تغییرات خارج صفحه بال

زاویه پیچش بال (twist) برای جلوگیری از جدایش جریان و بالا بردن کارایی آیرودینامیک در بال به کار می رود. پیچش به دو صورت در بال ایجاد می شود :

پیچش آیرودینامکی : در این حالت نوع ایرفویل از ابتدا تا انتهای بال تغییر می کند.

پیچش هندسی : در این حالت زاویه حمله ایرفویل ار ریشه تا نوک بال تغییر می کند

پیچش در بال یک پهپاد

تغییر زاویه پیچش جز اولین روش هایی بوده است که به فکر هوانوردان رسیده است ، در واقع برادران رایت از این روش در اولین پرواز خود برای ایجاد کنترل در زاویه چرخش استفاده کردنند.

امروزه روش های پیش رفته با کنترل خودکار جهت انجام این تغییر ابداع شده است که به تعدادی از این روش ها اشاره خواهد شد.

روش پیچش خودکار بال(Adaptive Torsion Wing)

روش پیچش خودکار بال (ATW)[2] ، این روش به عنوان جاگزینی برای شهپر های معمول و همچنین افزایش کارایی در پهپادهای ارتفاع کوتاه برد بلند (MALE) به کار می رود.

در این روش از باکس بال شامل دیواره نازک بسته و دو اسپار با قابلیت تغییر سختی پیچشی استفاده می شود. تغییرات سختی پیچشی موجب می شود یک پیچش آیروالاستیک در بال ایجاد شود.

طرح بال ATW

با توجه به رابطه سختی پیچشی :

اگر از یک ماده یکسان استفاده شود سختی خمشی به A مساحت بخش بسته جدار نازک بستگی دارد. در نتیجه می توان با تغییر مکان اسپارها تغییرات لازم را در سختی پیچشی به وجود آورد.

با توجه به تصویر زیر می توان با جابجایی اسپار در دوحالت اولیه و ثانویه بیشترین و کمترین مقدار سختی پیچشی را ایجاد کرد :

تغییر سختی پیچشی بال

عملکرد این سیستم به صورت هوشمند می باشد چراکه چرخش زیاد در بال احتمال ایجاد فلاتر (نوسانات شدید بال) را بالا می برد و در نتیجه باید حالت بهینه بین کارایی آیرودینامیکی و سازه ای انتخاب شود. در این راستا سیستم کنترلی با الگوریتم زیر در این نوع بال ها استفاده می شود :

الگوریتم تغییر زاویه پیچش بال

بال با مرکز برش متغیر

روش دیگر استفاده از سختی خمشی و مرکز برش در بال است. در این روش با استفاده از مواد هوشمند و تغییر سختی خمشی قسمت های از بال مرکز برش از نقطه صفر خود خارج می شود و در نتیجه آن پیچش دلخواه در درون بال انجام می گیرد :

تغییر سختی خمشی بال

این عمل توسط چند قطعه از مواد هوشمند و با انتقال جریان الکتریکی صورت می گیرد :

عملگرهای تغییر سختی خمشی

این روش بر روی هواپیماهای کوچک تست شده است :

تست عملگرهای خمشی

نتایج حاصل از مطالعات نشان می دهد، که این طرح به صورت جدی قابلیت مقابله با شهپرها را در یک پهپاد دارد و به عنوان یکی از طرح های آینده پهپاد به شمار می رود:

مقایسه شهپرها و عملگرهای تغییر دهنده سختی خمشی

[1] Adaptive Torsion Wing

[2] Adaptive Torsion Wing