مقدمـه ای بر علـوم هوا و فضــــا

تعیین مشخصه های سیستم پیشرانش در میکروپرنده ها

jet — Sun, 29 Jun 2008 18:32:18 GMT

مقاله زیر نوشته مهندس سعید شادروانان است و در مجله موتور چاپ شده است.

چكیده
در سال‌های اخیر، توانمندیهای پرنده های كوچك (mini aerial vehicles) و میكروپرنده‌ها (MAV's) به منظور انجام عملیات شناسایی، اكتشاف و تجسس در كنار هواپیماهای بدون سرنشین (UAV)، بسیار مشهود بوده است. انتخاب تركیب مناسبی از سیستم پیشرانش (موتور و ملخ)، یكی از مهمترین مراحل تعیین كننده در طراحی این وسایل پرنده میباشد. در این مقاله به مطالعه و بررسی سیستم اندازه‌گیری و محاسبه كارآیی بخش پیشرانش میكروپرنده‌ها پرداخته خواهد شد. همچنین آزمایشات تجربی مختلف در راستای محاسبه نیروی تراست و توان تولیدی در این وسایل پرنده شرح داده میشود. نتایج حاصل از آزمایشات تجربی با داده‌های شركت سازنده مقایسه شده و از این طریق، صحت روند آزمایشات بررسی میگردد. بررسی سیستم‌های اندازه‌گیری و انجام آزمایشات تجربی، موجب بهینه شدن روند طراحی ملخ‌ها و انتخاب مناسب موتور با توجه به پارامترهای انجام مأموریت وسیله پرنده خواهد شد.

كلمات كلیدی : میكروپرنده، مشخصه‌های سیستم پیشرانش، آزمایشات تونل باد، بهینه‌سازی ملخ.

مقدمه
اخیراً، طراحی، پیشرفت و گسترش پرنده‌های كوچك بدون سرنشین توجه بسیاری از متخصصین را به خود جلب نموده است. دهانه بال این وسایل پرنده بین 0.3 تا 2.5 متر (1 تا 8 فوت) و محدوده وزنی آنها بین 1 تا 10 كیلوگرم میباشد. آنها قادرند محموله‌ای با وزن بیش از یك كیلوگرم را در شرایط مختلف حمل كنند. با چنین توانایی، آنها توانایی حمل محموله‌هایی نظیر دوربین‌های هوایی، سنسورهای شیمیایی و زیست محیطی، مواد منفجره، سیستم جمع‌آوری اطلاعات و ... را دارند.
حدود 60 درصد وزن كل پرنده‌های كوچك را سیستم پیشرانش آنها تشكیل میدهد و این در حالی است كه سهم وزنی محموله، سیستم‌های كنترل و سازه روی هم 40 درصد از وزن كل میباشد. نتایج حاصل از آنالیز حساسیت در مورد برخی میكروپرنده‌ها نشان میدهد كه در مقابل افزایش نیروی پسای هواپیما به میزان 0.01 نیوتن (1 گرم)، مداومت پروازی هواپیما به میزان 180 ثانیه كاهش مییابد. همچنین افزایش یك گرم به جرم هواپیما، 3 ثانیه مدت زمان مداومت پروازی را كاهش میدهد. لذا، اندازه و وزن سیستم پیشرانش در كارآیی پروازی وسیله پرنده نقش بسزایی را ایفا میكند. استفاده از ملخ به عنوان تأمین كننده نیروی تراست، برای پرنده‌های كوچك و میكروپرنده‌ها مناسبترین گزینه میباشد. با توجه به سطح تكنولوژی كنونی، موتورهای احتراق داخلی كوچك و موتورهای الكتریكی به عنوان مولد قدرت در پرنده‌های كوچك استفاده میشوند. مناسبترین سوخت مورد استفاده در موتورهای احتراق داخلی، سوخت‌های پایه متانول میباشد و منبع ایجاد انرژی در موتورهای الكتریكی، انواع باتریها و سلول‌های خورشیدی به‌شمار میروند.

تئوری پیشرانش
سیستم پیشرانشی كه بالاترین راندمان كلی و حداقل وزن را با توجه به محدودیت‌های مأموریتی دارا باشد، به عنوان بهترین گزینه در وسایل هوایی، مطرح خواهد بود. راندمان كلی سیستم پیشرانش بصورت حاصل‌ضرب راندمان ملخ و راندمان منبع تولید توان، تعریف میگردد :

كه P_s توان محور موتور، J نسبت پیشروی، C_T ضریب نیروی تراست و C_p ضریب قدرت میباشند. برای محاسبه نسبت پیشروی داریم :

در موتورهای الكتریكی، راندمان از تقسیم توان تولیدی محور موتور به توان ورودی محاسبه میشود :

كارایی موتورهای احتراق داخلی با اندازه‌گیری مقدار مصرف ویژه سوخت (SFC) مشخص میگردد. مصرف ویژه سوخت به صورت وزن سوخت مصرف شده برای تولید یك واحد قدرت در واحد زمان تعریف میشود.

طراحی و پیشرفت آزمایشات تجربی
تست تونل باد میكروپرنده‌ها :
تونل بادی با ابعاد 1.25*1*1 متر در IIT Bombay به منظور انجام آزمایش‌های آیرودینامیكی و پیشرانشی طراحی و ساخته شده است. این تونل باد از نوع باز بوده و هوا در آن توسط دو موتور با توان 10 اسب بخار با دور 960 در دقیقه به جریان در میآید. موتورها توسط اتوترانسفورمر 440 ولت و 30 آمپری كنترل میشوند. این تونل برای انجام انواع آزمایشات روی میكروپرنده‌ها طراحی شده و در آن محدوده‌ی سرعت بین صفر تا 25 متر بر ثانیه میباشد كه این مقدار، محدوده‌ی عملیاتی میكروپرنده‌ها به‌شمار میرود. اتاقك آزمایش این تونل باد طوری طراحی شده كه میكروپرنده یا مدلی از آن با ابعاد 0.6*0.6 متر به راحتی جهت اندازه‌گیری بارهای آیرودینامیكی در آن نصب میشود. جهت آزمایش سیستم پیشرانش، سكوی اندازه‌گیری توان و نیروی تراست، به‌كمك پایه‌های مختلف، در درون تونل نصب شده‌اند.

نحوه اندازه‌گیری توان به صورت تجربی:
دستگاه اندازه‌گیری توان ، مجهز به سنسور اندازه‌گیری گشتاور، ملخ و محل نصب موتور در كنار سنسور میباشد. ملخ، موتور و سنسور توسط محور مركزی بهم متصلند و خود محور توسط چهار بیرینگ به میز آزمایش محكم شده است. كار ایجاد شده توسط موتور، موجب چرخیدن ملخ میشود و گشتاور حاصل از آن توسط سنسور اندازه‌گیری گشتاور، محاسبه میگردد. توان خروجی از محور موتور، حاصل این گشتاور و سرعت چرخشی ملخ میباشد ( ). افت توان ناشی از اصطكاك موجود در بیرینگ‌ها، با بكار انداختن موتور بدون بارگذاری (بدون ملخ)، و مشخص كردن افت موجود بر حسب دور موتور، محاسبه و اتخاذ میگردد. جعبه زیر موتور بایستی تا حد امكان كوچك باشد تا شرایط كاری ملخ را با مشكل مواجه نكند. به منظور اندازه‌گیری دور موتور، سنسور اندازه‌گیری دور در پشت ملخ تعبیه شده است كه با ارسال نور قرمز و دریافت آن با هر دور چرخیدن ملخ، دور موتور را در زمان مشخص، معلوم میكند.

دستگاه اندازه‌گیری نیروی تراست :
دستگاه اندازه‌گیری نیروی تراست، مجهز به نیروسنجی (load cell) متناسب با محدوده عملكرد ریزپرنده‌ها میباشد. موتور الكتریكی (DC)، به كمك دو گیره به سكوی آزمایش و نیروسنج متصل شده است. سمت دیگر نیروسنج به محل صلب و بدون حركتی محكم شده است. عملكرد نیروسنج همانند عملكرد تیر یك سر درگیر میباشد و نیروی تراست ایجاد شده توسط ملخ، در راستای عمود بر نیروسنج بصورت نیروی برشی، عمل كرده و مقدار آن توسط نیروسنج مشخص میگردد. دور موتور را به روش مشابه كه در بالا تشریح گردید، میتوان اندازه‌ گرفت. از آنجا كه این دستگاه اندازه‌گیری در درون تونل مخصوص نصب میشود تا نیروی تراست ایجاد شده توسط ملخ را در سرعت‌های مختلف جریان نشان دهد، لذا بایستی نیروی پسای حاصل از دستگاه را محاسبه نموده و در مقادر ثبت شده لحاظ كرد. در زیر شاهد تجهیزاتی هستید كه برای اندازه‌گیری پارامترهای مربوط به نیروی پیشران میكروپرنده‌ها مورد نیاز است :

میزان دقت و اعتبار آزمایشات تجربی :
جهت اطلاع از دقت دستگاه آزمایش تجربی، دستگاه اندازه‌گیری گشتاور و نیروی راست را با ملخ نوع 12x8APC به قطر 12 اینچ و گام 8، آزمایش شده است. نمودارهای 1 و 2 نتایج حاصل از آزمایشات تجربی و مقادیر موجود در مراجع را با هم مقایسه كرده‌اند. نتایج تجربی بیانگر حدود 10 درصد افت در دور 5000 در دقیقه، نسبت به مقادیر ذكر شده هستند و این افت ناشی از انواع اصطكاك‌ها و یكسان نبودن شرایط آزمایش میباشد. این نتایج، بیانگر صحت و قابل اعتماد بودن نتایج حاصل از دستگاه تست تجربی میباشد.

کاربردها :
انتخاب مناسبترین ملخ :
با مشخص شدن پارامترهای عمومی ملخ در روند طراحی وسیله پرنده، با ثابت نگه داشتن سرعت جریان در تونل و رساندن دور موتور از صفر به حداکثر مقدار خود برای ملخ‌های مختلف، میتوان با ثبت نتایج، مناسبترین ملخ را از بین ملخ‌های تست شده، انتخاب نمود. این عمل موجب بهینه شدن پارامترهایی است که مستقیماً با عملکرد ملخ در ارتباطند.

انتخاب مناسبترین موتور و تعیین پارامتر‌های آن :
انتخاب موتور برای ریزپرنده‌ها، به دو عامل تعیین کننده بازده موتور و نسبت وزن به توان موتور بستگی دارد. با در دست داشتن دستگاه اندازه‌گیری توان، میتوان در شرایط مختلف عملیاتی موتور، مقادیر پارامترهای فوق را محاسبه نمود. اطلاع کافی از پارامترهای مختلف موتور در شرایط مختلف، موجب انجام صحیح مأموریت وسیله پرنده و پیشگیری از بروز سوانح پیش‌بینی نشده خواهد شد.

تعیین پارامترهای مهم موتورهای احتراق داخلی :
با در اختیار داشتن دستگاه اندازه‌گیری نیروی تراست و توان موتورهای احتراق داخلی، میتوان مقدار مصرف سوخت ویژه را در دورهای مختلف موتور بدست آورد و این تحلیل موجب تعیین دور ایده‌آل موتور برای به حداقل رساندن مصرف سوخت میگردد. میزان مصرف سوخت به ملخ، موتور و نوع سوخت بستگی دارد. با ثابت نگه داشتن گاز و دور موتور، میتوان در مدت زمان مشخص، مقدار سوخت مصرفی را به راحتی اندازه‌گیری نمود.

نتیجه‌گیری :
بررسیهای گسترده در مورد عملکرد پرنده‌های بدون‌سرنشین و ریزپرنده‌ها، بیانگر اهمیت و نقش اساسی و تعیین کننده سیستم پیشرانش در انجام موفق مأموریت این وسایل پروازی است. اطلاعات دقیق و کافی از عملکرد سیستم پیشرانش و در دست داشتن وسایل اندازه‌گیری پارامترهای مرتبط با آن موجب پیشرفت در روند طراحی، ساخت و پرواز آنها خواهد بود. با در دست داشتن دستگاه‌های اندازه‌گیری تجربی، میتوان عملکرد موتور و ملخ را در شرایط مختلف بررسی نمود و با ثبت نتایج حاصل از آزمایشات، مقادیر بهینه شده پارامترهایی از قبیل دور ایده‌آل و حداکثر دور موتور، حداکثر نیروی تراست، مصرف سوخت ویژه، پارامترهای مؤثر در ملخ و ... را در تعریف کاربرد پرنده اعمال نمود.

اصول کاری موتورهای توربین گازی

jet — Mon, 07 Apr 2008 13:48:18 GMT

دل در جهان مبند و به مستي سال کن
از فيض جام و قصه جمشيد کامگار

با سلام و تبریک سال جدید به بازدیدکنندگانی که هر از چند گاه از این صفحه دیدن می کنند و خاطر ما را با نظرات، پیشنهادات و سوالات خود آکنده و مزین می نمایند. آرزوی سلامت و توفیق تمام شما را در سال جدید دارم و امیدوارم در این سال تصمیمات مهم و قابل توجهی را مد نظر خود قرار داده و برنامه ای را طرح ریزی کنید که موفقیت شما را در رسیدن به این اهداف، تضمین نماید و با توجه به اهداف، دورنمایی از کل طول سال داشته باشید تا در پیشبرد آنها از آن استفاده کنید.
در این مقاله که به همت دوست گرامی مهندس سعید شادروانان گردآوری شده، مطالبی کلی از قسمت های مختلف موتورهای توربین گازی گنجانده شده است که بد نیست مطالعه شود. لازم به ذکر است که تمام قسمت های مقاله زیر در شماره های مختلف مجله موتور چاپ و منتشر شده است؛
اصول کاری موتورهای توربین گازی جت حجم : 810 Kb
در پایان نیز به عرض می رسانم، سوالات بازدیدکنندگان گرد آوری شده تا در نزدیکترین فاصله پاسخ داده شوند. اگر نکته منفی در پاسخ به سوالات بود متشکر می شویم که آنرا گزارش دهید.

پاسخ به سوالات

jet — Wed, 23 Jan 2008 16:38:18 GMT

پاسخ به سوالات

سوال : طرز عمل کرد پالس جت بدونه دریچه و پدیده ی برگشت انفجار را کامل توضیح دهید.(امید رحیمی)
پاسخ : تصویر زیر یکی از طرح های امکان پذیر موتور پالس جت بدون دریچه را نشان میدهد که دارای یک محفظه احتراق و دو دریچه ی لوله ای با طول و قطر نامساوی است. دریچه ی سمت راست که بطرف عقب خم شده است مجرای ورود و دریچه بزرگتر که تا سمت چپ کشیده شده است لوله اگزوز است که در بعضی دیگر از پالس جت های بدون دریچه بصورت U شکل خم شده است، اما نکته مهم اینستکه انتهای هر دو مجرا در جهت یکسانی هستند.

زمانی که مخلوط سوخت و هوا در محفظه احتراق می سوزد بسیار سریع باعث تولید مقدار زیادی گاز گرم و برانگیخته میشود و این فرآیند آنقدر سریع اتفاق می افتد که به یک انفجار شباهت دارد. بلافاصله افزایش فشار درونی انفجار ابتدا گاز را در داخل فشرده و کمپرس میکند، سپس با قدرت آنرا به بیرون از محفظه احتراق می راند. دو جهش و خروج ناگهانی و قوی گازهای داغ منبسط شونده ایجاد شده اند؛ یکی بزرگ که از میان لوله اگزوز میدمد و دیگری کوچکتر که از میان مجرای ورود خارج می شود. در حین خروج از موتور، دو جریان جهنده یک پالس از تراست را اجرا می کنند و به موتور در جهت مخالف فشار وارد میکنند. همچنانکه گاز منبسط شده و محفظه احتراق خالی میشود، فشار داخل موتور افت میکند. به سبب اینرسی گاز جابجا شونده، این افت فشار برای لحظاتی حتی بعد از بازگشت فشار به مقدار اتمسفری ادامه میابد. انبساط تنها زمانی متوقف میشود که تکانه و شتاب حرکتی پالس گاز بطور کامل صرف و تمام شده باشد. در این لحظه یک خلاء نسبی در داخل موتور وجود دارد و فرآیند، خود وارونه میشود. حالا فشار اتمسفر از فشار داخل موتور بیشتر است و هوای تازه شروع به هجوم به داخل قسمت انتهایی دو مجرا میکند. در طرف مجرای ورود، هوا به سرعت از میان لوله ی کوتاه میگذرد. اما لوله ی اگزوز نسبتا درازتر است بطوریکه هوای ورودی آن قبل از اینکه موتور پر شده و فشار به اوج رسیده، زیاد نزدیک محفظه احتراق نشده است.

یکی از اصلی ترین دلایل طول اضافی و زیاد لوله اگزوز نگه داشتن مقداری کافی از گازهای داغ خروجی در داخل موتور در لحظه شروع مکش است. این گاز با انبساط بسیار رقیق شده است اما فشار بیرونی آنرا به داخل خواهد راند و چگالی آنرا مجددا افزایش خواهد داد. با بازگشت به محفظه احتراق این باقیمانده احتراق قبلی به شدت با مخلوط تازه هوا و سوخت که از طرف دیگر وارد شده است، مخلوط می شود. گرمای محفظه احتراق و قسمت های اصلی آزاد در گاز بازگشته باعث انفجار و احتراق خواهد شد و این فرآیند خود تکرار خواهد شد. شمعی که در تصویر نشان داده شده فقط برای استارت مورد نیاز است. چنانچه یکبار احتراق در موتور ایجاد شود، گاز داغ بازگشتی خود انفجاری ایجاد کرده و بعد از آن شمع غیر ضروری خواهد بود. در واقع اگر شمع روشن بماند میتواند مانع از کارکرد عادی موتور شود.
شرح بالا در مورد یک پالس کوتاه از این موتور است و این درحالی است که این سیکل بسیار کوتاه است. در یک پالس جت کوچک این پالس و ارتعاش بیش از 250 بار در یک ثانیه اتفاق می افتد. این سیکل شبیه سیکل پالس جت دریچه دار گلبرگی است با این تفاوت که در این موتورها فشار ناشی از انفجار دریچه را بسته و تنها راه لوله اگزوز برای خروج میماند. در موتورهای J شکل یا U شکل پالس جت بدون دریچه گاز از هر دو دریچه خارج می شود اما این مساله زیاد اهمیت ندارد چون دهانه هر دو دریچه به یک سمت است و اگر در یک سمت هم نباشد باز حائز اهمیت نیست، چون بعد از استارت شدن بخش اصلی خروج گازها از لوله اگزوز خواهد بود.

سوال: لطفا طریقه جوش آلومینیوم یا اصلا بهترین و با صرفه ترین جوش را برای میکروجت بگویید و اینکه چه امکاناتی لازم است؟
شما در قسمتی گفته اید روشن شدن موتور جت ممکن است تا 100 ثانیه طول بکشد، ما در این مدت چگونه عمل کنیم و شمع و استارت تا کی باید روشن باشد؟
در وبلاگ شما تصویر کامل شده یک مدار جرقه دیده می شود من مدارش را دارم فقط مشکل کویل کوچکش است شماره اش چند است؟ از کجا تهیه کنم؟ آیا میشود بجای آن چوک استفاده کنم، چوک چه رنگی است؟
اندازه محفظه احتراق را چگونه تخمین بزنیم و آیا میشود موتور جت کوچکی را با گاز شهری آزمایش کرد؟ (محمد رضایی)
پاسخ : در ساخت موتور میکروجت نوعا نیازی به استفاده از جوش آلومینیوم نیست. تنها شاید به جوش استیل و کاربید برای محفظه ی احتراق و انژکتور نیاز باشد. در اینصورت هم لازم نیست که طریقه جوش کردن را بدانید یا یاد بگیرید؛ چون اگر هدف ساختن باشد مراحل مختلف آن باید توسط صنعتکار مربوطه ساخته شود. ساختن قطعات و بخشهایی که باید بعد از ساخته شدن توسط دستگاههای ماشینکاری، با دقت و برای سرعت های بسیار زیاد بالانس شوند و غیره از مسائلی هستند که ما بجز مسائل بسیار ساده، بطور مستقیم در اجراء و عملی کردن آنها دستی نداریم و البته این تعریف برای کسی است که جزو افراد صنعتکار نمیباشد. چون افراد مذکور با در دست داشتن امکانات و مهارت کافی به سهولت میتوانند مراحل ساخت را خود پشت سر بگذارند.
روشن شدن یا همان start up موتور جت مرحله ای است که طی آن موتور پس از شروع استارت به شرحی که در قسمت استارت گفته شد، شفت دور گرفته و مخلوط سوخت و هوا در محفظه احتراق مشتعل شده و این روند که همراه با نیروی کمکی استارت است تا آنجا ادامه پیدا میکند که موتور به خودکفایی در تولید نیرو برسد و این زمان با توجه به گوناگونی نوع و اندازه موتور و استارت، ممکن است بین 15 تا 100 ثانیه متغییر باشد. استارت زدن هم میتواند توسط ECU و هم بصورت دستی انجام شود. در استارت دستی باید ابتدا جریان موتور الکتریکی استارت وصل شده، هنگامیکه دور موتور نزدیک به RPM 1000 شد (بعد از ~ 5 ثانیه) شیر سوخت گاز باز شده و بعد از آن (گذشت ~ 3 ثانیه) شمع جرقه بزند و مدار موتور الکتریکی استارت باید تا زمانی که دور موتور به مقدار حدااقل ممکن کارکرد خود برسد (نوعا تا RPM 10) وصل باشد. مدار سوخت مایع نیز زمانیکه دمای جریان خروجی محفظه احتراق به حد مطلوب گرمایی (نوعا 650 درجه سلسیوس) رسید باید جایگزین سوخت گاز شود.

در این فایل فشرده مدار چاپی و لیست موارد مورد نیاز برای یک سیستم جرقه قرار گرفته است که استفاده از این مدار برای موتورهای میکرو توصیه می شود.
در مورد محفظه احتراق قبلا در این قسمت بحث شده و نیاز دوباره ای در این مورد احساس نمی شود. بعضی از موتورهای میکروجت و پالس جت از سوخت گاز نیرو می گیرند و نیازی به سوخت مایع ندارند. بسته به نوع موتور امکان استفاده از گاز شهری یا گاز پروپان بعنوان سوخت برای موتور وجود دارد.

سوال : اگر ممكن است روغن كاري و سيستم هاي اتوماتيك میکروجت را بيان كنيد . همچنين در مورد اينكه چگونه مي توان از ورود شعله به داخل بلبرينگ و محفظه هاي روغن جلوگيري نمود. سوخت ميكرو جت ها معمولا از چه جنسي است آيا الكل و بنزين مي تواند مورد استفاده قرار بگيرد. (ایمان)
پاسخ : سیستم روغنکاری میکروجت بطور مختصر به این شرح است که در نوع متداول روغن کاری، روغن را با درصد خاصی مانند 2% با سوخت مخلوط کرده و بطور مطلوب استفاده میکنند. نقطه ی شروع مدار، مخزن سوخت است که سوخت- روغن از طریق لوله ی انتقال ابتدا از فیلتر عبور کرده و به پمپ می رسند و با پمپاژ از طریق همین لوله ها به داخل موتور انتقال میابند و در داخل موتور لوله ی واحد به دو مسیر لوله تقسیم می شود که مسیر مستقیم و اصلی مربوط به سوخت و تخصیص یافته به محفظه ی احتراق بوده و مسیر ضعیف و کم قطر به روغن کاری بلبرینگها اختصاص دارد. همین مسیر دوباره به دو مسیر دیگر تقسیم شده که یکی بلبرینگ جلویی و دیگری عقبی موتور را روغن کاری می کنند. این روغن پس از انجام کار در داخل تونل شفت تبخیر شده و در نهایت به جریان خروجی محفظه احتراق در ورودی توربین می پیوندد.
سیستم های اتوماتیک تنها زمانی در میکروجت وجود دارد که موتور دارای ECU بوده و پاره ای یا تمام کارهای مربوط به کارکرد موتور بر عهده ی ECU باشد. ECU در واقع واحد کنترل الکترونیکی موتور است که با دید کلی دارای سه بخش اصلی است؛

۱. داده های ورودی شامل داده های رسیده از گیرنده رادیوکنترل، RPM موتور، فشار جریان کمپرسور و درون موتور، دمای جریان خروجی، ولتاژ باطری، سطح سوخت باک
2. واحد محاسبه برای انجام محاسبات معین و برنامه ریزی شده و ایجاد دستورهای متناسب با وضعیت موتور
3. داده ها و درگاههای خروجی شامل سویچ استارت و مدار شمع، تنظیم دریچه سوخت مایع و گاز (تراتل)، تنظیم ولتاژ پمپ سوخت و لامپ اعلان هشدار برای فرود زودهنگام
در مورد انتقال حرارت به بلبرینگ و تونل شفت، ذکر این مسئله لازم است که طراحی و چیدمان قسمتهای مختلف درون موتور بگونه ای است که حرارت ناشی از احتراق به آنها صدمه ای وارد نمیکند یا مسیر رسیدن حرارت مخرب با جریان هوا یا روغن خنک کاری می شود. البته این توضیح درباره ی تمام موتورها صادق نیست و در موتورهایی که طراحی ناقصی دارند خسارات ناشی از حرارت کم نبوده و بیشتر نیز بصورت زمان دار است؛ مصداق این مسئله میتواند سوختن و خراب شدن بلبرینگ بعد از 10 دقیقه کار موتور باشد.
در مورد سوخت قبلا نیز بحث شده بود و مواردی که در دنباله نوشته شده نوع سوخت های مورد استفاده در میکروجت، عنوان شده در اینجا را تکمیل تر میکنند که عبارتند از : نفت سفید، گازوئیل، تینر، پارافین، پروپان و بنزین که از بین آنها پروپان بعلت ایجاد گرمای زیاد، به استثنای موتور JPX که سوختش پروپان است، بیشتر در هنگام استارت و دقایق اول کار موتور بعنوان سوخت استفاده می شود و رایج ترین و عمدتا بهترین سوخت همان نفت سفید است که هم ارزان قیمت و در دسترس بوده، هم زیاد فرار نبوده و ریسک شعله ور شدنش کمتر است. لازم است بدانید بیشتر موتورها با 2 یا 3 نوع از این سوخت ها سازگاری دارند و تاکنون استفاده از الکل بعنوان سوخت در هیچ موتور شناخته شده ای مرسوم نبوده است.

سوال : در بين موتورهاي پالس جت ، موتورهاي دريچه دار قوي تر هستند ، يا موتورهاي فاقد دريچه ، به چه دليلي ؟ (آرش)

پاسخ : این سوال خوبی است تا اختلاف و برتریهای این دو نوع پالس جت بر یکدیگر، روشن شود، اما واقعیت این است که موتورهای پالس جت بدون دریچه بر موتورهای دریچه دار برتری دارند. اولین دلیلش اینستکه دریچه های ضربه ای(موتور دریچه دار)، قابلیت اطمینان و طول عمر موتور را محدود می کنند. دریچه ها بطور میانگین تنها برای 30 دقیقه کار مداوم دوام می آورند. اگر فرض کنید که نقش آن در انتها به هر حال تخریب و انهدام خودش بود، این مشکل، نقص بزرگی نبود اما اکنون ممکن است شما یک هواپیمای پروازی داشته باشید که بهترین پرنده تان باشد یا حتی اینکه ممکن است بخواهید خودتان پرواز کنید. بنابراین محققا شما به موتوری با دوام بیشتر نیاز خواهید داشت. مسلما پیشرفت و توسعه، طراحی را در زمینه های زیادی را گسترش و ترقی داده است و عمر کاری آن را از چند دقیقه به چند ساعت کشانده و بسط داده است اما مشکل اساسی آن هنوز هم پابرجاست. در حقیقت این مشکل تقریبا حل نشدنی بنظر می رسد. در مورد بازدهی احتراق، آنها نباید زمانبندی خودشان را بر جریانات تحمیل کنند. این مسئله بسیار مهم است که چون فرایند احتراق فقط متناوب نیست لیکن گذشته از این مقداری هم نامنظم بوده و به بازخورد (جریان برگشتی)، وابستگی زیادی دارد. اگر ما بخواهیم از برهم زدن پیشرفت طبیعی نوسان پالس تا حد امکان اجتناب کنیم، دریچه ها باید تقریبا به طور آنی به تغییرات فشار واکنش نشان بدهند. برای اینکار دریچه ها باید تا حد امکان سبک و فرار باشند. در هر صورت، آنها در آن واحد مجبورند تنش و فشار مکانیکی زیادی(برای باز شدن، خم و برای بستن با شدت کوفته شدن ) را تحمل کنند و آنرا در دمای محیطی زیادی انجام بدهند. آنها باید بسیار بادوام و سخت باشند. اگر چیزی می بایست سبک باشد، اما در معرض استعمال بسیار بد و سنگینی قرار بگیرد، یا عمر کوتاهی را سپری میکند و یا دارای تکنولوژی نامتعارف و عجیبی است که اولی غیر عملی و دومی هزینه بر است.

سوال : 1- در مورد ساخت مینی اتومبیل با توربوشارژ نوشته بودید. آیا میتوان برای این کار از پیشرانش راکتی استفاده کرد؟ اگر طرحی دارید ارائه دهید.
2- اگر میشود به تفصیل درباره ساخت مینی اتومبیل با توربوشارژر، نوع سوخت، مدار الکتریکی و سیستم خنک کننده ی آن و سرعت تقریبی آن توضیح دهید.
3- چگونه میتوان یک توربوشارژ تهیه کرد؟
4- در مجموع از شما می خواستم اگر بشود یک پروژه ی ساخت مینی اتومبیل با توربوشارژر و پیشرانش راکتی در وبلاگ قرار دهید، حتی اگر به زبان انگلیسی بود. (علیرضا)

پاسخ : در موتور های راکتی سوخت جامد، کل مدت زمان کارکرد و احتراق مواد پیشران بسته به نوع مواد و مقدار آنها، در محدوده ی چند ثانیه (عموما کمتر از 3 ثانیه) است. در موتورهای سوخت مایع نیز طول زمان کارکرد از دقایق کمی تجاوز نمی کند. پس این عاقلانه نیست که از موتورهای راکتی بعنوان پیشران در یک مینی اتومبیل استفاده کرد. اما این امکان وجود دارد که از آن در مسیرهای مستقیم بعنوان بوستر و شتاب دهنده لحظه ای سرعت استفاده کرد و این کاربرد بیشتر مناسب ماشینهای مسابقه ای است.
ارائه و نحوه ی ساخت مینی اتومبیل از محدوده ی فعالیت های وبلاگ خارج است ولی ساخت آن زیاد سخت و پیچیده نبوده و برای هر شخصی این امکان وجود دارد که با کمی کسب اطلاعات از موارد قابل توجه مانند اصول شاسی، سیستم تعلیق فرمان، ترمز و کار با آنها موفق به ساخت یک مینی اتومبیل مناسب شود. انتخاب سیستم تولید و انتقال نیرو نیز در این مورد اختیاری است. نوع سوخت، مدارهای الکتریکی و سیستم خنک کننده و همچنین سرعت، وزن و تکانه وسیله، به واحد تولید قدرت یا همان موتور بستگی دارد. در مدارهای الکتریکی موتورهای پیستونی با سوخت بنزین از باطری، کویل، دلکو و دینام(در چند سیلندرها) و شمع ها استفاده می شود. در سیستم جرقه موتورهای میکروجت از یک مدار تقریبا ساده و کوچک همانند آنچه در بالا ضمیمه شده، برای تولید جرقه در سر شمع استفاده می شود. در موتورهای میکروجت که هواخنک محسوب میشوند از خود جریان موتور برای خنک کردن محفظه احتراق، NGV و توربین استفاده می شود و اینکار بطریق ساده با هدایت درصد خاصی از جریان به قسمت های قابل دسترسی انجام می شود. در موتورهایی که با توربوشارژر ساخته می شوند تراست قابل توجهی تولید نمی شود، چون اصول آن برای جذب حداکثر نیروی جریان عبوری از توربین طراحی شده و در واقع همانند سیکل یک توربوشفت می باشد و جریان خروجی توربین دارای تراست حداقل است. به همین دلیل چون از نیروی شفت استفاده نمی شود ساخت، روشن شدن و کارکرد آن بسیار راحت تر است. با توجه به موارد مذکور سرعت یک مینی اتومبیل با موتور جت توربوشارژری چندان بالا نیست. ولی متاسفانه یا خوشبختانه در ایران بر اساس قوانین، استفاده از این مینی اتومبیلها که دارای موتور هستند غیر مجاز و غیر قانونی بوده و در صورت جلب، فرد باید بهای گزافی پس بدهد.
برای تهیه توربوشارژر میتوانید به مغازه ها و گاراژهای موجود در ابتدای سه راه آذری، بطرف خیابان قزوین مراجعه کنید. آدرس دقیق را میتوانید از فروشگاههای موجود در آنجا بگیرید. قبلا در مورد خرید آن صحبت شده است. همچنانکه ذکر شد ارائه ی چنین پروژه هایی از حیطه ی فعالیت های وبلاگ خارج است. چنانچه طرح کاملی از سایر منابع در دسترس بود ارائه خواهد گردید.

سوال : آیا می توان از یک موتور جت به عنوان موتور برق برای چرخاندن مولد استفاده کرد و چون شما گفتید قدرت بیشتری دارد، پس میتواند یک دینام بزرگ را بچرخاند و برق لااقل یک خونه را بدهد؟ نظرتان را در مورد اینکار و مزیتهایش نسبت به موتورهای معمولی بگویید.

پاسخ : در بسیاری از نیروگاههای تولید برق از موتورهای توربین گازی که بطور کل توربوشفت هستند، جهت تولید برق مورد نیاز استفاده می شود. در تمامی موارد با چنین کاربردی یقینا از جعبه دنده های کاهنده سرعت- بالابرنده قدرت شفت، برای ایجاد خصوصیات مطلوب نیروی شفت مورد نیاز، استفاده می شود. در ضمن با جعبه دنده مناسب چرخاندن دینام بزرگ (تا حد پذیرش سرعت و قدرت شفت) مشکلی ندارد و میتواند برق یک منطقه را تامین کند. البته توان تولید برق برای هر موتوری محدود و معین است و به نسبت بزرگی موتور میتوان برق بیشتری تولید کرد. در زیر مشخصات دو موتور توربین گاز نیروگاه برق وجود دارد که از روی آنها هم میتوانید به میزان برق تولیدی نسبت به اندازه و هم اختلاف تولید برق بین دو موتور را ببینید. انجام اینکار گرچه تا حدی نیاز به کار مداوم دارد اما شدنیست و ایده ی خوبیست تا بتوان از یک میکروجت 1 کیلوگرمی برق مورد نیاز یک خانه را تامین نمود. مزیت اینکار در اینستکه میتوانید با هزینه ای برابر دستگاه مولد برقی بسازید که با وزن و حجم بسیار کم و صدای تقریبا کمتر و کم هنجارتر و مخصوصا عمر و تداوم کاری بالا و همچنین با سوخت ارزانتر و در دسترس، برق مورد نیازتان را تولید کند.

سوالات زیادی که بازدیدکنندگان پرسیده بودند محتوی این سه بند بوده که مشمول پاسخ قرار نگرفته اند :
1. سوالات تکراری و نادرست که پاسخ آنها در مطالب قبلی موجود است و با مراجعه به آنها میتوانند پاسخ را دریافت کنند؛
2. سوالاتی که مربوط به موضوع و حیطه ی فعالیت های وبلاگ نبوده و پاسخ آنها باید از سوی مراجع ذیربط صورت بگیرد؛
3. سوالات کلی که در آنها ارائه آموزش ساخت یا نقشه های مربوط به موتورهای میکروجت و پالس جت درخواست شده که البته این درخواستها بحق بوده و باید پاسخ مناسبی در این خصوص داده شود. قبلا نیز در وبلاگ در این خصوص نوشته شده بود اما اینبار تصمیم دارم تا اطلاعات خواسته شده را گرچه ناقص هستند در دسترسشان قرار دهم. نقشه های میکروجت در این فایل زیپ رمزدار با حجم ۱.۶ Mbذخیره شده اند. رمز فایل به ترتیب حروف انگلیسی بدون نقطه و فاصله: ال . وی . اس . ایچ . اِن ؛ اما از این پس درخصوص جزئیات و توربین یا کمپرسور آن تا تکمیل شدن کامل مقاله توضیحی داده نخواهد شد، واضح است که توربین یا کمپرسور این موتور مکررا سوال برانگیز است و این بدان جهت است که در این موتور توربین باید از کمپانی یا شرکت های سازنده آن خرید شود. کمپرسور آن نیز متعلق به نوعی توربوشارژر بوده که ظاهرا در ایران موجود نیست. در هر صورت متقاضی آن هستیم چنانچه کسی موفق شد کمپرسور آنرا بیابد اطلاعات و آدرس لازم را در این باره بدهد. لازم به ذکر است در مقاله میکروجت در حال تکمیل، موتور دیگری مد نظر بوده که قطعات اصلی آن قابل تهیه می باشند. از دو نوع پالس جت موجود نیز این دو نقشه با حجم ۰.۳ Mb در نظر گرفته شدند که در ساخت آنها هیچ مشکلی وجود ندارد و برای هر کسی امکان ساخت و استفاده از آنها وجود دارد. نقشه ها کاملا واضح هستند و در صورت عدم درک نقشه که بیشتر از طرف مبتدیان است، توضیح مشکلات کلی آنها به اتمام مقاله پالس جت موکول خواهد شد.

هاورکرفت

jet — Tue, 18 Dec 2007 15:23:18 GMT

در ره عشق که از سيل بلا نيست گذر
کرده‌ام خاطر خود را به تمناي تو خوش

سلام بحضور گرم شما و صمیمیتی از جنس عشق که هرگز رنگ کهنگی نخواهد گرفت. ضمن تشکر از نظرات مفید شما خوانندگان، لازم است مسائلی را پیرامون مطالب وبلاگ و تاخیر در ارائه آنها به حضور برسانم. با توجه به کثرت درخواست در مورد یک موضوع خاص سعی می شود تهیه آن در اولویت اول قرار بگیرد و تاخیر در ارائه یک مطلب خاص یا بدلیل حجیم بودن و یا تست نشده بودن آن است. برای پاسخ دادن به سوالات نیز دو عامل مد نظر قرار می گیرد، یکی حد نصاب سوالات (10) است و دیگری حداقل فاصله زمانی بین دو نوبت پاسخ دهی (1 ماه) است. نظرات و پیامهای شما عزیزان را نیز هر 3 روز یک بار می خوانم. در صورتی که کار فوری داشته باشید می توانید به شماره : 989149547688+ پیام ارسال نمایید و نهایتا در همان روز پاسخ بگیرید؛ لطفا به جز موارد مهم و ضروری از تماس گرفتن خودداری کنید؛ خصوصا در ساعات اداری که به تماسها پاسخی داده نخواهد شد !

آشنایی با هاورکرافت و سیستم رانش آن

گردآوری : مهندس سعید شادروانان
s_shadravanan@yahoo.com
عضو گروه تحقیقاتی پیشرانش- انجمن علمی هوافضا
دانشگاه آزاد اسلامی- واحد علوم و تحقیقات

مقدمه
با توجه به نقش زمان در فعالیت های روزمره بشر, به کارگیری وسایل نقلیه ای که علاوه بر تأمین ایمنی، مصرف حداقل سوخت و مواجهه با کمترین نیروهای مقاوم، امکان بیشترین صرفه جویی را در زمان جابه جایی برآورده سازند، ضروری به نظر می رسد. به کارگیری قوانین ساده فیزیکی برای تحقق چنین اهدافی منجر به شکل گیری وسایلی شد که امروزه از آن ها به وسایل نقلیه دوزیست یاد می کنند.

هاورکرافت، از دهه 1990 پا به عرصه وجود نهاده و با وجود مشکلات متعدد, توانسته جای خود را در زندگی بشر امروز باز کند.
قابلیت های فراوان این وسیله, نیاز به بکارگیری آن در عرصه های مختلف نظامی، تجاری، تفریحی، امدادی، مطالعاتی، تحقیقاتی و ... را به خوبی آشکار نموده است و از آنجایی که کشور ایران پتانسیل های فراوانی برای سرمایه گذاری در چنین فعالیت هایی دارد، بستر سازی برای پیوستن اینگونه وسایل به جرگه یگان حمل ونقل نه تنها مفید بلکه ضروری به نظر می رسد. علاوه بر اینکه توانایی این وسیله در حرکت بر روی سطوح مختلف امکان انجام مأموریت های ویژه ای را محقق می سازد که می توان از آن نه صرفاًً به عنوان یک وسیله نقلیه بلکه ابزاری در جهت تحقق بسیاری از نیازهای ضروری کشور در عرصه‌های مختلف، بهره برد.

هاورکرافت, شناوری دو منظوره (آبی- خاکی) است که به روش هوابرد و با استقرار روی بالشتکی از هوای فشرده به‌آسانی و با نیروی رانش نسبتاً کمی روی سطوح آبی و خاکی حرکت می‌کند. هوای ورودی به هاورکرافت, از طریق پروانه (fan) به زیر سازه و بالشتک‌ها منتقل شده و سبب خیزش (hovering) یا بلند شدن وسیله از روی سطح و استقرار آن بر روی توده‌ای از هوای تحت فشار می‌شود. بدین ترتیب در زمان حرکت نیروی مقاوم شناوری تا حد قابل توجهی کاهش می‌یابد و هاورکرافت با استفاده از سیستم رانش و ملخ هوایی به حرکت در می‌آید. در این شناورها به سبب جدایی سطح استقرار و بدنه شناور (وجود فاصله هوایی بین آنها), استفاده از سیستم‌های رانشی آبی (مثل واترجت) میسر نیست. معلق شدن هاورکرافت روی قشری از هوا این امکان را فراهم می‌کند که با نیروی کمی بتوان جهت حرکت آنرا تغییر داد. از طرفی این ویژگی, حساسیت هاورکرافت را در برابر نیروهای ناخواسته خارجی (نظیر بادهای جانبی و امواج) به شدت افزایش می‌دهد, از این رو سیستم‌های کنترلی خاصی برای این شناورها طراحی شده است که در سایر شناورهای دریایی وجود ندارد.

توانمندی های کلی هاورکرافت
هاورکرافت به سبب ویژگی های خاص طراحی، دارای توانمندی های ویژه ای در زمینه های مختلف است. به طور خلاصه، توانمندی های هاورکرافت‌های رده متوسط را می‌توان به شرح زیر برشمرد :
• انجام عملیات آمادی و پشتیبانی در رزم دریایی، به‌ویژه در مناطق باتلاقی، لجنزار، آبراه های ناشناخته، مناطق کم عمق و مرداب های پوشیده از گیاهان دریایی و نیزار؛
• انجام عملیات گشت ساحلی، مبارزه با قاچاقچیان و انجام عملیات تعقیب و گریز از نواحی کم عمق دریایی تا اغلب قسمت های نوار ساحلی؛
• انجام عملیات هیدروگرافی و بسترشناسی دریا، مطالعات علمی در مناطق ساحلی و فلات قاره و ایجاد آزمایشگاه سیار جهت امور مطالعاتی؛
• انجام عملیات باربری و مسافربری به جزایر کوچکی که عملاً امکان ساخت اسکله و بندرگاه در آنها توجیه اقتصادی نداشته و فاقد چنین تأسیساتی هستند؛
• انجام عملیات امداد رسانی در زمان وقوع حوادث غیرمترقبه, به‌ویژه سیل و آب گرفتگی, و کمک به مصدومین و مجروحین حادثه؛
• انجام عملیات زیست محیطی، جمع آوری لکه های نفتی در امتداد ساحل و جلوگیری از تخریب و آلودگی محیط زیست در مناطق کم عمق؛
• انجام عملیات گشتی با سرعت زیاد و جابه جایی فرماندهان و خدمه شناورهای دریایی و پوشش دادن نیازمندی های سازمان بنادر و کشتیرانی؛
• عملیات مین گذاری و مین روبی در سطح آبراه های بین المللی و تنگه های پر تردد و ... .

سیستم‌ها و متعلقات هاورکرافت
در یک نگرش ساده, هاورکرافت شامل سازه‌ای دریایی است که بوسیله یک سیستم بالابر از سطح زمین بلند شده و در نهایت توسط سیستم رانش به حرکت درمی‌آید. بطور کلی, سیستم‌های اساسی هاورکرافت به ساختارهای زیر دسته‌بندی می‌شوند:

• سازه : شامل اتاقک‌های آب‌بندی, نشیمن‌گاه موتور, تکیه‌گاه ملخ, نشیمن‌گاه سازه, بالک و مخازن شناوری؛
• سازه انعطاف‌پذیر : شامل بالشتک و اتصالات؛
• سیستم بالابری : شامل پروانه, کانال حلزونی و متعلقات؛
• سیستم رانش و جلوبری : شامل ملخ, داکت و تجهیزات جانبی؛
• سیستم کنترل سوخت و تعادل : شامل مخزن سوخت, پمپ, شیرهای یک‌طرفه و لوله‌های هیدرولیک؛
• سیستم‌های انتقال قدرت : شامل موتور, تجهیزات انتقال قدرت و متعلقات؛
• سیستم اطفای حریق : شامل مخزن کف, هشدار دهنده, خاموش کننده دستی و ... ؛
• سیستم تهویه مطبوع : شامل دمنده هوا, وسایل سرمایش و گرمایش؛
• سیستم‌های الکتریکی : شامل چراغ‌های ناوبری, روشنایی داخلی, سیم‌کشی, ژنراتور و ... ؛
• سیستم‌های اویونیکی : شامل رادار, GPS, سونار و ... ؛
• سیستم‌های مکانیکی : شامل مکانیزم لنگر, مکانیزم کشش و ... ؛
• تجهیزات نظامی : شامل سلاح, سیستم‌های جانبی و ... ؛
• تجهیزات اضطراری : شامل قایق نجات, جعبه کمک‌های اولیه.
در این مقاله, سیستم رانش و جلوبری با توجه به رسالت مجله موتور در جهت انتقال فناوری مربوط به سیستم‌های پیشرانشی, تشریح می‌گردد و جهت آشنایی با سایر متعلقات هاورکرافت, می‌توان به مراجع رجوع نمود.

سیستم رانش هاورکرافت
یکی از سیستم‌های اساسی هاورکرافت, سیستم رانش است. این سیستم که شامل ملخ یا فن می‌شود, می‌تواند به شکل‌های گوناگون نیروی رانش را برای شناور تأمین نماید. معمولاً در شناورهای بزرگ یا شناورهایی که در آنها بازدهی سیستم رانش از اهمیت برخوردار است, از ملخ دارای داکت (duct) استفاده می‌شود. در سیستم رانش هاورکرافت‌های نظامی, ملخ‌های آزاد (بدون داکت) استفاده بیشتری دارند, زیرا در این حالت ملخ قدرت لازم را تأمین می‌کند و از طرفی با حذف داکت, در وزن کل نیز صرفه‌جویی می‌شود. علاوه بر این, مسئله دیگری نظیر آسیب‌پذیری و دید راداری نیز حذف داکت را الزامی ساخته است. در شناورهای کوچک, که معمولاً با سرعت حداکثر 80 کیلومتر بر ساعت کار می‌کنند, می‌توان از پروانه ترکیبی استفاده نمود. منظور از پروانه ترکیبی حالتی است که حدود یک سوم نیروی پروانه برای خیزش و دو سوم آن برای رانش استفاده می‌شود. استفاده از ملخ دارای داکت در سیستم رانش, برای شناورهای مسافربری دارای موتورهای دیزلی, بسیار رایج است. به علت وجود ذرات گرد و خاک و سنگریزه‌های حاصل از عمل بالابری, ضرورت ایجاد تمهیدات اضافی برای حفاظت از لبه حمله پره‌های ملخ و پروانه ضروری است. با توجه به سرعت دورانی ملخ, ذرات آب نیز مانند سمباده عمل می‌کنند و در نتیجه استفاده از روکش در کل پره و خصوصاً لبه حمله ضروری است. قابل ذکر است که در شناورهای اولیه از ملخ‌های آلومینیومی استفاده می‌شد. اگرچه ملخ‌های مذکور کارآیی خوبی داشتند, اما از نظر سایش لبه حمله و مقاومت در برخورد با اجرام معلق آسیب‌پذیر بودند. تداوم حرکت در سواحل شنی و وجود نمک و ترشحات نمکی نیز سبب تشدید این سایش می‌شد.

عوامل مهم در انتخاب ملخ عبارتند از : سرعت دورانی, سرعت شناوری, قطر, زاویه گام, وتر یا پهنای پره, کارآیی, نیروی رانش و توان ورودی. هر یک از عوامل مذکور محدودیتی را در انتخاب ملخ اعمال می‌کنند. در عمل چهار عامل اصلی در انتخاب ملخ وجود دارد که عبارتند از توان ورودی به ملخ, سرعت شناوری, دور موتور و نیروی رانش لازم. بر همین اساس, در حال حاضر روش انتخاب ملخ به این صورت است که پس از انجام طراحی چیدمانی و محاسبات اولیه, بر اساس نیروهای پسای هیدرودینامیکی و حداکثر سرعت, مقدار نیروی رانش تعیین می‌شود. از دیگر سو, توان ورودی به ملخ با توجه به محدودیت‌های موتور مشخص می‌شود و محدودیت قطر نیز با نظر سرطراح به کارخانجات سازنده اعلام می‌شود تا نمودار مشخصه ملخ تهیه و ارسال شود و به همراه تعیین قیمت, انتخاب نهایی صورت گیرد. البته این اولین گام در انتخاب هندسه یک ملخ است و در مرحله بعد جنس ملخ, نوع تنظیم, روکش‌های ضدسایش, عمر مفید, مقاومت در برابر خوردگی, نحوه اتصال و تغییر گام آن مطرح می‌شود. اغلب به علت وجود عدم قطعیت در ثابت نگه‌داشتن همه عوامل انتخاب ملخ به‌صورت مقایسه‌ای انجام می‌شود.

تجهیزات جانبی ملخ و سیستم رانش برای کنترل هاورکرافت
استفاده از تجهیزات کنترلی رانش, به عنوان عاملی مهم در کنترل راستای حرکت شناور حائز اهمیت است. در برخی از مدل‌های هاورکرافت, با استفاده از داکت‌های گردان, جهت حرکت هاورکرافت تغییر می‌کند. این سیستم دارای قابلیت مانور بسیار بوده و تنها عیب آن سنگین شدن پایه‌های تقویتی و توان مصرفی موتور است. بهره‌گیری از این سیستم در هاورکرافت‌های سنگین نظامی موجب برتری مانور و رزم دریایی شده و به توانایی‌های عملیاتی شناور می‌افزاید. سیستم کنترل گام ملخ و تغییر نیروی رانش نیز جزو تجهیزات کنترلی سیستم رانش محسوب می‌شوند. در این سیستم با استفاده از تغییر گام ملخ سرعت شناور کنترل می‌شود و در وضعیت گام صفر, سرعت به صفر کاهش می‌یابد. استفاده از ملخ دارای گام متغیر یکی از کارآمدترین شیوه‌های کنترل حرکت هاورکرافت است. در گام صفر, ملخ نیروی رانشی تولید نمی‌کند و هاورکرافت در ایستایی کامل است. با افزایش گام, نیروی رانشی تولید شده افزایش می‌یابد, به نحوی که در حداکثر گام, نیروی رانش به بیشترین میزان خود می‌رسد. سیستم کنترل گام ملخ که به روش‌های برقی یا هیدرولیک عمل تغییر گام را انجام می‌دهد, یکی از مهم‌ترین سیستم‌های کنترلی هاورکرافت به‌شمار می‌رود.

یکی دیگر از سیستم‌های کنترل هاورکرافت, بکارگیری بخشی از جریان هوای پروانه است. در این روش با هدایت جریان هوای پروانه و خروج آن از ناحیه دماغه, سبب تغییر جهت هاورکرافت و گردش‌های موضعی آن می‌شود. به علت محدودیت‌های ساختاری و ظرفیت موتور, نمی‌توان از این سیستم در بسیاری از طرح‌های هاورکرافت استفاده نمود.

حضور هاورکرافت در ایران
مطالعه تاریخچه حضور هاورکرافت در ایران و نیز بررسی موقعیت جغرافیایی کشور، در درک نیاز ایران به حضور چنین وسایلی در ناوگان حمل و نقل کشوری مؤثر است. بنابراین در ادامه به شرح مختصری از نحوه ورود این وسیله به ایران و نقش آن در جنگ تحمیلی می پردازیم. در خلال سال های 1968-1975 نیروی دریایی ایران اقدام به خرید 8 فروند هاورکرافت SR.N6 و 6 فروند هاورکرافت BH-7 نمود.

کشور ایران جزو معدود کشورهایی است که در همان سال های اولیه تولید هاورکرافت نظامی به این تکنولوژی شناورها دست یافت، و با داشتن بزرگترین ناوگان هاورکرافت در سطح منطقه، به تقویت نقش نظامی خود در منطقه پرداخت. ایران با داشتن مرز آبی در حاشیه شمالی خلیج فارس و با تملک بیشترین تعداد جزایر در محدوده آب های منطقه و با توجه به جغرافیای منطقه به وسایلی نیازدارد که بتواند به کمک آن ها در کمترین زمان و در هر منطقه از نوار ساحلی مرزی و محدوده جزایر ایرانی، به انجام عملیات نظامی و به ویژه جابه جایی نیرو بپردازد. بنابراین امنیت در خلیج فارس مهم ترین موضوع مورد توجه تولید کنندگان نفت منطقه و بزرگترین مصرف کنندگان نفت جهان است. پس نقش هاورکرافت در تأمین توازن دفاعی کشور حائز اهمیت بسیار است. در جریان جنگ ایران و عراق، در غیاب کارشناسان خارجی، استفاده مناسب از هاورکرافت در حمله‌های رزمندگان ایران در جبهه های جنوبی و به ویژه در جریان انتقال نیرو از مناطق هور و حوضچه های آبی جنوبی عراق، بسیار کارآمد بود و همین امر یکی از عوامل مهم پیروزی در نواحی باتلاقی، و مردابی جنوب عراق به حساب می آید.

سوتیترها :
1. در یک نگرش ساده, هاورکرافت شامل سازه‌ای دریایی است که بوسیله یک سیستم بالابر از سطح زمین بلند شده و در نهایت توسط سیستم رانش به حرکت درمی‌آید.
2. با توجه به سرعت دورانی ملخ, ذرات آب نیز مانند سمباده عمل می‌کنند و در نتیجه استفاده از روکش در کل پره و خصوصاً لبه حمله ضروری است.
3. سیستم کنترل گام ملخ که به روش‌های برقی یا هیدرولیک عمل تغییر گام را انجام می‌دهد, یکی از مهم‌ترین سیستم‌های کنترلی هاورکرافت به‌شمار می‌رود.
4. مطالعه تاریخچه حضور هاورکرافت در ایران و نیز بررسی موقعیت جغرافیایی کشور، در درک نیاز ایران به حضور چنین وسایلی در ناوگان حمل و نقل کشوری مؤثر است.
5. کشور ایران جزو معدود کشورهایی است که در همان سال های اولیه تولید هاورکرافت نظامی به این تکنولوژی شناورها دست یافت، و با داشتن بزرگترین ناوگان هاورکرافت در سطح منطقه، به تقویت نقش نظامی خود در منطقه پرداخت.

پاسخ به سوالات

jet — Sun, 14 Oct 2007 21:19:58 GMT

پاسخ به سوالات
سوال : من می خواستم بدانم که آیا می شود یک موتور پالس جت را درون بدنه یک هواپیما مثلا ماکت مقیاس 8/1 اف- 5 جا داد؟ (سید محمد جعفر طبیب)
پاسخ: بله، با کمی دقت در جاسازی موتور این امکان فراهم می شود که بتوانیم از یک یا چند موتور پالس جت برای تامین نیروی پیشران هواپیما استفاده کنیم. همانطور که در مدل های پایینی مشاهده می کنید می توان با استفاده از یک یا چند لایه سپر حرارتی که تعداد لایه ها به نوع آن بستگی دارد و یا با استفاده از بدنه فلزی از موتورهای پالس جت بطور مطلوب در هواپیما استفاده کرد.

سوال : می خواستم بدانم در رشته ی هواوفضا چقدر در مورد فضا و نجوم بحث میشود تا برای رسیدن به هدفم در این رشته تحصیل کنم. (نفیسه)
پاسخ: هوافضا رشته ایست که اختصاص به گرایش هایی همچون آیرودینامیک، پیشرانه ها، مکانیک پرواز و سازه های هوافضایی دارد و تقریبا هیچ فصل مشترکی بین این شاخه و شاخه ی نجوم وجود ندارد، پس تصور اشتباهی در این مورد باعث عدم موفقیت شما خواهد شد.

سوال: به نظر شما اگر برای راه اندازی رم جتها از کپسول گاز اکسیژن مایع استفاده شود رم جت درجا کار میکند؟ در حقیقت گاز اکسیژن فشار بالا را تامین میکند و با حرکت راکت گاز کم شده و در نهایت قطع شود ؟
در ضمن آیا میشود از قانون مخروط ونتوری برای مکش سوخت استفاده کرد و دیگر پمپ سوخت نداشته باشیم؟
آیا میشود به جای یک موتور بزرگ از چند موتور توربو استفاده کرد؟(محسن)
پاسخ: این ایده ی شما بارها مطرح شده که از یک عامل خارجی برای راه اندازی رمجت استفاده شود ولی اگرچه راهی که شما بیان کردید قابل اجراست ولی مقرون به صرفه و عاقلانه نیست. برای عملی کردن این کار باید تعداد کافی انژکتور اکسیژن درون محفظه ی احتراق جای داد و بعد از استارت و رسیدن به سرعت اولیه مورد نیاز، تزریق انژکتور اکسیژن قطع شود. ولی اجرای چنین پروژه ای بسیار بسیار دشوار است. اگر قصد بر انجام این کار باشد مطمئنا انتخاب یک راکت و رمجت در کنار هم بسیار عاقلانه تر از اجرای چنین پروژه ایست. اگر هم در موتور توربو رمجت J58 چنین طرحی پیاده شده باشد، برای استفاده ی ثانیه ای و گریز فوری می باشد.

در مورد سوال دوم شما باید عرض کنم که استفاده از ونتوری برای مکش سوخت به غیر از پالس جت دریچه دار و پرشرجت در هیچکدام از موتورهای جت عملی نیست و این سیستم حتی برای موتورهای پیستونی یک سیستم منسوخ محسوب می شود.
در مورد استفاده از چند موتور توربو به جای یک موتور بزرگ هم باید متذکر این مسئله شوم که در هواپیماها گرچه باعث کوچکتر شدن سطح مقطع میشود اما چند اشکال اساسی را بدنبال دارد که از آن دست میتوان به افزایش وزن ویژه موتور(ها)، بالارفتن هزینه ی تعمیر و نگهداری و ... اشاره کرد که دلیلی بر ناکارآمدی این شیوه است، اما مزیت بسیار خوب کمی مساحت سطح مقطع هواپیما را بدنبال دارد.

سوال : می خواستم به من بگویید برای ایجاد تعادل در هواپیما برای حرکت در مسیر مستقیم از چه قطعه ای استفاده می شود ؟ (صدف)
پاسخ: برای این منظور مجموعه ای از سطوح فرمان حرکت وجود دارند که تعادل در حرکت یا تغییر مسیر را برای ما مهیا می کنند. در حالت کلی سه محور در حرکت هواپیما وجود دارند که در تصویر پایین مشخص شده اند.

همانطور که دیده می شود هواپیما با سطوح فرمان aileron چپ و راست، حول محور X و با Elevator حول محور Y و با Rudder حول محور Z گردش میکند. در هواپیماها برای پیمودن مسیری خاص و یا ایجاد و حفظ تعادل حرکتی از ژیروسکوپ استفاده میشود. در واقع ما به وسیله ی سنسورها وضعیت و موقعیت را بررسی کرده و با سطوح فرمان، تغییرات لازم را برای رسیدن به وضعیت مطلوب اجرا میکنیم.

سوال : موتورهای جت توانایی وارد کردن فشار در جهت 180 درجه خروجی اگزوز را هم دارند؟ تا آنجا که من میدانم هواپیماها روی چرخهاشان نیروی محرکه ای با موتوری غیر از جت وارد نمیکنند، پس چطور قادر هستند روی باند یا رمپ دنده عقب هم بروند؟ (فریبا)
پاسخ: بعضی از موتورهای جت که دارای تیغه های (فن یا ملخ) متحرک با قابلیت تنظیم زاویه هستند، تراست را تا 180 درجه معکوس میکنند که از آنها میتوان موتورهای توربو پراپ و پراپ فن را مثال زد، اما بیشتر تراست برگردان ها تراست را با زاویه ی منفرجه ای منحرف میکنند تا با پسای ایجاد شده از سرعت حرکت هواپیما بکاهند. در مورد حرکت رو به عقب بعضی از هواپیماهای نشسته که تراست برگردان ندارند نیز لازم به توضیح است که این هواپیماها که اغلب مسافربری هستند از موتور DC در چرخ هایشان استفاده میکنند که در هر دو جهت کار میکنند.

سوال: آیا سوخت گاز به استارت نیاز ندارد لطفا بیشتر توضیح دهید (محمد رضایی)
پاسخ: در موتورهای توربینی که از گاز یا بعنوان سوخت و یا از آن فقط برای استارت و گرم شدن موتور استفاده میکنند، به یک استارتر مناسب برای راه اندازی نیاز است. این استارتر هم می تواند یک موتور الکتریکی باشد، هم هوای فشرده و کنترل شده ی یک کپسول یا مخزن هوای کمپرس شده. سوخت گاز در هنگام استارت تنها به گرم شدن و بالا رفتن دمای محفظه ی احتراق و نازل سوخت مایع کمک میکند و شرایط تبخیر و استفاده از سوخت مایع را فراهم میکند؛ پس گاز به تنهایی قادر به استارت موتور نیست.

سوال: من یک پالس جت بدون دریچه ساخته ام در مورد سوخت رسانی به آن دچار مشکل شده ام . سوخت مصرفی من گاز پروپان است. مشکل من اینست که نمیدانم انژکتور در مورد گازها چگونه است لطفا راهنمایی کنید که از کجا میتوان انژکتور تهیه کرد و ایا امکان دارد خود فرد آن را بسازد و چگونه ...متشکرم. (داریوش)
پاسخ: دوست عزیز بیشتر پالس جت های امروزی از سوخت گاز استفاده می کنند و تقریبا در همه ی موارد انژکتور ساخته می شود. انژکتور پالس جت های بدون دریچه، شکل پیچیده و یا خاصی ندارد و تنها یک لوله ی معمولی با قطر مناسب خودش است. این لوله ی کم قطر را معمولا می توانید از بین یکی از لوله های استانداردی که آماده هستند انتخاب کنید. مکان قرار گیری انژکتور هم به طرح و طراحی موتور شما وابسته است. بطور مثال من مکان قرار گیری انژکتور را در نقشه های زیر مشخص کردم که در اولین تصویر سه نقطه مناسب که به طراحی و بسامد تشدیدی موتور بستگی دارد را مشاهده می کنید. اما معمولا نقطه ی III بهترین مکان برای ورود سوخت به محفظه ی احتراق است.

در شکل پایین نیز که سوخت از مقابل مجرای ورود به موتور تزریق می شود نکاتی برای مکان انژکتور وجود دارد که باز به طراحی موتور وابسته است. بطور نمونه در مورد پایین، بهترین مکان انژکتور فاصله ی بین ابتدای مجرای ورود و نقطه ی انتهای قوس مجرای ورود است. مسئله ی دیگر اینستکه مخزن سوخت و خط انتقال آن در فاصله و محدوده ای از موتور نباشند که حرارت باعث احتراق و صدمه دیدن آنها و در نتیجه وقوع حادثه ای بشود و این مسئله برای من بیشتر حائز اهمیت است.

سوال : هواپیماهای مدل را از چه جنس هایی می توان ساخت؟ (دیانوش)
پاسخ: هواپیماهای مدل معمولا از جنس های چوبی یا کامپوزیت ساخته می شود و گروهی که ساده تر هستند از جنس فوم و گروهی هم بدنه ی نیمه فلزی دارند. نمونه های کامپوزیتی دارای قیمت خیلی بالا و ساخت دشوارتری هستند و برای کارهای متوسط و معمولی استفاده از چوب بهترین گزینه است. حتما توجه دارید، مسئله ی انتخاب سازه به طرح و شرایط و خصوصیات کلی هواپیمای شما وابسته است.

در انتها لازم است متذکر این مسئله شوم که خیلی از بازدیدکنندگان سوالاتی پرسیدند که جواب آنها قبلا داده شده یا در متن نوشته های قبلی وجود دارد و به همین دلیل پاسخ مجدد به آنها کار درستی نیست. پس خواهش میکنم اگر سوال خاصی دارید لطفا مطالب قبلی را مطالعه بفرمایید چنانچه نتوانستید پاسخی برای سوال خود بیابید آنرا در صفحه اول وبلاگ مطرح کنید. البته به این مسئله هم اشراف دارید که پاسخ به سوالات کلی مانند نحوه ی طراحی موتور یا هواپیما در غالب پاسخ به سوالات و نیز پاسخ به سوالاتی که موضوعیتی با وبلاگ ندارند ممکن نیست. برای پاسخ به سوالات شما من و دوستان همکارم در دانشگاه ها و وزارت دفاع در خدمت شما عزیزان هستیم.

بررسی تغییرات فشار و دما

jet — Sat, 07 Apr 2007 20:59:18 GMT

تغییرات دما و فشار در موتور های توربین گازی

در این مطلب چگونگی تغییر دما و فشار در موتور توربوجت بررسی میشود. فشار و دما به اینصورت کدبندی رنگ شده که آبی نشان دهنده کمترین فشار و دما و سفید نشان دهنده بیشترین فشار و دما است. همانطورکه در تصویر کامپیوتری پایین مشاهده میکنید هوا از قسمت جلو وارد مجرای ورود میشود. در انتهای مجرای ورود هوا وارد کمپرسور میشود و کمپرسور مانند سطرهای زیادی از ایرفویل رفتار میکند که هر سطر مقدار کمی افزایش را در فشار تولید میکند. از آنجایی که کمپرسور بر روی جریان کار انجام میدهد، افزایش فشار همراه با افزایش در دماست. در خروجی کمپرسور، هوا دارای فشار بسیار بالاتری نسبت به جریانات آزاد است. در محفظه ی احتراق، مقدار کمی از سوخت با هوا ترکیب شده و در فشار تقریبا ثابتی میسوزد. پس واضح است که دمای جریان در محفظه ی احتراق به نهایت میرسد. در انتهای محفظه ی احتراق، گازهای خروجی از میان توربین عبور میکنند و انرژی جریان توسط توربین برای چرخاندن کمپرسور، جذب میشود که این انرژی از طریق شفت مرکزی انتقال پیدا میکند.

در طی این فرآیند مقداری از فشار جریان خروجی از بین میرود و دما کاهش میابد، اما دما و فشار ورودی نازل هنوز بیشتر از دما و فشار جریانات آزاد است. در اینجا نازل، فشار و دمای بالا را مبدل به سرعت بالا میکند و به این جهت که سرعت خروجی بیشتر از سرعت جریانات آزاد است، بنابر تعریف معادله ی تراست، تراست تولید میشود. نسبت فشار موتور (EPR)، نسبت کل فشار در میان موتور و نسبت دمای موتور (ETR)، نسبت کل دما در میان موتور تعریف شده است. با توجه به شماره های مکانی، EPR، نسبت کل فشار نازل pt8 به کل فشار ابتدای کمپرسور pt2 و ETR، نسبت کل دمای نازل Tt8 به کل دمای ابتدای کمپرسور Tt2 میباشد:

میتوان EPR و ETR را به آسانی در یک موتور در حال کار اندازه گیری کرد و آنرا به خلبان یا کسی که موتور را آزمایش میکند نشان داد. به همین جهت، نسبت بر حسب شرایط جریانات آزاد تعریف نشده است. اتلافات کل فشار در مجرای ورود شامل EPR نمی شود اما اگر ما EPR، اتلافات مجرای ورود و متناظرا نسبت دمای موتور (ETR) را بدانیم، میتوانیم به آسانی تراست را با استفاده از اطلاعات عملکرد نازل و معادله ی تراست محاسبه کنیم. بطور ساده EPR، حاصل نسبت فشار میان کل اجزاء موتور و ETR، حاصل نسبت دمای میان کل اجزاء موتور میباشد.

نسبت فشار موتور = نسبت فشار کمپرسور × نسبت فشار محفظه احتراق × نسبت فشار توربین × نسبت فشار نازل

نسبت دمای موتور = نسبت دمای کمپرسور × نسبت دمای محفظه احتراق × نسبت دمای توربین × نسبت دمای نازل

ما میتوانیم در طراحی یک موتور معین، نسبت فشار و دمای هر جزء را همانطوریکه در بخش ترمودینامیک اجزاء در مقاله ی فنی محاسبات مبتدی 1 گفته شد، تعیین کنیم.

پاسخ به سوالات

jet — Tue, 20 Mar 2007 19:18:18 GMT

پاسخ به سوالات شما

عید است و آخر گل و یاران در انتظار
ساقی به روی شاه ببین ماه و می بیار
دل برگرفته بودم از ایام گل ولی
کاری بکرد همت پاکان روزه دار

سوال پرسیده شده (حمید): بیرینگ همان بلبیرینگ مغناطیسی است؟
پاسخ : بیرینگ در اصطلاح فنی و مهندسی به سیستمی که قطعات گردان سوار بر آن است و وظیفه ی پوشش و نگهداری وزن قطعات گردان را عهده دار است، میگویند و باید روغن کاری شوند. بلبیرینگها و رولبیرینگها نوعی بیرینگ هستند که در آنها واسطه، ساچمه و استوانه های تو پر هستند. بیرینگ مغناطیسی هم نوعی بیرینگ است که در آن قطعات گردان بر خلاف بلبیرینگ و رولبیرینگ هیچگونه تماسی با خود بیرینگ ندارند و شفت یا محور بر روی هوا (معلق) میچرخد. این نوع بیرینگ نوع پیشرفته ای است که اصطکاک در آن صفر است و نیازی هم به روغنکاری ندارد و برای سیستم های حرارتی گزینه ی خوبی است. البته سوالهایی نیز در مورد قیمت و توربوشارژر پرسیده بودید که فعلا به آنها جواب نمیدهم.

سوال پرسیده شده : آیا امکان تحصیل در رشته ی هواوفضا، برای خانم ها وجود دارد؟
پاسخ : این سوالی بود که خیلی از خانم ها پرسیده بودند و ما هم در جواب گفتیم که امکان تحصیل در این رشته بطور حتم برای خانم ها وجود دارد.

سوال پرسیده شده (ایمان): آیا می توان از یک موتور dcجانسن که تا حدود 24 ولت را تحمل می کند و وزنی حدود 100 گرم دارد برای هواپیمای مدل(منظورم همان گلایدر موتوردار است)استفاده کرد؟
و همچنین سوالی دیگر که آیا تا به حال از موتور جت به عنوان موتور اصلی هلکوپتر استفاده شده است؟
پاسخ : امکان استفاده از چنین موتوری به هواپیمای شما وابسته است و معمولا برای هواپیما یک موتور انتخاب میکنند نه برای یک موتور، یک هواپیما. ولی به هر حال شما میتوانید با مطالعات آماری در این زمینه ابعاد کلی یک هواپیمای مناسب را پیدا کنید. البته ابتدا باید میزان تراست تولیدی موتورتان را با یک ملخ خوب و مناسب اندازه گیره کنید (با یک ترازوی دقیق).
در ضمن امروزه در بیشتر بالگردهای متوسط و بزرگ (بخصوص نظامی) از موتورهای توربین گازی به عنوان موتور اصلی استفاده میشود.

سوال پرسیده شده (آرش): درباره ی فرق بین RPV و UAV توضیح بدید .
پاسخ : یک RPV هواپیمای بدون سرنشینی است که تنها با استفاده از رادیو کنترل و امواج رادیویی کنترل و هدایت میشود و یک UAV، هواپیمای کوچک بدون سرنشینی است که میتواند با کنترل از راه دور از طریق سامانه ی GPS و کنترل رایانه ای با ماهواره، هدایت و خلبانی شود یا بطور خودکار از طریق یک طرح پرواز از پیش برنامه ریزی شده یا با سیستمهای بسیار پیشرفته ی حرکتی خودکار، پرواز کند. میتوان گفت UAV ها نوع تکامل یافته ی RPV ها هستند و دارای کاربرد های بسیار بیشتر و قدرت و عملکرد بسیار بالاتری نسبت به RPV ها هستند.

سوال پرسیده شده (مجید جباری): می خواستم ببینم شما برای محاسبات از کدام کتاب ها استفاده می کنید؟
برای محاسبات اصلی و ریز طراحی هواپیما از یک مجموعه ی 7 جلدی مرجع نوشته ی پروفسور جان روسکام استفاده میکنم و برای محاسبات طراحی موتور از کتاب دکتر جک متینگلی استفاده میکنم که بیشتر طراحی ترمودینامیکی را مورد بررسی قرار داده است. البته با در نظر گرفتن مراحل طراحی از کتابهای دیگری نیز استفاده میکنم که شامل کتب آیرودینامیک، طراحی مکانیکی و سازه ها میشود.

آقا احسان هم نظرات زیادی دادند، ضمن تشکر در جواب به اینکه چرا از عبارت هواوفضا به جای هوافضا استفاده میکنم باید عرض کنم که این شاخه از علم در زبان فارسی و در کاربرد های مکتوبی که داشته بصورت "هواوفضا" بکار برده شده و به همین دلیل ما هم از همین شکل استفاده کردیم گرچه در لفظ هوافضاست.
در مورد این هم که گفتید 90% طراحی هایی که توسط جوانان (ایرانی) انجام میشود به مرحله ی اجرا نمیرسد یا بعد از اجرا شدن تفاوت زیادی با خود طرح دارد، موافقم. متاسفانه بسیار شاهد این مسئله بودم و از نظر من این مشکلات چند ریشه دارند که یکی از آنها ناقص و کلی نبودن طراحی است. طراحی باید شامل تمام مراحل کار از جمله هزینه و مرحله ی اجرا و رفع مشکلات اجرا با تدوین الگوریتم صحیح و جامعی برای طراحی باشد. بطور مثال در طراحی یک موتور توربین گازی باید مراحل زیادی را طی کرد که از این مراحل میتوان به : احتیاجات و اختصاص ها => طراحی ترمودینامیکی => طراحی آیرودینامیکی => طراحی مکانیکی => ساخت نمونه ی اولیه و آزمایش => بازگشت به مرحله ی 2 در صورت مغایرت یا نقص و الی آخر، که اگر از یک مرحله ی کوچک چشم پوشی کنیم کل پروژه منتج به شکست میشود. البته من تعدادی پروژه داشته ام ولی هرگز در مورد آنها مطلبی انتشار نکردم و تا آنها را تمام نکنم نیز انتشار نخواهم کرد.
در مورد خنک کاری محفظه ی احتراق و سایر قسمت ها هم حتما نوشته هایی خواهم داشت.
باز هم تشکر میکنم جهت نظراتی که دادید.

سوال پرسیده شده (داود): از شما می خواهم منابع مفید برای طراحی وساخت یک پهپاد را معرفی کنید، مخصوصا در زمینه آیرودینامیک وطراحی بدنه؛
کتابهای بسیاری برای طراحی وجود دارند و شما باید بسته به میزان علم خودتان، کتب مناسب را مطالعه کنید.
برای سطوح پایین و متوسط، کتاب طراحی هواپیما نوشته ی مهندس محمد هاشم صدرایی مناسب بنظر میرسد ولی این کتاب کلی و جامع نیست. برای سطوح متوسط به بالا کتب زیادی وجود دارد ولی از کتابهایی که در ایران قابل تهیه هستند میتوان به موارد زیر اشاره کرد :
Design and Development of Aircraft Systems
Mechanics of Aircraft Structures 2e
Stability and Control of Aircraft Systems
Aircraft Control and Simulation 2e
Design of Aircraft

سوال پرسیده شده (ایمان): من نقشه موتور پالس جت را مطالعه کردم ولی تا جزئیات آن را با توضیحات واضح خودتان بیان نکنید فکر نمی کنم چیزی از آن بفهمم؛
همانطور که گفته شد مطالب مربوط به طراحی و ساخت پالس جت تا کنون ناقص است و در آینده نزدیک تکمیل خواهد شد ولی چنانچه سوالی راجع به جزئیات داشته باشید میتوانید بپرسید.

گزارش مسابقات شریف

jet — Sun, 21 Jan 2007 08:25:18 GMT

مروری بر اولین دوره مسابقات طراحی و ساخت هواپیمای بدون سرنشین

گزارش از : مهندس سعید شادروانان

هر جا که امکان بکارگیری نیروی انسانی بدلایل مختلف وجود نداشته باشد و یا مقرون به صرفه نباشد، وسایل هدایت پذیر زمینی، دریایی و هوایی می‌توانند جایگزین شوند و با پیشرفت علم و تکنولوژی هر روز عملیات پیچیده‌تری را انجام دهند. به چند نمونه از کاربردهای پرنده‌های هدایت‌پذیر از دور (پهپاد) توجه کنید: شناسایی (عکسبرداری، ارسال تصویر), گشت, فریب, عملیات انتحاری و رزمی, هدف پدافند, هدف‌یابی, مرزبانی, رله مخابراتی, دیده‌بانی و هدایت آتش توپخانه, کشف مین, جنگنده‌های تاکتیکی, ارزیابی خسارت منطقه نبرد, کنترل ترافیک, سمپاشی, ورزشی و تفریحی, کشف و ارزیابی منابع و معادن, مطالعات زمین شناسی و ... .
پهپادها با توجه به مأموریتی که برای آنها در نظر گرفته می‌شود، از شکل و ترکیبی خاص با محموله ویژه‌ای برخوردار هستند. البته این تنوع شکل و اندازه، به میزان تنوع مأموریت نمی‌باشد و معمولاً چند نوع از این پرنده ها، به صورت بال ثابت یا بالگردان با موتور پیستونی یا جت ساخته می شوند و مأموریت‌های مختلف، با تغییر محموله، به اجرا در می‌آید.

اهداف و ساختار مسابقه :
پژوهشکده شهید رضایی وابسته به دانشگاه صنعتی شریف با همکاری اساتید دانشکده هوافضا، به منظور گسترش علوم وابسته به طراحی و ساخت وسایل پرنده، برای اولین بار یک دوره از مسابقات طراحی و ساخت هواپیمای بدون سرنشین, را برگزار کرد. هدف از این مسابقه، کشف استعداد های خلاق دانشجویان و گسترش و توسعه فرایند ارتباط با صنایع هوایی کشور بیان گردیده است.
مسابقه طراحی و ساخت هواپیمای بدون سرنشین یک مسابقه ملی و منطقه ای است, مشابه مسابقات علمی و تکنولوژیک رایج در دنیا همانند X-PRIZE و Formula-1 , که در نظر است با حمایت های مسئولین، همه ساله برگزارگردد. هدف از این مسابقه تحریک جامعه علمی و مهندسی دانشجویی کشور در خلق و یا به کارگیری صحیح زمینه های زیر است:
1. شکل و ساختارهای وسایل پرنده؛
2. بکارگیری مواد و روش های ساخت؛
3. بکارگیری موتورهای کوچک؛
4. پیاده سازی و یا ابداع روش های هدایت؛
5. پیاده سازی سیستم های کنترل.
این مسابقه هرساله و در سه مرحله برگزار می‌گردد که در هر مرحله شرکت کنندگان از دیدگاه های فوق و از نظر قدرت پیاده سازی و بکارگیری سیستم های شناخته شده و یا ابداعات جدید مورد ارزیابی قرار می‌گیرند. به لحاظ طبیعت اجرایی مسابقه، کلیه موارد فوق منحصراً در زمینه هواپیماهای کوچک خواهد بود.
کلیه تیم های شرکت کننده باید مرحله‌ی یک مسابقه را که مربوط به طراحی مفهومی (Conceptual Design) است به انجام برسانند. در انتهای زمان مقرر شده برای این مرحله، تیم‌هایی که مایل به ادامه شرکت در مسابقه نباشند، می توانند از مسابقه خارج شوند. زمان هر تیم برای تکمیل مرحله 1 مسابقه، تا پایان اردیبهشت 1385 بوده است. کلیه تیم‌های شرکت‌کننده در مرحله 1 صرف نظر از مقامی که در مرحله‌ی مذکور کسب می‌نمایند، می‌توانند مسابقه را در مرحله 2 ادامه دهند. این مرحله مربوط است به ساخت نمونه‌ی غیرپروازی (Non-flying Prototype), که توانایی ساخت و دقت در جزییات طرح و تطابق آن‌را با نقشه‌های مرحله‌ی طراحی مفهومی مدنظر دارد. زمان هر تیم برای تکمیل مرحله 2 مسابقه 90 روز بود. کلیه تیم‌های شرکت کننده در مرحله 2 صرف نظر از مقامی که در مرحله مزبور کسب نمودند، میتوانند مسابقه را در مرحله 3 ادامه دهند. این مرحله مربوط است به مرحله ساخت نمونه پروازی Flying Prototype و علاوه بر توانایی ساخت نمونه اصلی و دقت در جزییات توانایی‌های عملیات در شرایط واقعی را مد نظر دارد. زمان هر تیم برای تکمیل مرحله 3 مسابقه 120 روز است.

نتایج مراحل اول و دوم مسابقه :
در دو مرحله قبل, تیم‌های شهبال 1 از دانشگاه صنعتی شریف, تیم پرستو از دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات, تیم آزاد از انجمن علمی هوافضای دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات, تیم آریا از دانشگاه صنعتی اصفهان, تیم زنیت از دانشگاه امیرکبیر و تیم شهبال با همکاری صنعت قدس حائز رتبه‌های برتر شدند.

هواپیمای آریا-دانشگاه صنعتی اصفهان هواپیمای پرستو-دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات

هواپیمای آزاد-انجمن علمی هوافضا هواپیمای زنیت-دانشگاه امیرکبیر

هواپیمای شهبال ۱-با همکاری صنعت هوایی قدس تیم شهبال-دانشگاه صنعتی شریف

برگزاری اولین دوره مسابقات, از منظر موتور :
انتخاب, خرید, نصب و جایگذاری موتور در هواپیماهای بدون سرنشین از جمله مواردی است که نیازمند صرف زمان, هزینه و دقت بالایی از جانب طراحان و سازندگان هواپیما است. در اولین دوره مسابقات پرواز هواپیمای بدون سرنشین, نوع موتور, از سوی کمیته برگزاری, موتور پیستونی با سوخت شیمیایی و یا الکتریکی انتخاب شده است. تقریباً تمامی موتورهای مورد نظر تیم‌های شرکت‌کننده از نوع پیستونی دو سیلندر با سوخت بنزین, الکل و یا سوخت‌های ترکیبی است. این موتورها به کمک ملخ مناسب خود, وظیفه راندن هواپیما به جلو را برعهده دارند. در تصویر زیر نمونه‌ای از این موتورها نمایان است :

تحلیل کارآیی این موتورها مشابه موتورهای احتراق داخلی می‌باشد. موتور هواپیماهای بدون‌سرنشین به دلیل ابعاد هندسی کوچک, معمولاً نیاز به ماشینکاری‌های پیشرفته و دقیق داشته و این امر موجب شده تا سازندگان این وسایل معدود باشند.
در نمایشگاهی که در روزهای 25 و 26 مهرماه سال جاری در دانشگاه صنعتی شریف دایر شد, در کنار نمونه‌های غیرپروازی تیم‌های شرکت کننده در مسابقه, حضور سایر شرکت‌ها و مراکز هوافضایی باعث جذاب‌تر شدن محیط نمایشگاه شده بود. در میان این مراکز, انجمن هوافضای ایران, مجموعه هواپیماسازان آماتور ایران, شرکت پرآور پارس, تهران هابی, انجمن کامپوزیت ایران, محصولات صنایع هوایی قدس, مجله پرواز و انجمن علمی هوافضای دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات حضور فعال داشتند. شایان به ذکر است که انجمن علمی هوافضای دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات, علاوه بر شرکت در این دوره از مسابقات و کسب مقام چهارمی در آن, با ارائه بورشورهایی به معرفی انجمن علمی هوافضا و محورهای فعالیت آن و هواپیمای "آزاد" پرداخت. حضور اعضای فعال این انجمن و همکاران مجله موتور و به نمایش گذاشتن سری کامل مجله موتور در این غرفه, از جمله نکات مورد توجه نمایشگاه بود.
مجموعه هواپیماسازان آماتور ایران به مدیریت آقای نیک‌رو رضایی با ارائه خدمات هوایی و هواپیماسازی متنوع, از جمله مراکزی بود که بیشترین بازدید‌کننده را داشت. از دلایل این امر, به نمایش گذاشتن نمونه‌هایی از موتور میکروتوربوجت و پالس‌جت و ارائه توضیحات کافی در مورد آنها بود. در تصاویر زیر غرفه مربوط به این مجموعه نمایان است :

آقای رضایی درحال پاسخ به سوالات بازدید کنندگان نمای برش خورده از موتور مایکروجت نمایشگاه

به منظور شناساندن استعداد و توانمندی های دانشجویان مهندسی هوافضای دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات به سایر مراکز صنعتی و دانشگاهی و همچنین ورود به مهمترین عرصه رقابت طراحی و ساخت هواپیمای بدون سرنشین در ایران, اعضای انجمن علمی هوافضا با همکاری دانشجویان, فارغ التحصیلان, اساتید و خلبانان با تجربه تصمیم به شرکت در این مسابقات گرفت. از جمله نکات قابل توجه هواپیمای آزاد, تحلیل و طراحی سازه‌ای و سازه‌دار بودن این هواپیما, دقت بسیار بالای اجزای کامپوزیتی (بدنه, دم, سطوح کنترل و ...), صد در صد دست‌ساز بودن, اجرای دقت تلرانس‌های نقشه‌های ساخت, تحلیل‌های نرم‌افزاری (انسیس, کتیا, فلوئنت و ...), تهیه قالب‌های ساخت, قابلیت مونتاژ بسیار ساده و حمل آسان, هزینه ساخت متوسط و ... می‌باشد. تصاویر زیر گویای فعالیت‌های این انجمن و ارتباط آنان با ماهنامه فنی و علمی موتور می‌باشد :

تعدادی از طراحان و سازندگان هواپیمای آزاد نمایش مجله ی علمی و فنی موتور در کنار هواپیما

بازدید مقامات مسئول از غرفه ی انجمن علمی هوافضا

بازدید استید دانشگاه از غرفه ی انجمن علمی هوافضا