طرح ستاره‌شکل سازه پرنده تفریحی با هدف کاهش تنش در پرواز نامتقارن

نوع مقاله : مقاله علمی

نویسندگان
1 گروه صنایع مکانیک و هوافضا، مرکز آموزش عالی فنی مهندسی بوئین زهرا، بوئین زهرا، قزوین، ایران
2 پژوهشکده سامانه های حمل و نقل، تهران، ایران
3 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران
4 پژوهشکده خواجه نصیر، تهران، ایران
چکیده
در مولتی‌روتورهای عمودپرواز به دلیل امکان برخاست مستقیم به سمت بالا، بارهای اینرسی در طراحی سازه نقش تعیین کننده‌ای دارند. در این مقاله یک طرح ستاره‌شکل برای سازه ی خرپا-مانند نگهدارنده موتور و بدنه برای یک مولتی روتور انسان‌بر تفریحی با اجزایی از جنس کامپوزیت معرفی شده‌است. ابتدا سطح تنش‌ها با فرض اعمال نیروی حداکثر موتورها به صورت استاتیکی (مستقل از زمان) در اجزاء سازه ای با روش المان محدود بررسی ‌شده‌است. در ادامه با استفاده از تحلیل المان محدود غیرخطی دینامیکی، اثرات دینامیکی اعمال لحظه ای نیروها و گشتاورهای موتورها در مانور برخاست و اوج‌گیری، بر تنش‌های درونی سازه بررسی ‌شده‌است. اثرات مانور اوج‌گیری در شرایط برخاست متقارن (سلامت همه موتورها) و نامتقارن (از کار افتادن تعدادی از موتورها) به عنوان سخت‌ترین شرایط مانوری با توجه به شرایط کاری این پرنده‌ی تفریحی بررسی ‌شده‌است. نتایج تحلیل المان محدود نشان می‌دهد طرح پیشنهاد شده ستاره شکل، منجر به کاهش تنش در مانور برخاست نامتقارن نسبت به برخاست متقارن شده‌است. این نتیجه نشان‌دهنده مهار مناسب موتورها توسط طرح پیشنهاد است. همچنین تحلیل فرکانسی در شرایط مرزی پروازی نشان می‌دهد طرح ستاره‌شکل از دیدگاه تقابل فرکانس طبیعی و فرکانس کاری موتور (6.23 تا 21.6 هرتز) مناسب می‌باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Star structure layout of recreational airplane to reduce stress in unsymmetric flight

نویسندگان English

Mohammad Saeed Goodarzi 1
saeed sarkheil 2
saeid torbaty 3
masoud mirzaei 4
Jamal Aghayari 2
1 Department of Industrial Mechanical and Aerospace Engineering, Buein Zahra Technical University, Qazvin, Iran
2 Transportation Research Institute, Tehran, Iran
3 Department of Mechanical Engineering, Tehran University, Tehran, Iran
4 Khajeh Nasir Research Ineptitude, Tehran, Iran
چکیده English

Inertial loads play an important role in structural design of Multirotors in vertical take-off of Recreational Manned-multirotor. In this paper a star layout for the support structure of motors and cabin of a manned recreational multirotor has been introduced. First the stress levels has been evaluated due to the maximum trust of motors using static finite element modeling. Afterward, time-dependent dynamic effects of applied motor loads have been investigated in take-off and Pull-up maneuvers on internal stresses using nonlinear dynamic finite element analysis. The effects of the pull-up maneuver as the most severe maneuver for this recreational multirotor have been studied within symmetric and unsymmetric conditions. The finite element results show that proper restrain of motors and inertial loads by the star layout leads to reduction of stress in unsymmetrical rather than symmetric pull-up maneuver. Moreover, performed frequency analysis in flight boundary conditions shows adequacy of the proposed star layout structure in the manner of natural frequency and motor working frequency (6.23 to 21.6 Hz).

کلیدواژه‌ها English

Recreational Multirotor
Stress Analysis
Finite Element Model
Dynamic Analysis
Star-shaped structure layout

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 09 خرداد 1405

  • تاریخ دریافت 05 شهریور 1404
  • تاریخ بازنگری 08 اسفند 1404
  • تاریخ پذیرش 09 خرداد 1405
  • تاریخ اولین انتشار 09 خرداد 1405
  • تاریخ انتشار 09 خرداد 1405