پرواز با بال‌های ‌کامپوزیتی هوشمند

چراکه‌‌ این‌گونه هواپیماها احتیاج به بال‌هایی دارند که با توجه به شرایط اتمسفر مقطع خود را تغییر ‌ و به واقع خود را با محیط اطراف تطبیق دهند.

البته به دلیل شرایط کاملا متفاوت و حتی ناشناخته اتمسفر مریخ، طراحی مقطع بال این هواپیما در تونل باد روی زمین کاری مشکل و تقریبا غیرممکن محسوب می‌شود.

به همین دلیل طراحی و ساخت بال‌های کامپوزیتی هوشمند را باید کار پیچیده‌ای دانست که عده‌ای از محققان کشورمان در قالب پروژه‌ای ، موفق به اجرای آن شده‌اند.

کاوه آذری ، جواد جاویده ، صدف واضحی و آناهیتا نیازی اعضای اصلی تیم هستند که به راهنمایی دکتر حمید امیدوار فوق دکترای مهندسی مواد از دانشگاه اکول سانترال فرانسه و عضو هیات علمی‌ دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق به دستیابی به این تکنولوزی شده‌اند.

مهندس کاوه آذری یکی از مجریان این طرح درباره جزئیات آن توضیح می‌دهد.

مهم‌ترین تفاوت خواص آلیاژ حافظه‌دار و مواد متداول، تفاوت فاحش رفتار تغییر شکل آنها در دمای کاری است زیرا تغییر دمای جزیی، تغیرات قابل توجهی را در منحنی تنش‌ـ کرنش سبب می‌شود.

در واقع ویژگی برتر کامپوزیت هوشمند ساخته شده در این طرح این است که در آنها می‌توان در کل به محدوده دمایی از 50- تا 75+ درجه سانتیگراد به ویژگی میراکنندگی و در نتیجه پایدارکنندگی سازه‌های فضایی دست یافت.

در ساخت این بال سعی شده ‌ در شرایط تحت ارتعاش شدید کمترین لرزش را داشته باشد به این منظور به طور دقیق فرکانس طبیعی این بال استخراج شده است.

اگر فرکانس طبیعی سازه با فرکانس محرک یکسان گردد تمامی ‌انرژی وارده به سیستم صرف بالا بردن دامنه شده و حالت تشدید رخ خواهد داد در چنین وضعیتی سیستم از هم می‌پاشد‌ به همین دلیل محاسبه فرکانس‌های طبیعی اهمیت خود را برای طراحان سازه‌های مهندسی آشکار می‌کند.

همچنین در این بال سعی بر این شده که فرکانس طبیعی بال زیاد شود، زیرا افزایش فرکانس طبیعی بال مبین لرزش کمتر در شرایط تحت ارتعاش است. در حقیقت کاهش انرژی ویبراسیون با افزایش در بال به این معناست که بال در فرکانس‌های بالا، ارتعاش و لرزش کمتری دارد و شرایط ارتعاشی را بخوبی تحمل می‌کند.

به منظور دستیابی به بالاترین فرکانس طبیعی در این پروژه بهینه‌ترین راستا در جهتگیری فیبرهای کامپوزیتی این قطعه بررسی و پیدا شده است. همچنین ماده حافظه‌دار به کاربرده شده در آن دارای خواص ارتعاشی مناسبی است. برای مثال قابلیت جذب ارتعاش آن سه برابر مواد فلزی معمول است.

بعد از انجام تحقیقات علمی ‌و جمع‌آوری مطالب علمی ‌بال، شروع به طراحی و آنالیز این بال در شرایط جوی متنوع در نرم‌افزارهای مهندسی کردیم و بعد از دسترسی به مقادیر بهینه شروع به ساخت نمونه آزمایشگاهی آن کردیم و سپس تمامی‌ تست‌های لازم روی این بال انجام گرفت که خوشبختانه در تمامی ‌تست‌ها نتایج داده شده قابل قبول و موفق بود.

یک هواپیما در شرایط کاملا متغییر آب و هوا، توربولانس دما و بارگذاری کار می‌کند. به منظور دستیابی به بهترین نوع پرواز از نظر هزینه، سلامت و پایداری می‌توان با نصب سنسورهایی روی بال‌های هواپیما و استفاده از یک ریزپردازنده مرکزی به این مهم دست یافت. به عنوان مثال هرچه سوخت هواپیما کاهش یابد، فرکانس طبیعی بال‌ها نیز تغییر می‌یابد.

با ارسال سیگنال‌های این تغییر فرکانس به ریزپردازنده مرکزی، پس از ارزیابی بهینه‌ترین راهبرد به منظور هرچه بیشتر دور کردن فرکانس طبیعی بال‌ها از حالت تشدید صورت می‌گیرد.

این فرآیند با تغییر جریان الکتریکی متصل به قسمت‌های مختلف بال‌ها، به گونه‌ای صورت می‌گیرد که با تغییر خواص میراکنندگی قسمت‌های مختلف سازه موجود، خواص میراکنندگی کل سازه هوشمند به بهترین مقدار ممکن خود برسد.