاویه الیاف است و همچنین به ازای زوایای مختلف الیاف، رفتار نوسانی متفاوتی از بال مشاهده می شود.