تغییر ساختار کلی بال :

مورد توجه ترین طرح برای آینده پهپادها ،تغییر کلی ساختار بال است که مرز بین ماموریت ها را برای همیشه از بین می برد و در نتیجه آن یک پهپاد قابلیت گشت زنی و تهاجم و اختفا را به صورت همزمان دارا خواهد بود.

 

طرح بال ساختار متغیر

کارایی آیرودینامیکی این نوع از بال ها بر محققان پوشیده نیست، اما دو عامل بسیار مهم سد راه این پیشرفت هستند اول مشکلات سازه ای و دیگری مشکلات مکانیزمی خواهد بود.

عموما این بال در اینگونه هواپیما ها به چند قسمت تقسیم شده اند  که در هنگام پرواز با مکانیزم های متنوع ساختار بال تغییر می کند.

 

یکی از پروژ های مطرح در این زمینه پهپاد تحقیقاتی ناسا با نام Dryden I2000 که در تصویر زیر نشان داده شده است :

پهپاد Dryden I2000

این پهپاد قابلیت بسته نگه داشتن بال جهت پروازهای با سرعت بالا و مانوری و همچین بال کاملا باز برای افزایش برد و پرواز با سرعت پایین را دارد.

نوع دیگری از پهپادها نیز با تغییر مشترک ساختار دم و بال تمام ساختار آیرودینامیکی هواپیما را تغییر می دهند که در نتیجه آن کارایی بالاتر می رود اما مباحث تعادلی و پایداری در آن بسیار بحرانی می باشد :

 

 

طرح تغییر کلی بال و دم

       در نمودار زیر این نوع بال در حالت دهانه بال مختلف و زاویه عقبگرد از نظر برا و پسا مورد بررسی قرار گرفته است و نشانگر اثر مثبت افزایش دهانه بال و زاویه عقب گرد بر عملکرد پهپاد است :

 

تاثیر تغییرات ساختار بال بر ضریب برا

 

بال های غیر هم سطح

بال های غیر همسطح به دلیل کاهش قابل توجه پسا نسبت به بال های معمول بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. پسای ناشی از گردابه های انتهای بال در حالت پرواز کروز 40% از پسای کل را تشکیل می دهد در نتیجه کاهش این نوع از پسا در افزایش برد پروازی تاثیر بسزایی دارد. پسای ناشی ار گردابه ها در سرعت های پایین اثر بیشتری دارد و در نتیجه این مبحث بر روی هواپیماهای بدون سرنشین اثر گذار است. در حالت های برخاست و اوج گیری این پسا به مقدار 80 % از کل می رسد.

برای کاهش ای نوع از درگ طرح های متفاوتی ارائه شده است که معمول ترین روش استفاده از وینگلت ها است.

جریان گردابی نوک بال:

همان طور که میدانیم سرعت جریان بر روی سطح بال بیشتر از سطح زیرین بال است، این اختلاف سرعت با توجه به قانون برنولی باعث اختلاف فشار می شود، لذا در زیر ایرفویل فشار بیشتر از روی آن گشته، نیرویی (برا) به بال وارد می گردد. این اختلاف فشار باعث می شود که جریان هوا فرصت پیدا کند تا در نوک بال از منطقه ی پر فشار به منطقه ی کم فشار حرکت کرده، در نتیجه یک جریان چرخشی در نوک بال ایجاد گردد.

 

این جریان چرخشی باعث ایجاد فرووزش در پشت بال می شود که در نوک بال زیاد است و هرچه به سمت ریشه پیش می رویم کمتر می شود.

 

گردابه های نوک بال

فرووزش بال باعث کاهش ضریب برا در دم می شود. این کاهش در شکل به خوبی معلوم می باشد.

 

 

 

 

 

 

درگ القایی:

پسا برآیند تمام نیروهائی است که هنگام حرکت جسم صلب در شاره در جهت مخالف حرکت آن عمل می‌کنند. این نیرو را معمولاً مقاومت هوا نیز می‌گویند، هرچند این اصطلاح دقیق نیست. پسا القایی درگ القایی نوعی از نیرو میباشد که در اثر نیروی برا بوجود می آید.هنگامی که بال با زاویه حمله صفر پرواز میکند نیروی پسا القایی نداریم و پسار موجود تماما یک نیروی اضافی و صرفاً مقاوم است.هنگامی که زاویه حمله افزایش مییابد بال یک نیرو ایجاد میکند,مولفه هایی از این نیرو که با باد نسبی موازی است پسا القایی نامیده میشود. همان طور که میدانید وقتی که بال نیروی لیفت ایجاد میکند جریان باد را بصورت یک مسیر منهنی منحرف میکند.نیروهای منتجه هنگامی که با هم جمع شوند نیروی عکس العمل کل را تشکیل میدهند.اگر نیروی عکس العمل کل درست عمود بر جریان نسبی باد باشد آن وقت نیروی لیفت بدون پسا القایی خواهد بود.

با استفاده از وینگلت می توان از اختلاط هوای پرفشار زیرین با هوای کم فشار روی بال در نوک جلوگیری و یا کم کرد.

اثر استفاده از وینگلت