آیرودینامیک پهپاد های آینده – بخش سوم

  • بال چرخان (Tilt wing)

بال های چرخان در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این طرح به عنوان یکی از اصلی ترین طرح ها برای نسل آینده پهپادهای با قابلیت برخاست و فرود عمودی (VTOL) می باشد.

این هواپیما دارای موتور هایی بر روی بال خود است که در ابتدای پرواز به صورت ملخ هلیکوپتر عمل کرده و هواپیما را از زمین جدا می کند و سپس با چرخش بال موتور به حالت افقی در آمده و پیشرانش رو به جلوی پهپاد را تامین می کند،نمونه از این هواپیما در تصویر زیر نشان داده شده است :

 

نمونه هواپیما بال چرخان

مهمترین برتری این نوع هواپیما نسبت به هلیکوپتر های بی سرنشین سرعت و عملکرد (performance)   بسیار بالاتر این طرح است. هرچند این هواپیما در قیاس با پهپادهای بال ثابت دارای مداومت پروازی کتری است و دلیل عمده آن نیز پایین بودن نسبت منظری این هواپیماهاست.

این هواپیما با توجه به داشتن هر دو قابلیت پرواز عمودی و افقی در شرایط مختلف به عنوان یکی از مهمترین امیدهای تحول در حوزه هوایی باسرنشین و بدون سرنشین می باشد.

پیچیده ترین فاز پرواز این هواپیما از نظر مکانیکی و آیرودینامیکی فاز تعویض زاویه موتور این هواپیماست. در این تغییر وضعیت موتور شرایط آیرودینامیکی تغییر کرده و درنتیجه باید کنترل های خاصی بر هواپیما انجام پذیرد. در تصویر زیر نمایی از نیروها در فاز تغییر موتور دیده می شود :

 

نیروها در فاز تغییر موتور

در این فاز با توجه به تغییر زاویه موتور تداخل جریان ریادی بین دو بال ایجاد می شود و از طرفی با توجه به حرکت جریان به سمت بالها به ناگاه لیفت زیادی تولید شده و تعادل هواپیما به هم می خورد. در این حالت ممان های اینرسی و مرکز جرم نیز تغییراتی دارند که این تغییرات باید اثر خود را درسطوح کنترلی فلپرون برای کنترل چخش سمتی و طولی بگذارد تا هواپیما تعادل لازم را حفظ کند.

در حوزه مکانیکی و چخش بال نیز طرح های مختلفی وجود دارد که سه طرح به صورت زیر معرفی می شود :

 

 مکانیزم های چرخش موتور

در حالت اول که ساده ترین نوع از نظر طراحی و ساخت است بال بیرونی به همراه موتور به صورت کامل می چرخد،بزرگترین مشکل این طرح ضعف پایداری و تعادل آن در حالت پرواز عمودی و حالت تغییر زاویه موتور است.

در حالت دوم بال در حالت دوم در حالت پرواز رو به بالا به صورت عمودی قرار می گیرد و پس از چرخش موتورها بال نیز به صورت لولا با مکانیزم های خاص حالت افقی به خود می گیرد در نتیجه اثرات مخرب بال در پایداری در حالت پرواز عمودی از بین می رود و همچنین از بال بیرونی می توان به عنوان ارابه فرود در هنگام نشست و برخاست استفاده کرد.

در حالت سوم بال دوم در زیر بال اصلی قرار دارد و پس از چرخش موتور به صورت کشویی خارج شده و در محل مورد نظر قرار می گیرد.

یکی از مشکلات این هواپیما با توجه به قرار گیری خاص موتور نسبت منظری پایین است،عموما نسبت منظری آن بین ۴ تا ۶ قرار دارد که نسبت به دیگر هواپیماهای بدون سرنشین بسیار کمتراست، در نمودار زیر نشان دهنده این موضوع است :

  نمودار ضریب منظری خواپیماهای مختلف

در حال حاضر تحقیق بر روی این پرنده ادامه دارد و در کشورهای مختلف طرح های متعددی در این زمینه وجود دارد :

  طرح هایی از پرنده با بال چرخان

[۱] Tilt wing

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *