بخشی از مقاله
چکیده
به منظور بررسی عملکرد پرنده کروز خاص حین پرواز وفمدل سازي دینامیکی آن می بایست ساختار پرنده کروز یعنی بخش هایی که به روي مسیر پروازي تاثیر گذار هستند اعم از شاخصه هاي مستقیم - زیر مجموعه هاي سیستم نظیر مدل سازي آیرودینامیک زیر مجموعه ، جرم و مرکز جرم ، موتور پروازي ،عملگر ها و سنسور هاي هدایت موجود به روي پرنده - و غیرمستقیم - مدل سازي شرایط محیطی نظیر سرعت و جهت باد ، شرایط جوي نظیر فشار و دما ، موقعیت مکانی پرنده و هدف و شرایط شلیک پرنده ، مدل سازي زمین و دستگاه هاي مختصات - را شناخت . شناسایی کلی مجموعه فوق لزوم طراحی هر چه دقیق تر ساختار دینامیک ذفدرجه آزادي پرنده را میسر خواهد کرد . در این ساختار سنسور هاي موجود وضعیت لحظه اي پرنده را حس کرده و به سیستم هدایت و کنترل ارجاع می دهند . با توجه به وضعیت مطلوب پرنده و وضعیت فعلی مقدار لازم براي تغییر زوایاي سطوح کنترلی محاسبه شده و فرمان لازم به عملگر هاي سطوح کنترلی ارسال شده و مسیر پروازي پرنده معین خواهد شد. در این مقاله سعی بر این است کلیه شاخص ها مدل سازي شده و ارتباط دقیقی بین تمامی اجزا در جهت تعیین مدل دینامیکی پرنده و مسیر پروازي پرنده بدست آید.
کلمات کلیدي: پرنده کروز ، مسیر پروازي ، شبیه سازي شش درجه آزادي، مدل دینامیکی پرندهفف
با در دسترس بودن یک شبیه سازي دقیق از پرنده می توان در مراحل طراحی و تستهاي پروازي، تحلیلهاي دقیقی بدست آورد و در برخی موارد حتی از تستهاي پروازي تکراري و پرهزینه جلوگیري کرد . در این مقاله به شرح برنامه شبیه سازي شش درجه آزادي یک پرنده خاص می پردازیم. این برنامه شامل یک بدنه اصلی و زیربرنامه هاي متعددي است. بطور معمول برنامه اصلی یک برنامه عمومی براي حل معادلات دیفرانسیل است که کاربرديفعمومیف دارد. اما زیربرنامه ها براي هر پرنده باید شخصی سازي شود. مثلاً زیربرنامهفهایی مثل آیرودینامیک، موتور، جرم و مرکز جرم و ... باید براي هر پرنده جداگانه نوشته شود.
گ. بررسی و تحلیل آماري پرنده هاي مشابه
در طراحی موشک و پرندههاي هوشمند تعیین یک Base Lineفاز محصولات موجود در دنیا، که عملکرد آن نزدیک به عملکرد خواسته شده از طرف مشتري است، کاري اجتناب ناپذیر است. مطالعات و محاسبات طراحی آماري، نقطه شروع در فرآیند طراحی سیستمی موشکفها خواهد بود. در صنایع هوافضا به خصوص در صنعت طراحی هواپیما استفاده از تجربیات و نمونهفهاي ساخته شده به صورت یک راه کلاسیک براي طراحی هواپیما تبدیل شده است. بگونهفاي که با استفاده از نمودارفهاي مختلف که پارامترفهاي عملکردي و مشخصات هواپیما را در کلاسفهاي مختلف بیان میفکند، میفتوان بهفراحتی روند طراحی یک نمونه جدید و تخمینفهاي اولیه طراحی را مشخص کرد. بنابراین با توجه به نزدیک بودن روند ماهیت طراحی موشکفها و پرندههاي هوشمند هواپایه با هواپیماها، وجود اطلاعات پرنده-هاي مشابه نیز میفتواند اطلاعات با ارزشی در اختیار طراح قرار دهد. ولی با توجه به ماهیت محرمانه بودن اطلاعات تسلیحات هوشمند هواپایه و دیگر تسلیحات در این زمینه اطلاعات جامع و دستهفبندي شدهفاي با قابلیت اطمینان بالا موجود نیست. بنابراین در قدم اول باید این اطلاعات را با توجه به منابع موجود تا حد امکان دستهفبندي کرد. در این دستهفبندي توجه به کلاس و تکنولوژي ساخت پرنده از اهمیت بالایی برخوردار میفباشد تا بتوان تخمینفهاي مناسبی از این اطلاعات بدست آورد.
با توجه به اینکه موضوع این تحقیق بدست آوردن پیکربندي بهینه براي پرنده هوشمند هواپایه با قطر و وزن کم مورد نظر بوده است اطلاعات محصولات مشابه و با ابعاد کم به صورت کامل جمع آوري شده و همچنین اطلاعات تمامی پرندههاي هواپایه مورد بررسی قرار گرفته است. این اطلاعات که از مرجع معتبر Jane's Air Launched Weaponsف]م[فو سایتهاي شرکتهاي سازنده ]ت ، ذ[فاستخراج شده، شامل کشور سازنده، وزن کل در هنگام رهاسازي، وزن محموله - سرجنگی - طول و قطر حداکثر، حداکثر برد قابل دستیابی و ارتفاع رهاسازي متناظر با برد حداکثر، اسپن بال و دم، احتمال خطاي دایروي - CEP - ، سال ساخت و نوع سیستم هدایت است . لازم به ذکر تسلیحاتی همچون JDAMفو Pavewayفداراي انواع مختلفی با تغییر در کلاس سرجنگی و خرج گود، فیوز، سیستم هدایت و ناوبري، اندازه بالکها و یا حتی اضافه شدن بالها در نمونههاي جدید میباشند که سعی شده است در اطلاعات آماري اگر تفاوت چشمگیري در عملکرد، وزن و یا ابعاد وجود داشته انواع مختلف آورده شود و با توجه به کلاس پرنده هدف سبکترین این انواع به عنوان جامعه آماري انتخاب شده است.
بن تحلیل اطلاعات آماري
در این مرحله سعی بر این است که به کمک تحلیل اطلاعات پرندههاي هوشمند هواپایه موجود، مشخصات اولیهف اي از طرح نهایی براي برآورده شدن نیازمنديفهاي مطرح شده و همچنین محدودههاي پارامترهاي طراحی استخراج شود. اولین نیازمندي در طراحی مفهومیففپرندههاي هوشمند هواپایه برد است. این پارامتر ورودي اصلی براي شروع طراحی یک پرنده است. وزن کل، وزن سرجنگی - بارمحموله - ، قطر و طول، هر یک از این پارامترها میتواند به عنوان ورودي در نظر گرفته شود. در صورتی که یکی از این پارامترها به همراه برد به عنوان ورودي انتخاب شود، دیگر پارامترها به عنوان خروجی خواهند بود ]غ.[براي آنالیز اطلاعات خام چند پارامتر کلیدي تعریف میفشود. این پارامترها نقش تعیین کنندهفاي در تخمین وزن اولیه و هندسه پرنده خواهند داشت. تغییرات این پارامترها از روند قاعدهفمندي پیروي میفکند، بنابراین هر پرندهي هوشمند هواپایه در دست طراحی باید از این روند تبعیت کند.
نمودارهایی بر اساس این پارامترها تنظیم میفشود و در مرحله طراحی مفهومی از این نمودارها براي بدست آوردن مشخصات اولیه پرندهفدر این کلاس استفاده میفشود. همچنین در بهینهسازي از این محدودهها به عنوان قیود و باندهاي پارامترهاي طراحی استفاده شده است.با توجه به تعریف مأموریت یک پرندهي هوشمند هواپایه که رساندن محمولهفاي به نقطهفاي مشخص است پارامتر بیفبعد نسبت وزن بارمحموله به وزن کلی پرندهفبه صورت - WP/WL - فتعریف میفشود . این پارامتر یکی از معیارهایی است که قابلیت پرندهفرا در انجام مأموریت محوله به آن نشان میفدهد. این پارامتر براي تمامیففپرندهفهاي ارائه شده و در شکلمف نشان داده شده است. روند تغییرات مبین این مطلب است که با افزایش برد توانایی پرندهفدر حمل سرجنگی افزایش یافته است. خط میانگین رسم شده براي این مجموعه، تخمین اولیه مناسبی براي نسبت وزن سرجنگی به وزن کل پرندهفدر اختیار میفگذارد.فف
شکل گهوزن سرجنگی به وزن کل پرنده بر حسب برد.
براي تخمین قطر و طول اولیه موشک نمودارهاي دیگري نیاز استچفبراي بدست آوردن هندسه اولیه پرنده، پارامتر حجم ناخالص تعریف میفشودچفحجم ناخالص یا کلی یک پرندهفبه صورت حجم یک استوانهفاي که دربرگیرنده طول و
