برداشت انرژی الکتریکی بوسیله مواد پیزوالکتریک، از ارتعاشات ناشی از پدیده فلاتر در بال ذوزنقه شکل یک هواپیمای بدون سرنشین کوچک
چکیده
نیاز به تامین انرژی مدار های کم مصرف الکترونیکی نظیر سیستم ها و سنسور های بی سیم در وسایل پرنده طی سال های اخیر مورد توجه محققان زیادی قرار گرفته است. نیاز به حمل کمتر سوخت توسط پرنده، وزن زیاد و عمر محدود باتری ها و همچنین مشکل تعویض آنها، دلایل اصلی برای برداشت انرژی الکتریکی از منابع محیطی می باشد. استفاده از مواد پیزوالکتریک به دلیل داشتن تاثیرات مساعد کوپل الکتریکی- مکانیکی، از روش های خوب برداشت انرژی می باشد، مخصوصا در مواردی که دسترسی به منابع نوری و گرمایی محدودیت داشته باشد. ناپایداری های آیروالاستیک، نظیر فلاتر، برای وسایل پرنده سرنشین دار خطرناک بوده و با طراحی سازه ای مناسب از آنها اجتناب می شود، که این امر باعث سنگین شدن سازه وسیله پرنده می شود. ولی در وسایل پرنده بدون سرنشین کوچک از آنجاییکه خطر جانی وجود ندارد، لذا جهت کم کردن وزن، طراحی سازه ای بگونه ای انجام می شود که پرنده بتواند تا مرز فلاتر پرواز کند. فلاتر یک ناپایداری دینامیکی بوده که در اثر آن ارتعاشات با دامنه زیادی در مرز فلاتر به بال پرنده اعمال می شود که می توان از این ارتعاشات بوسیله مواد پیزوالکتریک انرژی الکتریکی تولید کرده و در مدار خود هواپیما و باتری های آن استفاده کرد که این امر منجر به افزایش طول پرواز پرنده خواهد شد. در این پژوهش، برداشت انرژی الکتریکی بوسیله مواد پیزوالکتریک از ارتعاشات ناشی از پدیده فلاتر در بال یک هواپیمای بدون سرنشین کوچک مدل سازی شده و مورد بررسی قرار می گیرد. شکل بال در نظر گرفته شده ذوزنقه ای بوده و بصورت ثابت (گیردار) به بدنه متصل می باشد. با در نظر گرفتن کوپل الکترومکانیکی و یک مصرف کننده الکتریکی (مقاومت الکتریکی) ، همچنین با استفاده از معادلات لاگرانژ، معادلات حرکت سیستم استخراج شده و با در نظر گرفتن تعداد محدودی از مودهای ارتعاشی، این معادلات حل شده و میزان توان و ولتاژ قابل استحصال مورد تجزیه و تحلیل قرار خواهد گرفت.