تخمین مشتقات پایداری هواپیمای بدون سرنشین با استفاده از تحلیل سری فوریه

صفحه 1:
نام خدا تخمین مشتقات پایداری هواپیمای بدون سرنشین با استفاده از تحلیل سری فوریه 

صفحه 2:
در سالهای اخیر توجه ویّه ای نسبت به هواپیما های بدون سرنشین در زمینه های نظامی و غیر نظامی صورت گرفته است. عملکرد پروازی هواپیمای بدون سرنشین به منظور انجام مأموریت های مختلف از اهمیت بالایی برخوردار است. دقت در اندازه گیری نیرو ها و گشتاور های خارجی وارد بر هواپیمای بدون سرنشین و به طبع ن دقیق بودن اطلاعات آثرودینامیکی؛ از بخش های مهم در ایجاد مدل دینامیکی هواپیمای بدون سرنشین است. مشتقات پایداری از روش های نیمه تجربی تونل باد. تست پرواز و نرم افزار هليى مانند ديجيتال دتكام قابل محاسبه هستند. عموما روش های تخمینی بر پلیه اطلاعات تجربی و تئوری دارای دقت بالایی نمی باشند و روش های تونل باد و آزمون پرواز نیازمند هزینه و زمان زیادی هستند. 

صفحه 3:
چکیده در لین پژوهش. مشتقات پایداری هواپیمای بدون سرنشین بر اساس روش تحلیل فوریه و دینامیک سیالاتی ناپلیا با استفاده از شبکه محاسباتی دینامیکی) مورد ارزیلبی قرار می گیرد.نیرو های آثرودینامیکی هواپیما در نرم افزار اوپن فوم محاسبه می شود و سپس به صورت تابع نوسانی از زمان به نرم افزار متلب فرستاده می شود. در ادامه بر اساس روش تحلیل فوریه و روابط ریاضی حاکم بر مستله مشتقات پایداری محاسبه می گردد. شتقات پایداری محاسبه شده با نتلیج مشتقات آثرودینامیکی بدست آمده از رم فزر دیجیتال دتکام (بر اساس پارامتر های هندسی هولپیما) مقایسه شده است ونتایج. بیانگر توانمندی روش ارائه شده برای محاسبه مشتقات پایداری می باشد. 

صفحه 4:
مشتقات پایداری چیست؟ تمامی نیرو ها و گشتاور های هواپیمای بدون سرنشین تابعی از سرعت های خطی و زاویه ای می باشند. نرخ تفییرات ضرایب نیرو ها و گشتاور های هواپیمای بدون سرنشین نسبت به سرعت های زاویه ای و خطی مانی آنهاء بر اساس تثوری خطی, نیرو ها و گشتاور های وایسته به یا مشتقات ات پایداری نامیده می شود. ان ناشی از حرکت هواپیمای بدون سرنشین می توانند به صورت تابعی از مشتقات پایداری بیان شوند. مشتقات پایداری, نیرو ها وگشتاور های هواپیمای بدون سرنشین متشکل از: نیرو های محوری, نیرو های دی و جانبی. گشتاور های دورانی» پیچشی و غلتشی است. برای مثال. نیروی عمودی ,۳ گشتاور استفاده می شوند. پیچشی ,۴ برای محاسبه مشتقات پایداری هواپیمای بدون سر: 

صفحه 5:
محاسبه مشتقات بایداری محاسبه نیروی عمودی .۴ 00 چایجایی طولی نوسانی به صورت 8891601 20 فرض می شود. سرعت طولی ۷۷ و شتاب 1۷ به صورت زیر است. "0 بر اساس تئوری خطی, نیروی عمودی به صورت زیر قابل بیان است. 0 w =aacosat Ww = —ae*sinot ‎Bw‏ + بط و وی عبط 

صفحه 6:
با جایگذاری ۱۷ و ۷۳ از معادله (۱) در معادله (۲), معادله زیر نتیجه می شود. By = Fag + EY ad cos Bt +E". (-aa?sindt) ۳ بر اساس تحلیل فوریه. نیروی ,۳ به صورت زیر قابل بیان است: 2 3 oil a,cosat + b,sinat + -- 6 wo pw ‏با مقایسه معادلات (۳) و (۴) جرم های افزوده ۶" و "7۶ به صورت زیر بدست می آیند.‎ Bh = Ag RY =a,/(aid) (*000-)/ و @ 

صفحه 7:
انتگرال های و3 و 0 نیز به صورت زیر بدست می آیند. 2 pre ‏یه‎ | R@.cosat.at ‏جروج لو‎ 0 ‏عم‎ cos(ae(i)) + f(e( + 1(( ‏ناءتة)همء.‎ + 2) he eee 6 

صفحه 8:
محاسبه گشتاور پیچشی ,۲ با استفاده از تلوری خطی, گشتاور پیچشی وابسته به زمان برای حرکت پیچشی, نوسانی به صورت زیر بیان . ‏فى شوم‎ My = Myo + MS.Aa + ‏فط الا‎ 2 +Mi.q + Mj + (Aa, q) o= ۲ sd ‏با فرض حرکت‎ 0 6 7 Oysinat =Osindt Ad = 8 = ‏م2۵‎ گشتاور پیچشی ,/! به صورت زیر بدست می آید. عوقو + مرا ولا ‎+M¥.50,cosat + M$. BI,cosat‏ ‎M4. (—@°@,sinat)‏ + 8 ,»2۵ + 

صفحه 9:
پا استفاده از تحلیل فوریه گشتاور پیچشی ,11 به صورت زیر است. Be acosor+hsinate © با مقایسه معادلات (۸) و ‎(A)‏ نتیجه زیر بدست می آید. يط - (628) ولا - و9 .و To es HE My. sinat.dt ‏ین‎ 5 2 a 4 + ۸0٩ - ‏إلا‎ +017 - My. cost. dt ay 

صفحه 10:
‎MF Ass‏ مطلیق رابطه زیر بدست ‎yn‏ )2 - او > سک از سه ) ات ‎ass = (as‏ ‎Mg = [b, + M4. (G*8,)]/4 ay)‏ ‎ ‎> 2 ‎2-2 2 x ‎m= [iota sindigt.dt z ‎ ‏زمانی گشتاور پیچشی ‎ 

صفحه 11:
نحوه محاسبه مشتقات پایداری عرضی نیز مطابق روابط طولی است. در ادامه. خلاصه روابط مربوط هواپیمای بدون سرنشین آورده می شود. +25 دوه ت66 >« b= —aw*sinwt ‏بقل‎ = Fyo + By. acos Bt +E?. (—aasinat) 24 - ‏عمط‎ ‎Fy = a,/(a@) 2 ‏عم‎ ‎۳۳۳ "| 5(0).cosat.dt To 1-2 2 = ۳ F(t). sinast. dt 10 ‏ره[‎ 

صفحه 12:
شکل محاسباتی و شرایط مرزی مدل محاسباتی از دو مرحله تشکیل شده است: الف ) محاسبه شرایط اولیه در حالت تعادل استاتیکی. ب ) محاسبه شبكه ديناميكى. قبل از يان حول هواييماى بدون سرنشین در حللت تعادل استاتیکی حل شود. هندسه, شبکه و شرایط مرزی برای دو مرحله از شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی یکسان هستند: سازی دینامیک سیالات محاسباتی به صورت دینامیکی لازم است که 

صفحه 13:
مدل هندسی هواپیمای بدون ‎decathlon gus‏ (یک پنجم مدل واقعی» سیستم پیشران و ارلبه فرود مدل نشده است. 

صفحه 14:
جدول زیر ویژگی های هندسی و جریان در مدل سازی جریان هوا حول هواپیمای بدون سرنشین را نشان می دهد. ویژگی مقدار واحد ‎Tee] ۳۲ an) o>‏ سطح مرجع آترودینامیکی (5) ۶۵ ‎[m2]‏ ‏طول مرجع طولی © ‎Te‏ لس ‎ns] Y Up Si hacen‏ عيث اشفتعى 0 - ۱ لذ شبکه بندی انجام شده در نرم لفزار اوپن فوم و با استفاده از مجموعه اسنپی هگزمش و بلک مش لست. همانطور که از نام اين ابزار نیز مشخص لست. لین مجموعه برای شبکه بندی هندسه ها با المان های مکعبی؛ طراحی شده است. البته در هندسه های پیچیده در قسمت هلیی که امکان تولید و جاسازی شبکه های با المان مکعبی وجود نداشته باشد. المان های چهار وجهی نیز در اين میدان تولید خواهد شد. 

صفحه 15:
شکل های زیر شبکه بد 4 5 بندی و شرایط مرزی حول هواپیمای بدون سرنشین را نشا ين را نشان مى دهند. ۱ as (ray ‏هد‎ 

صفحه 16:
نتیجه گیری به منظور بررسی دقت تقریب نیرو ها و گشتاور ها بر اساس سری فوریه. مقایسه ی بین نتلیج حاصل لز تحلیل فوریه و دینامیک سیالات محاسباتی انجام می گیرد. سرعت جریان ۰ ۳207/8 ات نوسانی ان پریودیک به لزای یک نوسان به صورت زیر محاسبه می 

صفحه 17:
عمودی ,۳ را نشان می دهد. ‘lise Foutier coeficint ~ CED calculation tree Fourier coefficient] == CED calculation 15 7 05 6 4 2 0 2 4 ‎t(s)‏ تست مقایسه ضریب نیروی عمودی بر اساس تحلیل مقایسه ضریب نیروی عمودی بر اساس تحلیل فوزیه و دینامیک سیالات محسیاتی بر حسب وريه و دینامیک سیالات محسبانی بر حسب زمان پربودیک زاویه حمله برای جلوگیری از خطای ناشی از گام زمانی بزرگ, گام زمانی 70/400 ۳ ۵۶ در نظر گرفته می شود. شكل زير مقايسه بين نتايج حاصل از دینامیک سیالات محاسباتی و تحلیل فوریه برای محاسبه نیروی 0.34 0.2} oa 

صفحه 18:
جدول زیر مقایسه ای بین مشتقات پایداری بدست آمده بر اساس تحلیل فوریه و نرم افزار دیجیتال دتکام را نشان می دهد. همانطور که مطلبق جدول زیر مشاهده می شود (با مقایسه نتایج به منظور محاسبه مشتقات پایداری هواپیمای بدون سرنشین بر اساس دو روش بیان شده) روش تحلیل فوریه (روش محاسبه مشتقات پایداری هواپیمای بدون سرنشین) از دقت خوبی برخوردار است. مشتق پایداری تحلیل فوریه دیجیتال دتکام ‎VARA 2-۵۱ oe‏ ‎“rr “yeh cé‏ ‎ce‏ لو ‎ANF‏ = ‎~Y AY - ۷۳ ce‏ “vary ۳۹۶ 2 

صفحه 19:
فهرست علانم a نو ين ‎BY‏ My دامنه توسان نیروی عمودی مشتق پایداری نیروی عمودی نسبت به سرعت مشتق پایداری نیروی عمودی نسبت به شتاب کشتاور پیچیشی مشتق پایداری گشتاور پیچشی نسیت یه زاویه حمله پایداری گشتاور پیچشی نسبت یه مشتق زمانی زاویه حمله مشتق‌بایداری گشتاور پیچشی نسبت به سرعت زاویه‌ای پیچشی سرعت نوسالی عمودی قرکانس وسانی زاویه پیچش