بررسی تجربی مشخصات هندسی پره‌های مختلف به منظور کنترل گردابه نوک بال

Document Type : Original Article

Authors

1 Aerospace Engineering,; Amirkabir University of Technology

2 Qom School of Engineering, Qom

3 Aerospace Engineering: Amirkabir, University of Technology

Abstract

در این پژوهش بر استفاده از وینگلت‌های پره‌ای به منظور کنترل گردابه نوک بال هواپیما تمرکز شده است. هدف اصلی این تحقیق بررسی مشخصات هندسی مؤثر بر شکل پره‌های به کار رفته به عنوان وینگلت و بررسی تجربی تاثیر آن‌ها بر ضرایب برآ، پسا و کارآیی آیرودینامیکی هواپیما است. 7 پره مختلف با تمرکز بر تغییرات دهانه پره‌ها، تعداد پره‌ها و شکل پره‌ها انتخاب و در تونل باد آزمایش شدند. نیروهای برآ و پسا در آزمایش‌ها با استفاده از یک دستگاه بالانس خارجی سه‌محوره به صورت مستقیم اندازه‌گیری شدند. محل قرارگیری و نصب ‌پره‌ها از سایر مطالعات اتتخاب شده و مشخصات هندسی آن‌ها تحت بررسی قرار گرفته‌اند. بال متناهی با بالواره ناکا 412(1)64، دو پره یکسان با دهانه‌های متفاوت، دو پره یکسان با تعداد پره‌های متفاوت و سه پره با شکل‌های آیرودینامیک مختلف از منظر زوایای نصب و پیچش نمونه‌های آزمایش بودند. کلیه آزمایش‌ها در رینولدز 100 هزار و زوایای حمله منفی 4 درجه تا مثبت 20 درجه انجام پذیرفته است. نتایج حاصله نشان دادند که حضور وینگلت‌های پره‌ای توانسته ضریب برآ را افزایش داده و منتج به کاهش ضریب پسا شوند. پره‌ها با دهانه‌های بزرگتر منجر به افزایش کارایی آیرودینامیکی بال می‌شدند هرچند که ضریب پسا را نیز افزایش می‌دادند در حالی‌که تاثیر تعداد پره‌ها در زوایای حمله مختلف متفاوت بوده است. از نتایج استنباط می‌شود که استفاده از پره‌هایی با آیرودینامیک مطلوب توانسته کارایی آیرودینامیکی را تا بیش از دو برابر افزایش دهد و همچنین واماندگی بال را تا بعد از زاویه‌حمله 20 درجه به تاخیر بیاندازد.

Keywords


Article Title [فارسی]

بررسی تجربی مشخصات هندسی پره‌های مختلف به منظور کنترل گردابه نوک بال

Authors [فارسی]

  • مصطفی کاظمی 1
  • پریسا قانونی 1
  • مهدی شریفی 2
  • محمود مانی 3
1 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر
2 دانشکده مهندسی قم، قم
3 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر
[1]    U. La Roche and H. L. La Roche, "Induced Drag Reduction Using Multiple Winglets, Looking Beyond the Prandtl-Munk Linear Model," in 2nd AIAA Flow Control Conference, 2004, p. 2120.
[2]    D. Bushnell, "Aircraft drag reduction—a review," Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering, vol. 217, no. 1, pp. 1-18, 2003.
[3]    J. D. Anderson Jr, Fundamentals of aerodynamics. Tata McGraw-Hill Education, 2010.
[4]    K. A. Al Sidairi and G. Rameshkumar, "Design of Winglet Device for Aircraft," International Journal of Multidisciplinary Sciences and Engineering, vol. 7, no. 1, 2016.
[5]    M. A. Cancino Queirolo, "Impact of Morphing Winglets on Aircraft Performance," 2018.
[6]    P. Pragati and S. Baskar, "Aerodynamic analysis of blended winglet for low speed aircraft," in Proceedings of the World Congress on Engineering, 2015, vol. 2.
[7]    M. H. Sohn and J. W. Chang, "Visualization and PIV study of wing-tip vortices for three different tip configurations," Aerospace Science and Technology, vol. 16, no. 1, pp. 40-46, 2012.
[8]    P. Paudel, "Aerodynamic aspects in the development of morphing winglet for a regional aircraft," Dept. App. Sci. Aerospace. Eng. Ryerson University, 2013.
[9]    H. S. Helal, E. E. Khalil, O. E. Abdellatif, and G. M. Elhariry, "Aerodynamic Analyses of Aircraft-Blended Winglet Performance," IOSR J. Mech. Civ. Eng. Ver, vol. 13, no. 3, pp. 2320-334, 2016.
[10] J. Halpert, D. Prescott, T. Yechout, and M. Arndt, "Aerodynamic optimization and evaluation of KC-135R winglets, raked wingtips, and a wingspan extension," in 48th AIAA Aerospace Sciences Meeting Including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition, 2010, p. 57.
[11] N. N. Gavrilović, B. P. Rašuo, G. S. Dulikravich, and V. B. Parezanović, "Commercial aircraft performance improvement using winglets," FME Transactions, vol. 43, no. 1, pp. 1-8, 2015.
[12] G. Narayan and B. John, "Effect of winglets induced tip vortex structure on the performance of subsonic wings," Aerospace Science and Technology, vol. 58, pp. 328-340, 2016.
[13] M. A. Azlin, C. M. Taib, S. Kasolang, and F. Muhammad, "CFD analysis of winglets at low subsonic flow," in Proceedings of the World Congress on Engineering, 2011, vol. 1, pp. 6-8.
[14] J. C. Patterson Jr, "Wingtip Vortex Turbine," ed: Google Patents, 1990.