کنترل آیروالاستیک غیرخطی بال هواپیما با نسبت منظری بالا در جریان مادون صوت

پره های هلی کوپتر و برخی از مدل های هواپیما دارای بال های بلندی هستند که در آنها انعطاف پذیری و تغییر شکل های غیرخطی نقش بسزایی خواهند داشت. در این نوع از سازه ها که دارای نسبت طول به عرض (نسبت منظری) بالایی هستند، بدلیل انعطاف پذیری زیاد سازه، خیز و تغییر شکل های بزرگ ایجاد می شوند. خیز بزرگ این ساختارها را می توان توسط مدلسازی غیرخطی توصیف نمود. حضور عوامل غیرخطی سازه ای موجب ایجاد رفتارهای بسیار پیچیده ای شده که در ترکیب با نیروهای آیرودینامیکی منجر به پدیده های آیروالاستیک نامناسبی می گردند. هدف این پژوهش شناخت این رفتارهای غیرخطی و سپس کنترل رفتار غیرخطی یک مدل بال با نسبت منظری بالا با قابلیت خمش دوطرفه و پیچشی، توسط تحریک کننده پیزوالکتریک می باشد. مدل بال مورد بررسی یک بال یکسر گیردار با ارتعاشات خمشی دوطرفه و پیچشی و با قابلیت خیز بزرگ می باشد. ارتعاشات خمشی دوطرفه در راستای برون صفحه ای و ارتعاشات پیچشی در راستای دهانه است. این مدل بال برای تیرهای ایزوتروپیک بلند، مستقیم و نازک اعتبار دارند. در این بررسی سطح مقطع بال را بدون تاب و پیچش اولیه و به صورت ایرفویل در نظر گرفته که در آن محورهای الاستیک و مرکز ثقل بر هم منطبق نمی باشند. مدلسازی آیرودینامیکی بر اساس مدل آیرودینامیک شبه پایا می باشد که برای جریان های آیرودینامیک در سرعت پایین و بدون دخالت دادن اثرات دنباله و تراکم ناپذیری اعتبار دارد. این مدل در ترکیب با معادلات غیرخطی سازه ای منجر به پدیده های فلاتر و نوسانات سیکل حدی می گردد. نتایج نشان می دهد که با اعمال نیروهای کنترلی توسط تحریک کننده های پیزوالکتریک، از وقوع ارتعاشات غیرخطی پیچیده جلوگیری شده و محدوده عملکردی ایمن ساختار گسترش می یابد.