مطالعه تجربی و عددی اثر صدمه ستاره‌‌ای شکل بر عملکرد آیرودینامیکی بال یک پهپاد

Abstract

این مقاله عملکرد آیرودینامیکی بال یک پهپاد را که توسط برخورد یک جسم مانند گلوله جنگی دچار صدمه شده است، با دو روش شبیه‌سازی عددی و تجربی مورد مطالعه قرار می‌دهد. به منظور شبیه‌سازی اثر برخورد گلوله و ایجاد گوشه‌های تیز در صدمه واقعی، از یک حفره ستاره‌ای شکل برای شبیه‌سازی صدمه استفاده شده است. مقطع بال مورد مطالعه، ایرفویل‌ نامتقارن با شمارة NACA 641-412 در نظر گرفته شده است. در این تحقیق، اثر موقعیت صدمه در راستای دهانه بال در سه مکان مختلف سر، میانه و ریشه بال بر روی عملکرد آیرودینامیکی بال تحت زوایای حمله مختلف مطالعه شده است. در بخش تجربی این مقاله مشخصات جریان عبوری از روی بال و صدمه، با تکنیک رنگ استاندارد آشکارسازی شده و اثرات آن بر ضرایب آیرودینامیکی ارائه شده است. به منظور بررسی قابلیت حل عددی در پیش‌بینی عملکرد آیرودینامیکی بال صدمه‌دیده، جریان اطراف بال به صورت عددی تحلیل شده و نتایج حاصل با نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی و مقایسه شده است. در نتایج آشکارسازی جریان، یک جریان جت قوی و دو گردابه با چرخش خلاف جهت، متصل به صدمه ستاره‌ای شکل، در سطح مکش بال مشاهده می‌شود. نتایج نشان می‌دهد صدمه ستاره‌ای که مساحت آن حدود 1 درصد مساحت کل بال است می‌تواند ضریب برآی بال را حدود 6 درصد در مقایسه با بال سالم کاهش و ضریب پسا را حدود 7/15 درصد نسبت به بال سالم، افزایش دهد. همچنین صدمه باعث می‌شود بال ضریب ممان‌پیچشی منفی‌تری را تجربه کند. نتایج صدمه در مکان‌های مختلف نشان داد که صدمه در نزدیک نوک بال تأثیر کمتری بر کاهش کارایی آیرودینامیکی بال دارد.<br /><br />ضریب پسا را حدود 7/15 درصد نسبت به بال سالم، افزایش دهد. همچنین صدمه باعث می‌شود بال ضریب ممان‌پیچشی منفی‌تری را تجربه کند. نتایج صدمه در مکان‌های مختلف نشان داد که صدمه در نزدیک نوک بال تأثیر کمتری بر کاهش کارایی آیرودینامیکی بال دارد.