بهینه سازی مقاوم سرعت فلاتر یک نمونه بال آیروالاستیک با نسبت منظری بالا

طراحی و ساخت بال هواپیما با هندسه و خواص فیزیکی بهینه که دارای پایداری بالایی باشد برای مهندسان از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در مطالعه حاضر با فرض وجود عدم قطعیت در متغیرهای طراحی سیستم، بهینه سازی مقاوم سرعت فلاتر یک نمونه بال تحت اثر خمشپیچش با قید کمینه سازی انحراف استاندارد آن مورد بررسی قرار می گیرد. از این رو ابتدا مدل سازی بر اساس مدل تیر یکسرگیردار اویلربرنولی در شرایط آیرودینامیک شبه پایا، انجام شده و با استفاده از روش مودهای فرضی، معادلات آیروالاستیک گسسته سازی می گردند. پس از اعتبار سنجی نتایج، با حل عددی معادلات حاکم به روش رانج کوتا پاسخ زمانی سیستم و با استفاده از نظریه مقادیر ویژه سرعت فلاتر بال محاسبه می گردند. در بال های با نسبت منظری بالا، افزایش سرعت فلاتر در حضور عدم قطعیت پارامتری حائز اهمیت است. بنابراین در ادامه با انتخاب پارامترهای طراحی همچون سفتی خمشی، سفتی پیچشی و جرم بال به عنوان متغیرهای بهینه سازی، اثر عدم قطعیت بر متغیرهای طراحی اعمال شده و بهینه سازی با استفاده الگوریتم ژنتیک انجام می شود. در ادامه مقادیر متغیرها قبل و بعد از بهینه سازی و همچنین میزان بهبود سرعت فلاتر در بهینه سازی مقاوم و قطعی ارائه می گردند که نهایتاً بر اساس نتایج بهینه سازی، متغیرهای طراحی برای دست یابی به سازه ای با پایداری مناسب از نظر پدیده فلاتر تایید می گردد.

Robust-design-optimization of Flutter velocity of an aeroelastic high-aspect-ratio wing

The design and construction of aircraft wings with optimal geometry and physical properties that are highly stable is of high importance to engineers. In this study, with the assumption of uncertainty in system design variables, a robust optimization of the Flutter velocity aeroelastic wing with highaspectratio under the bendingtorsion effect is examined with the standard deviation minimization. Therefore, the aeroelastic wing are firstly modeled based on the EulerBernoulli cantilever beam model in quasisteady aerodynamic conditions. After validating the results, in the simulation section, by using the 4th RungeKutta numerical solution and the theory of Eigenvalues, the system response time and Flutter velocity are obtained. In the highaspectratio wings, increase the Flutter velocity in the presence of uncertainty in the parameters is important. Therefore, by choosing parameters such as bending and torsional rigidity and mass per unit wing as optimization variables the effect of uncertainty on the design variables and optimized by genetic algorithm. In addition, the values of variables before and after optimization, as well as the rate of improvement of the Flutter velocity are presented in a robust and deterministic optimization. Finally, based on the optimization results, design variables for achieving an appropriate stability structure in terms of the phenomenon Flutter is confirmed.