مواد نوین مورد استفاده در سازه ی پهپاد

صفحه 1:
بسمه تعالی مواد نوين مورد استفاده در سازه ی پرنده های بدون سرنشین 

صفحه 2:
دنو ‎rl lS‏ هانپ متخ 4> حكيده امروزه نیاز فزاینده به پرواز پهپاد با قابلیت‌های متنوع برای هر دو زمینه نظامی و غیرنظامی وجود دارد. برنامه‌های کاربردی و ن علاقه قابل‌توجهی به توسعه پهپادهای جدید وجود دارد که می‌توانند به طور مستقل پرواز کنند و در محیطها و مکان‌ها مختلف, ماموریت‌های گوناگونی انجام دهند. در دهه گذشته. طیف وسیعی از کاربردها بیش‌ترین توجه را به هواپیماهای بدون سرنشین جلب کرده‌است که منجر به استفاده از مواد و روش های متنوع ساخت در اختراع انواع مختلفی از پهپاد ها با ابعاد و اندازه متفاوت شده‌است. در ‎calle gyal‏ ابتدا رل مر الا نی را بر ی سس رده وی ی رسای در ماموربت های این برنده ها راادارند ارانه می‌شوند 

صفحه 3:
پهپادها. ربات‌های پرنده ای شامل هواپیماهای بدون سرنشینی که از هزاران کیلومتر دورتر تا پهپادهلیی که داخل فضاهای محدود پرواز می‌کنند هستند. پهپادها معمولا شامل بال. بدنه. دم عمودی و افقی هستند. هر بخش از پهپاد با مواد و روش‌های مختلف ساخته شده‌است. مواد کاربردی در پهپادهای بال ثلبت می‌تولند مواد فلزی مانند آلومینیوم. مواد مركب از جمله كولار » فایبر گلاس. فیبر کربن و مواد دیگری از جمله چوب. 51۷۲0۲0۲ و پلاستیک)۳۷) باشد. ۳ 5 7 

صفحه 4:
a tp ce rl lS ‏دنو‎ ‏مقدمه‎ > امروزهء مواد مرکب به عنوان مواد پرطرفدار در فرآیند تولید پهپادها در نظر گرفته می‌شوند. برخلاف مواد فلزی. خواص مواد کامپوزیت به طور کلی موجود نیست زیرا خواص آن‌ها وابسته به فرآیند تولید می‌باشد. تکنولوژٍی مواد. اکنون امکان دسترسی به انواع مختلف مواد مرکب را فراهم می‌کند. در تصویر شماره ۰۱ درصد بالای استفاده از مواد مرکب در یک هواپیمای نظامی را مشاهده می کنید. ‘Carton Fibres Used Increases Carton Epoxy ‘Wing and Tall Skins Usage in Centre [Amina Stee! 002 Carbon Epoxy 

صفحه 5:
> مقدمه اخيرا با پیشرفت‌های تکنولویی ساخت کامپوزد دار مواک مرک ساحته شدهاند علاوه بر این سر و کت می توان به سرعت و به راحتی انجام داد. همچنین مواد مرکب مشهورترین نوع مورد | سازه‌صی پهپادهای کوچک هستند. لین مواد دارای دقت بالا و کیفیت خوب سطح هستند. به طور كلىء مزيت مهم مواد مركب امكان توليد فريم با اشكال بسي ه و عيب آنهاء هزینه بالای آماده‌سازی قللب است. فرآيند توليد مواد مركب متشكل از مراحل مختلفء مانند طراحى ‎JSS‏ سهبعدی ۵۲0 تراش ‎oolel CNC & cls‏ كردن لايه هاء لايه جينىء كوره دما بالاء خارج کردن از قالب و آرایش است. روش‌های ساخت مختلفی برای آماده‌سازی مواد کامپوزیت با مواد اوليه فیبری و مواد ماتریس غیر فلزی وجود دارد. برخی از آن‌ها با ریخته‌گری دایکست ۰ كيسه خلا ء سيمييج رشته ای . و ریخته‌گری انتقال رزین تطبیق داده می‌شوند. در ادامه مواد کر سا ها ال در 1 اد و تا رها مور بررسی قرار می‌گيرند. شود. بسیاری ! 

صفحه 6:
با توجه به نوع و کلاس پهپادهاء روش‌ها و مواد مختلفی برای تولید آن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. به طور کلی فرآیند ساخت یکی از گام‌های مهم در ایجاد پهپادها است. در حقیقت. هر گام در فرایند تولید بر عملکرد نهایی پهپاد تاثیر می‌گذارد. بنابراین در مرحله تولید پهپاد. تعیین روش تولید و مصالح مورد استفاده برای ساخت مهم است. معمولاه با توجه به نوع و كلاس يهبادهاء هر بخش از آن‌ها می‌تولند با روش‌ها و مواد مختلف ساخته شود. و سپس ممونتاژ شوند. لازم به ذکر است که انتخاب روش ساخت به مواد مورد استفاده مربوط است و انتخاب مواد وابسته به نوع اجزای سازه ای پهبادها و معیارهای مورد نیاز برای وزن. استحکام. سفتی 

صفحه 7:
در جدول ۱ مقایسه برخی مواد مورد استفاده متعارف در پهپادها از جمله ورقه آلومینیوم» چوب. 51۷۲0]03۲7 . پلاستیک() ۳۷) و فیبر کربن ارائه شده‌است. ماده چگالی (9/0۳8) _ مقاومت كششى (ا5م) "73 سفتی (21۳۵) روش ساخت Forging 70,000 30,000 27 Aluminum Ji)___ Adhesive bonding 10,000 550 0.8 Wood Hotwire cut by 5 ou cue 5000 100 0.18 Styrofoam ‘Vacuum forming 300 2000 115 ee Epoxy resin 50,000 100,000 1.78 Carbon fiber 

صفحه 8:
ess) ‏مواد موجود ساخت پهیاد‎ لازم به ذکر است که هر یک از مواد مذکور برای بخش ویژه‌ای از پهپادها به کار می‌رود. برای مثال چوب بالسا معمولا برای ساخت بدنه پهپاد با وزن کم استفاده می‌شود. تنها بالسا لين است كه استحكام آن در مقايسه با مواد فلزى مانند آلومينيوم و فولاد كم ‎١‏ اين حال, از لحاظ هزینه ساخت. چوب بالسا یکی از بهترین مواد برای پهپادهای کوچک در میان دیگران است. بال‌های پهپادهای بال ثابت معمولا از مواد فومی یا مرکب ساخته می‌شوند. اخیرا انواع مختلفی از فوم که کم‌ترین چگللی را در مقایسه با مواد دیگر دارند وجود دارد. به دلیل پایین‌بودن استحکام فوم. معمولا در ساخت پهپادهای کوچک استفاده می‌شود. مواد دیگری که می توان در ساخت سازه ی پهپادها بکار برده مواد کامپوزیت. مانند فیبر کربن» فیبر شيشه و . است. پلیمر تقویت‌شده با فیبر کرین قدرت بالاتری نسبت به فیبر شيشه دارد. اگر چه | تحكام فایبرگلاس تا حدی ‎eS‏ از فیبر کربن است ولی به طور معمول انعطاف بیشتر و شکنندگی کم‌تری دارد و مواد خام آن ارزان‌تر است. 

صفحه 9:
»> مواد موجود ساخت يهياد ‎JSS‏ ۲ : مواد موجود ساخت پهپاده) تخته چوب بالساء0) پارچه شیشه.») پارچه کربن.0) بلوک فوم6۰) ورق آلومینیوم.آ) ورق پلاستیک پی وی سی. 0)مایلر @ © 0 @ 

صفحه 10:
»> مواد جديد ساخت يهياد آمروزه. محققان در تلاشند تا مواد جدیدی را برای ساخت پهپادهایی که دارای وزن سبک‌تر و قیمت‌های پایین‌تر می‌باشند» معرفی کنند. به عنوان مثال. یک تیم از محققان دانشگاه 6 سبک‌ترین ماده جهان را توسعه داد که در حدود ۱۰۰ برابر سبک‌تر ‎Styrofoam}!‏ است. این ماده جدید می‌تولند در ساخت پهپادها مورد استفاده قرار گیرد. 6وزه|6۵۱002 و همکارانش ساختار میکرو ساندویچی را با چگللی ۰.۰۴ 9/6۲۳2 تا ۰ 2 پيشنهاد کردند که می‌تولند به طور بالقوه در ساخت بال یا ملخ در ابعاد حشره ها یا دیگر پهپادها مورد استفاده قرار گیرد. پهپادهای خود-تخریب شونده می‌توانند از قارج باکتری‌ها و کندو زنبور ساخته شهند که برای نگه داشتن پهپادها در هنگام درگیر شدن در فعالیت‌های جاسوسی ارائه می‌شوند. همانطور که در بالا ذکر شد. روش‌های ساخت پهپادها با توجه به مواد استفاده‌شده متفاوت است. 

صفحه 11:
SE Sa ee ‏مواد جديد ساخت يهياد‎ >» يرينت سه بعدى روش جديدى است كه اجازه مىدهد يهيادها به سرعت و با قيمت ارزان ساخته شوند. ساخت بهبادهاى بادى مىتولند به عنوان يك روش توليد جديد در نظر كرفته شود كه توسط مهندسان جينى اد شدهاست. اين يهيادها طراحى سبك و مقاومت به ضربه بالايى دارند. در شكل ۳ برخی از مواد و روشهاى توليد جديد نشانداده شدهاست. يكى از راه‌حل‌ها استفاده از يرهاى يرندكان و بالهاى حشرات است كه مىتولند .به عنوان ماده اصلى براى ساخت ميكرو و نلنو يهيادهاء به ويثه برای پهپادهای بالزن در نظر گرفته شود. استفاده از لین بال‌ها و ساختار طبیعی می‌تولند به پهپادها کمک کند که به طور موثر پرواز کنند. در واقع» لين نوع مواد می‌توانند بهترین انعطاف‌پذیری را برای بالها فراهم کنند. در ادامه چند ماده نوين در ساخت پهپادها تشریح می شود. 

صفحه 12:
مواد نوين مورد اسنفاده در سازه ى برنده هلى بدون سرنشین صفحه ۱۲ »> مواد جديد ساخت يهياد ‎(a and b)micro-lattice material, (c)self-‏ ‎destructing drones, (d)3D printed drone, (e and‏ 

صفحه 13:
مواد مركب هدفمند به اختصار ‎FGM‏ از جمله موادی هستند که به واسطه تغییر تدریجی تركيبات شيميليىء توزيع و جهت كيرى ويا اندازه فاز تقويت كننده در يك يا جند بعد. خواص متفاوتى را در مناطق مختلف از خود بروز مى دهند. لين تغيير تدريجى ساختار و خواص منجر به كسترش كاربرد لين كونه مواد شده است. بخصوص در مواردى كه نياز به خواص متفاوت در مناطق مختلف باشد. با توجه به كاربردهاى مختلف لين مواد در صنايع هوليىء نظامى و دفاعىء بررسى روش ها و تكنيك هاى ساخت اين مواد از اهميت و ضرورت بالايى برخوردار است. Material 1 Material 4 

صفحه 14:
ویژگی‌های مواد ناهمکن 03 در مقايسه با مواد همكن ناهمسانكرد: * کاهش تمرکز تدش در جسم جامد: به کمک مواد ۳63 می‌توان آثار تمرکز تدش رابه نحو چشم‌گیری کاهش داد. در بسیاری از اجسام به دلیل وجود شکل‌های خاصی مانند لبه‌های جسم و نزدیکی سوراخ‌ها و گشودگی‌هاء تمرکز تنش در برخی از نقاط جسم ایجاد می‌شود . * مقاومت زیاد در برابر بارهای مکانیکی بالا: در مواد ۳)2. با افزلیش استحکام می‌توان از ورود اجسام به ناحیه مومسان و حتی شکست تا حدود زیادی جلوگیری شود. * مقاومت زیاد در برابر گرادیان دملیی بالادبه کمک مواد 63 ۳ می‌توان در نواحی که تنش‌های ‎eo‏ حللت بحرلنی می‌رسند. آنها را کنترل کرد. اینگونه موادبا کاهش تنش حرارتی» آثار منفی آن را به نحو قابل توجهی کاهش می‌دهند. 

صفحه 15:
»> پرینت سه بعدی در بين جدیدترین محصولات امروزی. پهپادها به وضوح جزو دسته‌ای هستند که به بهترین شکل ممکن مفهوم نوآوری را در خود جای می‌دهند. نه تنها برای مشخصات فنی‌شان؛ بلکه برای تکنولوژی‌های پیشرویی که برای توسعه و ساخت آنها بکار گرفته می‌شود. به عنوان یک فرآیند تولید. پرینت سه بعدی برای چرخصی تولید پهپاد به صورت فزاینده‌ای در حال بکارگیری است. ‎Nylon‏ 08۳000 خیلاست‌های 

صفحه 16:
یاژهای مختلف فلزى براى فنآورىهلى 2101 وجود دارد. اكثر تلاش هاى تحقیقاتی روی آلیاژهای مبنا ألا. ۳6 و أآمتمرکز شده‌اند. لین آلیاژها تنها در اینجا به دلیل اهمیت آن‌ها در کاربردهای هوافضا مورد بحث قرار گرفته است. مروری برآلیاژهای مورداستفاده در روش( در جدول اسلاید بعد ارایه شده است.830»101]0 و همکارانش چگونگی اصلاح خواص مکانیکی اجزای ۲16/114۷ را با درمان‌های حرارتی مورد مطالعه قرار داند. آلیاژهای نیکل برای اجزا با عملکرد بالا در صنعت هوافضا به علت خواص کششی, تحمل آسیب. توانایی برای خزش در دمای بالا و مقاومت به اکسیداسیون استفاده می‌شوند. اين آلیاژها در فرآیند۸0/ با افزودنی های دیگری تقویت شده‌اند. 

صفحه 17:
انواع آلیاژهای فلزی مورد استفاده در روش ۸۵۳ آلمان پایه ‎jut‏ مشخصات پودر ‎Particle size 25-45 mm 116۸147 3‏ ‎Particle size 25-45 mm TiGAl4V‏ Spherical shape (95%); Particle Inconel 625 Ni size 25-45 mm Average particle size 63 mm Waspaloy Particle size 44-150 mm Inconel 718 Particle size 44-150 mm Rene 88DT Atomised with Ar Rene 41 Particles size 20 mm HastelloyX 

صفحه 18:
»> ایروزل هواثل سبک‌ترین ماده جامد شناخته شده است. اين عايق با جايكزين كردن قسمت مايع ثل با كاز به دست مىآيد كه باعث می‌شود چگللی آن به شدت کاهش یلبد. کلمه ایروثل به لین دليل است که لین مواد از ژل‌ها ساخته شده‌ند؛ اما این ماده بر خلاف اسمش, ماده‌ای سخت و خشک است و در ظاهر شباهتی به ُل ندارد به طوری چگالی آن تنها سه برابر چگللی هوا است. عایق گرما و سرما بودن از جالبترين ويزكىهاى اين ماده است. ایروژل‌ها یک ساختار متخلخل بازء شبيه به لانه زنبورى دارند. 

صفحه 19:
بآ پهیاد بادی استفاده از لاستیک های کشسان و ترفند پرواز بادکنک زمینه خلاقیت برای بسیاری از شرکت های تولید کننده تجهیزات هوایی گشته است. استفاده از گاز هلیوم در کشتی های هولیی نمونه ای از گذشته لین پهپاد ها می باشد. ولی لین بار مهندسان فرانسوی یک پهپاد بسیار سبک وزن و نشکستنی به نام دیودون ساخته اند 596 که بازوهای قلبل انعطاف ّن مانند بادکنک باد می گردد. ایرواداء شرکت سازنده. می گوید این پهپاد برای ماموریت های سریع نجات یا ماموریت های ردیابی بسیار مناسب است. وزن کمتر پهپاد امکان حمل ونقل راحت تر. شناور ماندن بر روی آب و برد پروازی طولانی تر به ُن می دهد. استفاده نوآورانه از مواد وروش ها در طبیعت برای حل مشکلات صنعتی» یکی از مسیرهای مهندسان برای رسیدن به هدف است. 

صفحه 20:
طبق تعریف ناسا مواد هوشمند موادی می باشند که موقعیت‌ها را به خاطر می‌سپارند و با محرک‌های مشخص می‌توانند به لن موقعیت باز گردند. ولى مواد هوشمند موادی هستند که قادرند در مقابل محرکهای خارجی خواص فیزیکی خود مانند حجم. اندازه» شکلء. ویسکوزیته. رنگ و غیره را تغییر دهند و یا تبدیل انرژی انجام دهند. تصور ناسا از یک پهپاد هوشمند که می‌تواند با تغییر شکل در شرایط مختلف به صورت بهینه عمل کند در شکل روبه رو آمده است. ناسا در زمینه پرواز ماوراء صوت توسط مواد هوشمند حساب ویژه‌ای باز کرده است. 

صفحه 21:
»> مواد هوشمند اولين مشاهده ثبت شده در مورد يديده حافظه دارى در سال ۱۹۲۲ در مورد قابلیت برگشت پذیری آلیاژ 410000 مشاهده شد و در سال ‎١98١‏ لين يديده در مورد لين 1 سال ۱۹۳۸ این رفتار در برنج 2۳ دیده شد و در سال ۱۹۶۲ در آزمايشكاه نيروى دريايى ایللت متحده آمریکا در حین عملیات حرارتی در یک میله از جنس ‎Ni-Ti‏ در مورد پدیده حافظه داری این آلیاژها نتایج قطعی به دست آمد که اکنون نیز معروفترین آلیاژ حافظه دار شکلی (500۸) آلیاز نیتینول یا همان آلیاژ نیکل-تیتانیوم با درصد مساوی است که از آن به صورت سیمی استفاده می‌شود. در نگاه اول لین سیم‌ها همانند سیم‌های معمولی به نظر می‌آیند که به راحتی تغییر شکل می‌دهند و رسانای الکتربسیته نیز هستند؛ اما در مقایسه با سیم‌های معمولی فولادی و مسی بسیار گران‌تر هستند. دو مشخصه در این سیم‌ها وجود دارد که آنها را از سایر سیم‌ها متفاوت می‌کند: لین سیم‌ها حافظه‌دارند. لین نکته که شلید جالب‌تر هم باشد لین است که می‌توان این سیم‌ها را برنامه‌ریزی کرد تا شکل خاصی را به خاطر بسپارند! 

صفحه 22:
»> مواد هوشمند دسته ديكرى از مواد حافظددارء سيمهاى ماهيجداى هستند كه از آليازهاى نيكل و تيتانيوم ساخته شده‌لند و در دمای اتاق به راحتی می‌توان آنها را شکل داد. نکته‌ای که این مواد را جذاب می‌کند لین است که با عبور جریان الکتریسیته با نیروی خوبی (که می‌توان از آن استفاده كرد) به شکل اولیه خود برمی‌گردند. اگر بخواهید دقیق‌تر بدانید بلید بگوییم که لین سیم‌ها اگر تا ۸ درصد انداره اذلیه‌شان کشیده شمند بار هم می‌توانند به حللت اولمه باز گرهند اما ستفاده‌هایی که از آنها می‌شود تغییر طول‌های در حدود ۳ تا ۵ درصد طول اولیه است. در شکل۴ ((]) سیم‌های هوشمند به کمک یک برد الکترونیکی می‌تواتند باز و بسته شدن یک دست را تشان دهند. ‎1٩]‏ از لین مواد می توان در ساختار سازه ای بال و دم پهپاد به منظور تنظیم شکل آنها با توجه به فشار هوا وکاهش قطعات مکانیکی و پسا جهت مانورپذیری بهتر وسیله استفاده کرد. به علاوه از اين آلیاژها می توان در مهار ارتعاشات سازه هایی که تحت ارتعاشات شدید هستند بکار برد. 

صفحه 23:
۳ ‏سفحه‎ eee Use aul »> نتیجه گیری تحقیقات و مطالعات در زمینه مواد مورد استفاده در ساخت يهيادهاء به شدت 6 مورد توجه قرار گرفته است. ابتدا مواد ‎Less: estes‏ ها ۱ شود. مطرح شد. این مواد شامل مواد مركب (كربن و شيشه). چوب ها (مانند بالسا» فوم. آلومینیوم و پلاستیک ها مانند ۷62 است. علاوه برآن؛ مواد نوين ساخت پهپادها با تشریح ۵ مورد از آنها ا اهميت دادن به مواد مركب هدفمند و هوشمند در ساخت يهيادها مورد بحث قرار كرفت. 

صفحه 24:
ادهای با ارزش آن‌ها باعت خلق اثرشده است تشعر می 1. ‏تمه‎ M, Abdelkefi A. (2017). Classifications, applications, and design challenges of drones: Aerospane Sciences. 1-20 2. hitp//engpediair- fgm 3 hitps//Sdrooz.com- 3a print wav 4. Union A, Esperon M, Perinpanayagem S, (2015). The present and funure of additive manufacturing in the aerospace. J Aerospace Enginesting.16, 5, 5, Gisaioa A, Kevatianb M, Matinac F, (2019). Metal aiditive mamufacturing in the commercial aviation industry. Joumal of | 21۸ ‘Manufacturing Systems. 53, 2. 6 ‏ناموت‎ - 7. bitps://facibook sahandblog.ir— wav 8 ittps./www.kanoon.ir- Smart Materials 9. http,/edunano.ir- Shape Memory Alloy M_ Rawamasmh@qmail.com Eom;