طراحی و ساخت ریز ایرفویل هوشمند با استفاده از تغییر شکل سطحی و بررسی تجربی خواص آیرو‌دینامیکی

در این مقاله به مسئله سازه‌های تغییر شکل‌پذیر یک ایرفویل متقارن و بررسی نیرو‌های آیرو‌دینامیکی درون تونل‌باد در ابعاد مینیاتوری بصورت تجربی پرداخته شده است. مساله مورد بررسی در این مقاله بررسی اثر تغییر شکل سطحی در یک ریز‌ایرفویل می‌باشد. به‌منظور صحت‌سنجی تونل، یک صفحه تخت در محفظه آزمون تونل‌باد مینیاتوری مورد بررسی قرار گرفت و نتایج تجربی با نتایج موجود با خطای کمتر از 10 درصد گزارش شده است. نمونه ایرفویل‌های انتخابی یکی از نمونه ریز‌ایرفویل‌ها ساده (غیر مورفینگ) و نمونه دیگر به صورت هوشمند (مورفینگ) می‌باشد. جنس سازه انتخابی برای هر دو نمونه ریز‌ایرفویل، چوب بالسا بوده و برای پوسته از روکش‌حرارتی استفاده شده است. مرحله اول ریز‌ایرفویل ساده در محفظه آزمون مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت مرحله بعد شامل طراحی، ساخت و نهایتاً ارزیابی ریز‌ایرفویل هوشمند در محفظه آزمون اساس کار بوده است. در طراحی ریز‌ایرفویل هوشمند، سازه به دو بخش قسمت ثابت (بخش ابتدایی سازه ) و قسمت متحرک (بخش انتهایی سازه ) تقسیم میشود که جنس هردو بخش از چوب بالسا بوده و روکش حرارتی به عنوان پوسته انتخاب گردیده است. عملکرد ریز ایرفویل هوشمند از طریق فرمانی میباشد که میکرو کنترلر با توجه به حسگرهای کرنش سنج و فشار سنج به موتور الکتریکی سرو جهت حرکت بخش متحرک صادر میکند. با استفاده از حسگرها و مدارات الکتریکی، امکان تغییر در انحنای ایرفویل به کمک موتور سرو جهت تغییر در میزان برآ بوجود آمده است و میزان برآ را میتوان بر روی مقدار مورد نظر (در این مقاله 16 گرم) ثابت نگه داشت.

design and fabrication of smart small airfoil using surface deformation and experimental study of aerodynamic properties

in this article, the case of deformable structures in order to change the curvature of a symmetrical airfoil in a smart way and also the investigation of the aerodynamic forces inside the wind tunnel in miniature dimensions have been discussed experimentally. the innovation and problem in this article is to investigate the effect of surface deformation in a micro airfoil ina miniature wind tunnel with the ability to measure the total lift and drag force intelligently and the ability to decide on the degree of curvature. in this study, how to measure the amount of available drag and change the shape by the amount of curvature, the ability to keep the drag force constant even in the condition of stalling of a simple airfoil has been investigated. in order to validate the tunnel, a flat plate as well as a simple airfoil has been investigated in the miniature wind tunnel test chamber, and the experimental results are reported with the existing results with an error of less than 10%.the example of selected airfoils is micro airfoils, simple (non-morphing) and another example is smart (morphing). the selected structure material forboth micro airfoil samples is balsa wood and thermal coating is used for the shell. in the smart micro airfoil design, the structure is divided into two parts:the fixed part (the beginning part of the structure) and the moving part (the end part of the structure). the function of the smart micro airfoil is throughthe command that the microcontroller issues to the servo electric motor according to the strain gauge and pressure gauge sensors to move the moving part. by using sensors and electrical circuits, it is possible to change the curvature of the airfoil with the help of a servo motor to change the amount of airfoil, and the amount of airfoil can be kept constant at the desiredvalue (in this article, 16 grams).