مدل‌سازی، تحلیل و بهینه‌سازی سازه‌ی لبه حمله‌ی بال هواپیما در برابر برخورد پرنده

Abstract

در این پژوهش به کمک نرم افزار Ls-Dyna و با استفاده از روش هیدرودینامیک ذرات هموارشده به شبیه‌سازی نرم‌افزاری برخورد پرنده به لبه حمله‌ی بال یک هواپیما و بهینه‌سازی آن پرداخته ‌شده است. به منظور بررسی صحت نتایج مدل‌سازی، ابتدا برخورد پرنده به یک صفحه‌ی مسطح آلومینیومی شبیه‌سازی شده و مقادیر کرنش‌ها و تغییر شکل‌های ایجادشده در صفحه‌ی هدف در شبیه‌سازی نرم‌افزاری و آزمایش تجربی با هم مقایسه شده است. پس از حصول اطمینان از صحت نتایج، به مدل‌سازی برخورد پرنده به سازه‌ی لبه‌ حمله‌ی بال یک هواپیما پرداخته شده است. در مرحله‌ی بعد، با در نظر گرفتن مشخصات اجزای سازه‌ی بال به‌عنوان متغیرهای طراحی، سعی شده است تا مقادیر جرم سازه و تغییر شکل پوسته‌ی بال در اثر برخورد پرنده که به‌عنوان توابع هدف در نظر گرفته شده‌اند کمینه شود. برای این کار ابتدا با استفاده از روش سطح پاسخ، رابطه‌ی بین متغیرهای طراحی و توابع هدف پیش‌بینی شده و سپس به کمک الگوریتم ژنتیک چندهدفه بر پایه‌ی جبهه‌ی پارتو به کمینه‌سازی جرم و میزان تغییر شکل سازه‌ی بال در اثر برخورد پرنده پرداخته شده است. در نهایت به ازای مقادیر مختلف جرم در نظر گرفته‌شده برای سازه، ابعاد اجزای سازه‌ی بال به‌گونه‌ای تعیین شده‌اند که بال کم‌ترین آسیب را پس از برخورد متحمل شود.