نام کاربري : کلمه عبور : عضو انجمن نيستيد ! همين حالا عضو شويد . | کلمه عبور خود را فراموش کرده ام !









تعداد ارسال ها: 567
نیروی هوافضای سپاه پاسداران

پاسخ : 6 RE لیفت متراکم و طراحی موج سوار چیست ؟
سلام چقدر انجمن خلوته ! مگس هم توش پر نمیزنه ! روز صنعت دفاعی که چیزی رونمایی نکردن ! سامانه ی عارف 2 هم که امیر اسماعیلی وعده ی رونماییش رو داده بودن ، رونمایی نشد ( امسال انگار قحطی اومده خخخ ) ... فعلا دلخوشیمون به هفته ی دفاع مقدسه که ببینیم علاوه بر زیر دریایی فاتح که قراره رونمایی بشه ( چند ساله میخواد رونمایی بشه :/ ) ، ایا سپاه بازهم مثل سال گذشته نمایشگاهی از تولیدات دفاعی میزاره یا نه تا بلکه یکم انجمن شلوغ شه ...

امروز میخوام در مورد مفهوم area rule یه داستان براتون تعریف کنم ...



یکی بود یکی نبود غیر از خدا هیچکس نبود ، داستان تولد area rule به اوایل دهه ی 1950 میلادی برمیگرده یعنی زمانی که طراحی هواپیماها داشت کم کم به طراحی مناسب جهت رسیدن به سرعت صوت و مافوق صوت نزدیک میشد ... تو اون زمان خیلیا تو کف این بودن که بتونن هواپیمایی بسازن که بتونه دیوار صوتی رو بشکنه و وارد سرعت های مافوق صوت بشه ولی زهی خیال باطل :) ! در اون زمان مهندسان و طراحان فهمیده بودن که وقتی هواپیما در سرعت گذر صوت ( ترنسونیک ) پرواز میکنه ، درگ ناخواسته ای بر روی بدنه ی هواپیما تشکیل میشه و سرعت هواپیمارو محدود به زیر صوت میکنه ( سرعت هواپیمارو کم میکنه ) ... اون زمان چون شناخت کافی و درستی در مورد تفاوت فاحش پرواز در سرعت های مافوق صوت و زیر صوت نداشتن ، لذا نمیدونستن اسم این نوع درگ چیه ( ولی الان ما میدونیم ) و بهش میگفتن درگ ناخواسته ! ولی الان ما میدونیم که به این نوع درگ میگن درگ موجی یعنی درگ ناشی از امواج شوک ...

نکته ی هرچند تکراری و خارج از بحث : همونطور که 500 بار گفتیم ، در سرعت های گذر صوت بر روی سطوح لیفت ساز هواپیما مثل بال ، سرعت هوا سریع تر از سرعت پروازی خود هواپیما به سرعت صوت و بالاتر میرسه لذا به چنین سرعتی میگیم عدد ماخ بحرانی ! از طرفی قبل خوندیم که در سرعت 1 ماخ ، امواج شوک قائم بر روی سطح تشکیل میشه و این امواج بیشترین قدرت رو بین سایر امواج کمانی و مایل در کاهش سرعت هوا بواسطه ی عمود بودنشون در مسیر جریان دارند ( تو همین تاپیک توضیح داده شده ) ... در واقع امواج شوک مانند یک مانع بر سر جریان هستند فلذا سرعت هوا در گذر از موج شوک عمودی ، مجددا تا زیر صوت کاهش پیدا کرده و باعث افزایش فشار - چگالی و اِنتروپی ( دما ) هوا و نهایتا باعث افزایش درگ میشه ( درگ موجی - جدایش جریان در لبه ی قرار بال ) ! وضعیت اونجایی بد میشه که لایه ی مرزی با لایه ی شوک تداخل پیدا کنه و لایه ی مرزی جدا بشه ( جدایش جریان از روی سطح رخ بده که این جدایش خودش رو در قالب حباب نشون میده ) ! در این صورت حباب جدایش بسته به سرعت پروازی میتونه ضعیف ( 1 تا 1.2 ماخ ) - متوسط ( 1.2 تا 1.32 ماخ ) و قوی ( بیش از 1.5 ماخ ) باشه .... کاریش نداریم ....

برگردیم به داستان خودمون ... در اون دوران طراحان و مهندسان دستشون از دنیا کوتاه بود یعنی نمیدونستن باید هواپیمارو چجوری طراحی کنند تا بر این درگ غلبه کنند یا حداقل زمان رخ دادنش رو به تعویق بندازن ! لذا هیچ ایده ای نداشتن و فقط میگفتن تنها راه حلش اینه که موتورهای قوی تری بسازیم و با تکیه و بر قدرت موتورهامون بتونیم از این مانع عبور کنیم ! لذا این ایده و نظرِ از روی ناامیدی و ناچاری ( افزایش قدرت موتورها ) باعث شد که در اون دوران فناوری موتورها بسرعت رشد پیدا کنه ( همچین هم براشون بد نشد و به یه نون و نوایی رسیدن خخخ ) ولی بازهم نسل اول هواپیماهای موتور جت سرعتشون به زیر صوت محدود شده بود ! دیگه همه کلافه شده بودن ! فهش میدادن به همدیگه که چرا نتونستیم علی رغم ارتقاء کمی و کیفی موتورهامون ، دیوار صوتی رو بشکنیم و وارد سرعت های مافوق صوت بشیم ! از تو دل این جماعت افسرده ، آمریکاییا جو گرفتشون و یه هواپیما به دنیا معرفی کردن به نام اف 102 دلتا دَگِر و گفتن این هواپیمارو مخصوص پرواز در سرعت های مافوق صوت طراحی کردیم ( یه موتور روش انداختیم تپل که میتونه سرعت هواپیمارو تا 1.2 ماخ افزایش بده ! ) و وقتی پرواز مافوق صوتش رو دیدین اونموقع قیافه ی شیش در چهارتون دیدنیه :) گذشت و روز تست فرا رسید ، همه عالم منتظر بودن ببینن آمریکا با هواپیماش چه گلی به سر دنیا میزنه .. وقتی هواپیما پرواز کرد ، همه عالم از خنده روده بُر شدن چون هواپیمای آمریکاییا نه تنها به سرعت 1.2 ماخ ( سرعتی که خودشون ادعا کرده بودن ) نرسید بلکه حتی به سرعت صوت هم نرسید و تنها تونست تا سرعت 0.98 ماخ سرعت بگیره ! یه چند روزی بخاطر سوتی آمریکاییا بقیه دنیا شاد و شنگول بودن و برا همدیگه تعریف میکردن و میخندیدن ولی بعد از گذشت چند روز که قصه ی این هواپیما خز شد ، مجددا طراحا و مهندسا یادشون افتاد که هنوز نتونستن هیچ ایده و راه حلی جهت فارغ شدن بر این مشکل پیدا کنند ! لذا همه یکی یه تیغ برداشتن که رگشونو بزنن که ناگهان یک منجی از تو دل ناسا ظهور کرد ! مهندس و محقق جناب آقای دکتر ریچارد ویتکامب منجی قصمونه ... ریچارد جون اومد گفت چتونه ؟ مگه خُل شدین ؟ چرا میخواین رگتونو بزنین ؟ دوای دردتون پیش منه و اسمشو گذاشتم area rule !!
ریچارد شروع کرد عین خاله زَنَکا براشون تعریف کرد که چجوری به روش area rule دست پیدا کرده ( ایشون همچنین برای اولین و در دهه ی 1970 میلادی وینگ لت رو اختراع کردن ) ... باقی داستان از زبان اقای ویتکامب ....

ریچارد ویتکامب : ببینین بچه ها من توی تونل باد گذر صوت ، روی 4 تا سازه ی مدل ( مقیاس کوچیک ) آزمایش کردم و به نتایج باحالی رسیدم ! من فهمیدم که اگر مساحت ( سطح مقطع ) طولی یک هواپیما از دماغه تا انتهای هواپیما تغییر کنه ، درگ ( در اینجا منظور درگ موجی ) میتونه کاهش یا افزایش پیدا کنه ...

اون 4 تا سازه ی مدل اینا بودن :



همه ی اشکال بالا از نوع متقارن هستند یعنی اگر تاشون کنیم ، دو طرف سازه درست روی همدیگه سوار میشن ... در شکل بالا ، شکل A و B یکی هستند فقط با این تفاوت که شکل B بال داره ولی شکل A نداره .. شکل C و D هم که کلا یه چیز دیگه هستن ...
من فهمیدم که اگر به شکل ساده ی A ( با کمترین میزان درگ موجی بواسطه ی صفر بودن تعییر در مساحت طولی بدنه ) بال اضافه کنم ( شکل B ) درگ موجی 2 برابر میشه ! یعنی درگ موجی وارده بر شکل بی ، 2 برابر درگ موجی وارده بر شکل A هستش ! چرا ؟ چون مساحت طولی بدنه افزایش پیدا کرده ( حجم بدنه زیاد شده ) ... علاوه بر این ، اینوهم فهمیدم که اگر بدنه رو بصورت تپل ( شکل C ) بسازم ، مقدار درگ وارده تفاوتی با شکل B نداره ! چون حالت برآمده ی بدنه در شکل C همون مقدار به مساحت طولی بدنه اضافه کرده که بال در شکل B اضافه میکنه لذا تفاوتی در مقدار درگ وارده مشاهده نکردم ... در نهایت و در شکل D فهمیدم که اگر در جایی که بال ها به بدنه متصل شدن ، بدنه رو لاغر تر بسازم ( بدنه ی باریک تر ) ، درگ وارده بر بدنه برابر با درگ وارده بر شکل A میشه !!!! و این یعنی به تعویق انداختن درگ موجی و محقق شدن شکستن دیوار صوتی و ورود به سرعت های مافوق صوت یعنی نور علی نور :))
بین خودمون بمونه برای اینکه بگم منم مهندسم و چیزی حالیمه ، دیدم خیلی زشت و تابلوئه که بخوام مثل عوام بگم تغییر در مساحت طولی بدنه ! برا همین یه اسم براش انتخاب کردم تا از حسادت کورتون کنم :)) اسمشو گذاشتم توزیع حجم بدنه ( Volume Distribution ) ...
در واقع area rule این مفهوم رو منتقل میکنه که اگر بتونیم حجم بدنه رو در جایی که بال به بدنه متصل شده و باعث افزایش حجم بدنه میشه کاهش بدیم تونستیم درگ موجی رو به مقدار قابل توجهی به تاخیر بندازیم درست مثال بال های مایل ( swept wings ) که برای به تعویق انداختن درگ موجی به این صورت طراحی شدند ...





طبق نمودار شکل بالا در سرعت 1 ماخ ، ضریب درگ ( Cd ) برای یک هواپیمای با طراحی معمولی بیشتر از یک هواپیمای با طراحی area rule هستش ...

حرفای آقای ویتکامب تموم شد !

ادامه ی داستان از زبان راوی ( خودم خخخ ) : با این دستاورد انقلابی و حقیقتا ارزشمند آقای ویتکامب ، امریکاییا برای اینکه بیشتر از این بخاطر سوتی گذشتشون مورد تمسخر قرار نگیرن ، سریعا اومدن تئوری آقای ویتکامب رو روی هواپیماشون مورد استفاده قرار دادن ( البته به همراه یک موتور جدیدتر ) و اینکار باعث شد تا هواپیمای جدید بتونه به راحتی دیوار صوتی رو بشکنه و تا 1.22 ماخ و حتی تا سرعت 1.5 ماخ اوج بگیره ! از اون به بعد دیگه کسی امریکارو مسخره نمیکرد و همه میگفتن دمش گرم چه حالی بهمون داد با شکستن دیوار صوتی اووووف :))
دقت کردیم چیشد ؟ نمونه ی اولیه ی اف 102 ( YF-102 ) بدنه ی یکدستی داشت درست مثل شکل B که در بالا بهش اشاره کردیم ولی نمونه ی جدید بصورت کمر باریک ( جوون خخ ) یا همون Area Rule طراحی شد درست مثل شکل D .... اسم این نمونه ی ارتقا یافته رو گذاشتن F-102A ...



لذا بر اساس همین تئوری Area rule ، هواپیمای اف 106 دلتا دارت رو ساختن :



امروزه هواپیماهای مافوق صوت دیگه نیازی به استفاده از روش area rule جهت رسیدن به رژیم های مافوق صوت ندارند چون علاوه بر بهبود چشمگیر طراحی آئروداینامیکی پرنده ها ، موتورهاشونم بسیار قدرتمندتر از دهه های گذشته شده ولی با این حال در برخی از هواپیماهای تجاری و زیر صوت علاوه بر استفاده از بال های مایل ( swept wing ) جهت به تعویق انداختن درگ موجی و پرواز طولانی تر در سرعت های گذر صوت ، از تکنیک area rule ولی با شکل و شمایل جدیدتر استفاده میشه !!
نکته : طرح اقای ویتکامب تنها برای سرعت های ترنسونیک و تنها برای کاهش درگ موجی ایجاد شده روی بال کاربرد داره و نه سایر سرعت ها و سایر سطوح هواپیما ...
همونطور که گفتیم اساس تئوری area rule اقای ویتکامب اینه که بدنه رو در محل اتصال بال به بدنه باریک کنیم تا درگ موجی به کمترین میزان خودش برسه ... خب باریک کردن بدنه در جنگنده ها معقول بنظر میرسه ولی در هواپیماهای مسافربری خیر !! نمیشه که جلوی هواپیما گشاد باشه و وسطش تنگ ( خیلی ضایس خخخ ) لذا برای بهره مندی از اثر Volume Distribution در هواپیمای مسافربری ، اومدن از روش های دیگه ای جهت تغییر مساحت طولی بدنه بجای باریک کردن بدنه استفاده کردند ...
از این روش ها میتونیم به نصب موتور در قسمت دُم هواپیما - نصب موتور در زیر و کمی جلوتر از بال ( یعنی بجای اینکه موتور رو دقیقا زیر بال نصب کنیم ، اونو یکمی جلوتر از بال نصب میکنیم ) - برآمده طراحی کردن دماغه ی هواپیما مثل بوئینگ 747 و طراحی آئرودینامیکی محفظه ی ارابه ی فرود و نصب این محفظه در پشت بال ( طراحی متناسب با خطوط جریان یعنی طراحی محفظه ی ارابه ی فرود باید جوری باشه که تغییری زیادی در خطوط جریان به وجود نیار چون باعث افزایش درگ فشاری میشه ...

موارد گفته شده به روایت تصویر :

نصب موتور در بخش دُم :



نصب موتور در زیر و کمی جلوتر از بال :



دماغه ی برآمده ی بوئینگ 747 :



محل نصب محفظه ی ارابه ی فرود صیقل کاری شده ( متناسب با خطوط جریان ) توپولوف 95 :



پی نوشت : روی کاغذ و به لحاظ تئوری ، طراحی Sears-Haack Body کمترین میزان درگ موجی ممکنه رو داره چون از نوک تا انتها حجم و قطر یکنواختی داره و توزیع حجم از دماغه تا انتها خیلی خوشکل صورت گرفته ! یعنی هیچ فراز و فرود ناگهانی در طراحی جسم وجود نداره و شما یک طراحی کاملا یکدست و یکپارچه رو شاهدش هستید .. از این رو این بهترین طراحی ممکنه برای سفر کردن در سرعت های مافوق صوت بشمار میره ولی عملی کردنش در واقعیت غیر ممکنه چون بالاخره نصب بال و تعبیه ی فضا جهت نصب موتور و سرجنگی و غیره همه و همه باعث میشه که از این طراحی منحصر به فرد فاصله بگیریم و همونطور که گفته شد ، این طراحی تنها بر روی کاغذ بهترین طراحیه و نه در میدان عمل ...

طراحی Sears-Haack Body :



قصه ی ما به سر رسید آمریکا به هواپیماش رسید :)

یا حیدر کرار ...
امضاي کاربر :
شنبه 18 شهریور 1396 - 02:48
نقل قول تشکر گزارش به مديريت ارسال پيام خصوصي
تشکر شده: 3 کاربر از rubik به خاطر اين مطلب مفيد تشکر کرده اند: asd /sepahe_pasdaran /hk416 /


انجمن نظامی آی آر ارتش



سايت نظامي آي آر ارتش در مرداد ماه سال 1391 تاسيس و براي بالابردن معلومات نظامي پارسي زبانان جهان راه اندازي شده است.اين سايت به هيچ ارگان دولتي و نظامي وابسته نيست و کاملا شخصي مي باشد.تمامي حقوق مطالب براي سايت آي آر ارتش محفوظ مي باشد.
ضمنا کپي برداري از مطالب انجمن و سايت با ذکر منبع باعث خوشنودي ماست.



ايميل پست الکترونيکي مديريت سايت : ir.artesh@yahoo.com