طراحی و ساخت یک هواپیمای بدون سرنشین سبک با بال متغیر
چکیده
ایجاد تغییرات در بال هواپیماهای بدون سرنشین کاربرد آن ها را در ماموریت ها و فازهای مختلف پروازی بهبود می دهد. این پایان نامه در سه محور طراحی، آنالیز پایداری و ساخت و آزمایش پرواز بر روی طرح تغییر در زاویه سوئیپ و دهانه بالمتمرکز شده است. در این پایان نامه طراحی مفهومی هواپیما بر اساس روش طراحی راسکم انجام گرفته و به طور خلاصه به آن پرداخته شده است. در ادامه، نیروها، ممان ها و ضرایب پایداری با در نظر گرفتن تغییرات مذکور به طور همزمان و با استفاده از نرم افزار متکد محاسبه شده اند که در معادلات حرکتی به کار می روند. میزان نیروهای آیرودینامیکی وارده به هواپیما و پایداری آن، تحت تغییرات بال در حین پرواز، به میزان قابل توجهی دچار تغییر شده و در صورتی که محاسبات از دقت کافی برخوردار نباشد، پرواز را با مشکل مواجه خواهد کرد. مهمترین پارامترهایی که در این راستا اهمیت می یابند، مرکز جرم، مرکز آیرودینامیکی، ضرایب نیروئی و مشتقات پایداری هستند که در تمامی روابط مربوط به آن ها با استفاده از اندیس های مربوطه، تغییرات به میزان مورد نظر و در یازده موقعیت، اعمال شده و پایداری هواپیما تایید می شود. برای ساخت هواپیما از یک مدل آماده استفاده شده و برای ایجاد تغییرات مورد نظر، دو بال مجزا ساخته شده است. تغییرات بال با ایجاد یک مکانیزم، شامل اتصال لولائی دو بال در محل اسپارهای اصلی، تعبیه ی نگهدارنده ها جهت حفظ وضعیت بال و یک سروو موتور در لبه ی انتهایی، جهت تغییر زاویه ی سوئیپ، انجام گرفته است. برای تغییر دهانه بال، با استفاده از یک مخزن پنوماتیک ، هوای فشرده به داخل جک های بادی قرار داده شده در داخل بال فرستاده شده و پوسته توخالی در نوک بال را حرکت می دهد. آزمایش پرواز با نصب یک gps ساده انجام گرفت و میزان تغییرات سرعت و ارتفاع در هنگام تغییر دهانه و سوئیپ بال به طور جداگانه و با دسته گاز ثابت به دست آمد. نتایج حاصل شده نشان می دهد با افزایش زاویه سوئیپ سرعت هواپیما به میزان قابل توجهی افزایش یافت و در عین حال ارتفاع به میزان ناچیزی کم شد. با کاهش دهانه بال، کاهش قابل توجه در ارتفاع و افزایش کمی در سرعت مشاهده شد. خوش دستی هواپیما در طول فازهای پرواز، با ایجاد وضعیت متناسب با آن، مورد تایید قرار گرفت.