طراحی و ساخت بال کامپوزیتی هیبریدی در کشور

سیناپرس: کاوه کلاه گرآذری مخترع «بال کامپوزیتی هیبریدی» در خصوص اختراع خود گفت: اکنون بال سازه های پرنده از جنس فولاد هستند که وزن زیادی دارند، از این رو به فکر ساخت بال هایی افتادم تا وزن و هزینه کمتری نسبت به بال های کنونی باشد. 

 

وی با اشاره به اینکه این بال‌ها از جنس کامپوزیت هستند، اظهار داشت: با استفاده از این سازه کامپوزیتی بال هواپیما وزن کمتری دارد که در عین حال خصوصیات دینامیکی و مکانیکی سازه حفظ می شود.

کلاه گر آذری با اشاره به اینکه در سازه های پرنده، وزن یک عامل بحرانی و تعیین کننده است که به عبارت دیگر می توان گفت جهت دستیابی به کارایی استثنایی نیازمند کاهش وزن سازه ها هستیم، اذعان داشت: این سازه کامپوزیتی نسبت به نمونه های آلومینیومی 25 تا 30 درصد و نسبت به نمونه های فولادی 60 الی 70درصدی تفاوت وزنی دارد و کمتر است.

وی با اشاره به اینکه این سازه ها با وزن کم،  همان استحکام سازه های کامپوزیتی فولادی وآلومینیومی را دارد، عنوان کرد: می توان گفت که این سازه ها حتی استحکام مکانیکی بالاتری نسبت به سایر سازه ها با جنس های مختلف دارد و  برای انواع هواپیمای با سرنشین، بی سرنشین کاربردی است.

این مخترع با بیان اینکه در کامپوزیت ها اتصال بال به بدنه  یک مشکل اساسی است، افزود: سازه کامپوزیتی تلفیقی از پلیمر و فلز است، از این رو مشکل اتصال بدنه به بال برطرف شده، و علاوه بر استحکام بالا ، اتصال خوبی بین این عضو هواپیما برقرار می شود.

وی تاکید داشت: هواپیمایی که بال های آن از جنس سازه کامپوزیتی باشد در شرایط ارتعاش و تنش زیاد وضعیت خود را از لحاظ مکانیکی و دینامیکی حفظ می کند.

مخترع سازه کامپوزیتی با بیان اینکه یکی از مشکلات سازه های کامپوزتی لرزش است که نهایتا موجب شکست قطعه می شود، گفت: مشکل لرزش در این سازه ها برطرف شده است.

به گفته وی، ما در این روش از الیاف پیش آغشته هیبریدی استفاده کردیم که با ترکیب فویل های آلومینیوم هستند و هزینه کمتری نسبت به سایر سازه ها دارد.

وی اظهار داشت: این سازه، نمونه های خارجی دارد که از مشخصه کربن در آن به کاررفته و بسیار گران قیمت هستند، که با استفاده از این سازه های کامپوزیتی هزینه ها کاملا نصف می شود.

کلاه گرآذری افزود: در این طرح با هدف سبک سازی، افزایش سرعت و قابلیت مانوری به ساخت بال کامپوزیتی هیبریدی پرداختیم.

وی در خصوص جزئیات ساخت سازه های کامپوزیتی هیبریدی توضیح داد و گفت: در فازمدل سازی، ابتدا مدل مهندسی بال توسط نرم افزار سالیدورکز200  ترسیم و سپس این مدل با استفاده از نرم افزار انسیس11/0  به مدل  المان محدود تبدیل و شرایط مرزی و بارگذاری مطابق با فیزیک مسئله به منظور تحلیل المان  محدود بر مبنای بارگذاری مطابق با فیزیک مسئله به منظور تحلیل المان محدود بر مبنای بارگذاری و شرایط مرزی احتمالی انجام شده که جهت ساخت بال  از روش شبه وی.آر.تی.ام بهره گرفته شد.

وی افزود: در این سازه از الیاف پیش آغشته شده به رزین ابوکسی دمای بالا (جی11) استفاده شده است.

با استفاده از این سازه کامپوزیتی بال هواپیما وزن کمتری دارد که در عین حال خصوصیات دینامیکی و مکانیکی سازه حفظ می شود.

کلاه گر آذری بیان کرد: جهت جلوگیری از تخریب قطعه در محل اتصالات از تکنیک هیبرید سازی جهت تقویت  بیشتر در این سازه استفاده شده است.

این مخترع خاطرنشان کرد: همچنین به منظور اطمینان از صحت عملکرد بال کامپوزیتی هیبریدی تست بارگذاری استاتیکی انجام شد.

وی با بیان اینکه در تحلیل دینامیک بال از فویل های آلومینیومی در بین لایه های کامپوزیتی استفاده شده است، اظهار داشت:این بال تست بارگذاری را با موفقیت و بدون هیچگونه تغییر شکل پشت سر گذاشته است.

وی یادآورشد: در تست مودال بال کامپوزیتی هیبریدی فرکانس طبیعی بالایی داشت که نشان دهنده لرزش کمتر قطعه تحت شرایط ارتعاش است.

 

این مخترع با اشاره به اهداف ساخت این سازه در ادامه عنوان کرد: این طرح با هدف اینکه وزن بالای بال های  سازه های پرنده کمتر شود، صورت گرفته است.

کلاه گر آذری تصریح کرد: اکنون بال سازه های پرنده از جنس AI Ti Steel  هستند،  که با توجه به دانسیته های پایین تر این سازه های کامپوزیتی در مقایسه با فلزات، همچنین  خواص مکانیکی و دینامیکی مناسب، می تواند بهترین گزینه برای جایگزین سازه های فعلی باشد.

وی در خصوص مزایای این طرح توضیح داد و گفت: کاهش هزینه و افزایش نرخ تولید در سازه بال، مزیت های طرح به شمار می روند. همچنین می توان  به استحکام بالا به همراه انعطاف پذیری بالا همانند فولاد ها ولی با وزن پایین تر این سازه ها اشاره کرد.

کلاه گر آذری اظهار داشت: استفاده از دو تکنیک هیبرید سازی در محل اتصالات که در برطرف کردن اتصال فلز به کامپوزیت تاثیر دارد، استفاده شده است.

این مخترع با اشاره به اینکه افزایش فرکانس، بهبود خواص دینامیک در ساخت این سازه در نظر گرفته شده است، اعلام کرد: در این سازه از فویل های آلومینیوم در بین لایه های کامپوزیت استفاده شده است. 

گفتنی است این اختراع تاییدیه های خود را از بنیاد ملی نخبگان، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، سازمان صنایع هواوفضا، معاونت صنعتی وزارت دفاع گرفته است. این طرح دارای سطح سه بنیاد ملی نخبگان  است و به ثبت رسیده است.

لازم به ذکر است، طراحی بال کامپوزیتی هیبریدی توسط کاوه کلاه گر آذری، و با همکاری حمیدامیدوار، محمد علیشاهی در دانشگاه صنعتی امیرکبیر صورت گرفته است.

No tags for this post.