توسعه الگوریتم طراحی مفهومی سامانه هواایست تاکتیکی | ||
| مکانیک سازه ها و شاره ها | ||
| دوره 13، شماره 2، خرداد و تیر 1402، صفحه 103-120 اصل مقاله (1.79 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله مستقل | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22044/jsfm.2023.12393.3665 | ||
| نویسندگان | ||
| علی جعفریان1؛ سعید سرخیل* 2؛ وهاب حقیقت نمینی3 | ||
| 1دکتری، مهندسی مکانیک، پژوهشگاه فضایی ایران | ||
| 2استادیار، مهندسی مکانیک، پژوهشگاه فضایی ایران | ||
| 3کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، پژوهشگاه فضایی ایران | ||
| چکیده | ||
| در مقاله حاضر الگوریتم طراحی پیکره هواایست تاکتیکی در فاز طراحی مفهومی توسعه داده شده است. هواایست تاکتیکی به عنوان یک گام میانی برای بالن استراتوسفری است. الگوریتم توسعه داده شده، دارای چهار حلقهی مجزا است و با استفاده از آن پارامترهای مهم طراحی و عملیاتی بالن مقید نظیر ابعاد بالن، شکل و ساختار دمها، بودجه بندی جرمی اجزای بالن، درصد بالونت، جنس مواد، تنش وارد بر پوسته بالن، کشش افسار در وینچ، حاشیه پایداری استاتیکی، زاویه حمله، میزان عقبرفت بالن، طول افسار، پروفیل افسار، مکان نقطهی گیرش و بسیاری از پارامترهای دیگر تعیین میشود. چرخهی طراحی ارائه شده، با توجه به الزامات ورودی، برای یک بالن انجام شده و نتایج مربوط به طراحی ارائه شده است. به منظور بهینه سازی طراحی دم بالن مقید، از روش طراحی آزمایش تاگوچی و ماتریس آرایههای متعامد (45) L16 استفاده شده است. با استفاده از این روش 16 دم مختلف طراحی و اثر آن در طراحی و میزان پایداری استاتیکی بالن بررسی شده و دم بهینه معرفی شده است. با استفاده از الگوریتم حاضر، بالن مقیدی با طول 15.7 متر طراحی شده است که قابلیت حمل محموله 40 کیلوگرمی تا ارتفاع 200 متر را داراست. در نهایت اثر پارامترهایی نظیر سرعت باد عملیاتی، مقدار جرم محمولهی بالن، محل نصب محموله و ارتفاع منطقه عملیات بالن نسبت به سطح دریا بر روی پارامترهای عملکردی نظیر زاویه حملهی بالن، مقدار حاشیهی پایداری استاتیکی و مقدار کشش افسار در وینچ مورد بررسی قرار گرفته است. | ||
| کلیدواژهها | ||
| هواایست تاکتیکی؛ طراحی هواایست؛ بالن مقید؛ چرخه طراحی؛ ضرایب آیرودینامیک | ||
|
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
| مراجع | ||
|
[1] d’Oliveira, Melo FA, Devezas F, et al. (2016) High altitude platforms-Present situation and technology trends. J. Aerosp. Technol. Manag 8: 249-262.
[2] Dovis F, Presti L L, Magli E, et al. (2001) Stratospheric platforms: a novel technological support for Earth observation and remote sensing applications, Sensors, Systems, and Next-Generation Satellites V.
[3] Pant R S and Kapoor A (2013) A methodology for conceptual sizing of a tethered aerostat, AIAA Lighter-Than-Air Systems Technology (LTA) Conference.
[4] Sharma N, Sehgal R, Pant R S, et al. (2014) Design fabrication and deployment of a tethered aerostat system for aerial surveillance, National Level Conference on Advances in Aerial/Road Vehicle and its Application, MIT, Manipal.
[5] Bilaye P, Gawande V, Desai U, et al. (2008) Low cost wireless internet access for rural areas using tethered aerostats, 2008 IEEE Region 10 and the Third international Conference on Industrial and Information Systems.
[6] Dusane C R, Wani A V, Pant R S, et al. (2017) An elevated balloon-kite hybrid platform for surveillance, 23rd AIAA Lighter-Than-Air Systems Technology Conference.
[7] Grant E C and Leland M (2013) Fundamentals of Aircraft and Airship Design. AIAA education series.
[8] Khoury G A (2012) Airship technology: Cambridge university press.
[9] Singha K (2012) A review on coating & lamination in textiles: processes and applications. American J. Polym. Sci. 2: 39-49.
[10] Zhai H and Euler A (2005) Material challenges for lighter-than-air systems in high altitude applications, AIAA 5th ATIO and16th Lighter-Than-Air Sys Tech. and Balloon Systems Conferences.
[11] JONES S (1985) Aerodynamics of a new aerostat design with inverted-y fins, 6th Lighter-Than-Air Systems Conference.
[12] Sasidharan A, Velamati R K, Janardhanan S, et al. (2022) Stability Derivatives of Various Lighter-than-Air Vehicles: A CFD-Based Comparative Study. Drones 6: 168.
[13] Chan S C, Hunt J D and Shervington K (2013) Wind tunnel study of a large aerostat, CFD validation, AIAA lighter-than-air systems technology (LTA) conference.
[14] Joubert G and Le Roy J-F (2017) Open-Source CFD Code Assessment For Lighter-Than-Air Aerodynamic Flows Simulations, 52nd 3AF International Conference on Applied Aerodynamics.
[15] Voloshin V, Chen Y K and Calay R K (2012) A comparison of turbulence models in airship steady-state CFD simulations. arXiv preprint arXiv:1210.2970.
]16[جعفریان, سرخیل و حقیقت (2022) شبیهسازی آیرودینامیکی هواایست تاکتیکی و استخراج ضرایب استاتیکی طولی. علوم، فناوری و کاربردهای فضایی.
[17] Myers P F and Vorachek J J (1971) Definition of Tethered Balloon Systems. Goodyear Aerospace Corp Akron Oh.
[18] Bajoria A, Mahto N K, Boppana C K, et al. (2017) Design of a tethered aerostat system for animal and bird hazard mitigation, 2017 First International Conference on Recent Advances in Aerospace Engineering (ICRAAE).
[19] Bagare S V, Joshi A and Pant R S (2021) A Methodology for Sizing of a Mini-Aerostat System, AIAA AVIATION 2021 FORUM.
[20] Agency E U A S (2020) European Union Aviation Safety Agency, CS-31TGB.
[21] Lambert C and Nahon M (2003) Stability analysis of a tethered aerostat. J. Aircr. 40: 705-715.
[22] Yang K and Basem E-H (2008) Design for Six Sigma: Taguchi's Orthogonal Array Experiment: McGraw Hill Professional. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,144 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,232 |
||
