دفاع هوافضایی

چکیده تخمین دقیق وضعیت و سمت پهپاد‌ها، به‌عنوان یکی از چالش‌های اصلی در سیستم‌های ناوبری خودکار، نقش حیاتی در کنترل و هدایت این وسایل ایفا می‌کند. در این مقاله، برای تخمین وضعیت پهپاد‌ها از فیلتر ذره‌ای مبتنی بر کواترنیون، یک روش نمونه‌برداری خاص و فیلتر کالمن بی‌اثر استفاده شده است. این روش‌ها با تلفیق داده‌های سنسورهای اینرسی و به‌کارگیری فیلترینگ، دقت تخمین زوایای غلت، فراز و سمت را به طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهند. نوآوری این مقاله در مقایسه جامع عملکرد فیلتر ذره‌ای و فیلتر کالمن بی‌اثر در دو سناریوی مختلف، شامل داده‌های شبیه‌سازی‌شده و داده‌های واقعی است که از یک سیستم مرجع وضعیت و سمت خاص جمع‌آوری شده‌اند. نتایج نشان می‌دهند که فیلتر ذره‌ای در تخمین زوایای غلت و سمت بهبودی بیش از ۹۹٫۹۹٪ در داده‌های شبیه‌سازی‌شده و بیش از ۸۸٫۴۸٪ در داده‌های واقعی نشان داده است. همچنین، تحلیل معیارهای واریانس و انحراف استاندارد خطا تأیید می‌کند که فیلتر ذره‌ای در کاهش پراکندگی خطاها موفق‌تر عمل کرده است، به‌طوری‌که برای زاویه سمت، واریانس خطا در فیلتر ذره‌ای حدود ۱۰۰ برابر کمتر از فیلتر کالمن بی‌اثر بوده است. از سوی دیگر، فیلتر کالمن بی‌اثر در تخمین زاویه فراز عملکردی کمی بهتر از فیلتر ذره‌ای نشان داده است. این یافته‌ها حاکی از آن است که ترکیب این دو فیلتر می‌تواند به‌عنوان یک راه‌حل کارآمد در سیستم‌های ناوبری دقیق پهپادها مورد استفاده قرار گیرد. روش بازنمونه‌گیری به کار گرفته شده در فیلتر ذره‌ای نیز دقت تخمین زوایای غلت و سمت را به طور چشمگیری افزایش داده است.

چکیده امنیت و بقاپذیری سازه‌های دفاعی در برابر بارهای دینامیکی شدید مانند موج انفجار و ضربه، یک اولویت اساسی در طراحی‌های نوین است. پانل‌های ساندویچی به دلیل نسبت استثنایی استحکام به وزن و ظرفیت بالای جذب انرژی، به عنوان یکی از گزینه‌های اصلی در این حوزه مطرح هستند. این پژوهش به بررسی و مقایسه تأثیر دو نوع هسته پرکاربرد، یعنی هسته متخلخل و هسته ویسکوالاستیک بر فرکانس‌های طبیعی سازه (تیر) ساندویچی می‌پردازد. هدف اصلی این مطالعه، ارزیابی پتانسیل این هسته‌ها در افزایش استحکام و ایمنی سازه‌های دفاعی از طریق تحلیل رفتار ارتعاشی آن‌ها است. پژوهش حاضر از مدل‌سازی ‌تحلیلی برای انجام تحلیل و بررسی فرکانس‌های طبیعی استفاده می‌کند، بطوریکه با استفاده از تئوری سه لایه تیر ساندویچی و به کمک اصل همیلتون معادلات حاکم بر سیستم بدست می‌آیند. معادلات به‌دست آمده به صورت معادلات دیفرانسیل پیچیده با مشتقات جزئی می‌باشند که برای حل این معادلات تعادل، از روش‌ نیمه‌تحلیلی ناویر در حوزه‌ی مکان استفاده شده است. به ﻣﻨﻈﻮر ﺑﺮرﺳﻲ ﺻﺤﺖ و دﻗﺖ ﻧﺘﺎﻳﺞ به‌دست آمده، ﻣﻘﺎﻳﺴﻪای ﺑﺎ ﺟﻮاب‌های ﻣﻮﺟﻮد ﺑﺮای ﺣﺎﻻت ﺧﺎص ارائه گردیده است. در انتها تاثیر پارامترهای مختلف همچون درصد حجمی نانو لوله کربنی، ضریب تخلخل، الگوی توزیع تخلخل، نسبت پارامترهای هندسی و ابعادی بر روی فرکانس‌های طبیعی سازه ساندویچی با هسته متخلخل و ویسکوالاستیک و رویه‌های نانوکامپوزیتی بررسی شده است. از جمله نتایج مهم حاصل از این تحقیق این است که در بیشتر مواقع، هسته ویسکوالاستیک دارای فرکانس طبیعی و استحکام بیشتری نسبت به هسته متخلخل می‌باشد.

چکیده این پژوهش به تحلیل و بررسی عملکرد حرارتی سیستم خنک‌کننده یک پمپ موتور محصور می‌پردازد. با توجه به محدودیت‌های دمایی تعیین ‌شده در استاندارد IEC برای عایق سیم‌پیچ، که تجاوز از آن موجب تخریب عایق و اختلال در عملکرد موتور می‌شود، نقش حیاتی سیستم خنک‌کننده بیش از پیش آشکار می‌گردد. در این میان، واترجکت به عنوان جزء اصلی سیستم خنک‌کننده، دو عملکرد اساسی بر عهده دارد: خنک‌کاری پوسته موتور و خنک‌سازی جریان سیال عبوری از داخل موتور. به منظور کاهش پیچیدگی محاسبات، پوسته موتور با در نظر گرفتن شرایط مرزی حرارتی مناسب مدل‌سازی شده و اثر واترجکت در دبی‌های kg/s5/0 و 3/0 و 1/0 و جریان کویل در دبی‌های kg/s 15/0 و 1/0 و 05/0با قطرهای مختلف مورد تحلیل قرار گرفته است. حرارت تولیدشده در اجزای مختلف موتور به صورت شار حرارتی بر سطح داخلی پوسته اعمال گردیده است. نتایج تحقیق نشان می‌دهد که با افزایش دبی واترجکت، مقادیر دمای پوسته و دمای سیال خروجی کویل روند کاهشی مشخصی دارند. در مقابل، افزایش دبی کویل موجب افزایش دمای خروجی کویل می‌شود. همچنین استفاده از مخلوط آب و ضدیخ در مقایسه با آب خالص، منجر به افزایش دمای پوسته می‌گردد. کمترین دمای پوسته در شرایط دبی کویل kg/s 05/0 و دبی واترجکت kg/s5/0 حاصل شده است. از جنبه هیدرودینامیکی، مقادیر افت فشار با افزایش دبی واترجکت، روند صعودی نشان می‌دهد.

چکیده مقدمه: در کار حاضر، شبیه‌سازی الگوی پراش پرتو ایکس (XRD) مربوط به نقاط کوانتومی ZnSe با استفاده از یک کد محاسباتی توسعه یافته انجام می‌شود. ZnSe یک نیم‌رسانای مهم دارای فاز بلوری پایدار با ساختار مکعبی مرکز ‌وجهی و ثابت شبکه 5.6676 آنگستروم است که در حوزه‌های اپتوالکترونیک، آشکارسازهای فروسرخ و فناوری‌های هوا فضایی نیز کاربردهای فراوانی دارد.
روش: در این کار پژوهشی، الگوی پراش پرتو ایکس برای دو حالت کُپه‌ای و نانومقیاس ZnSe شبیه‌سازی می‌گردد.
یافته ­ها: از نتایج چنین برمی‌آید که در حالت کپه‌‌ای قله‌ها‌ی پراش کاملاً تیز و باریک هستند که با جدول‌ها‌ و کارت‌ها‌ی استاندارد همخوانی دارد. با این حال، در ابعاد نانو قله‌ها‌ پهن‌تر شده و شدت آنها نیز کم و زیاد می‌شود که نشان دهنده کاهش اندازه بلورک و افزایش نقص‌ها‌ی ساختاری است. مقایسه‌‌ای بین شبیه‌سازی و نیز نتایج تجربی انجام می‌شود که از تطابق بین XRD تجربی و شبیه‌سازی از بابت تعداد قله‌ها، مکان آنها، نسبت شدت‌ها و پهنای قله‌ها نشانگر یک مطابقت خوب می‌باشد.
نتیجه­ گیری: پژوهش پیش‌رو مؤید این مطلب است که شبیه‌سازی XRD ابزار قدرتمند و کارآمدی برای تحلیل ساختاری نانو مواد است که می‌تواند اثرات اندازه و نقص را بر الگوهای پراش به دقت بازتولید کند. لذا برنامه‌ی توسعه‌یافته قادر است در تحلیل و طراحی نانو ساختارهای نیم‌رسانای ZnSe و ترکیبات دیگر کاربرد مهمی داشته باشد.

چکیده عملکرد موتورهای هواپیمای تنفس طبیعی با افزایش ارتفاع به دلیل کاهش فشار و چگالی هوا به طور قابل توجهی افت می‌کند که بر توان، گشتاور، فشار درون سیلندر و دمای احتراق تأثیر می‌گذارد. این مطالعه یک تحلیل تطبیقی از نسخه‌های کاربراتوری (Rotax 912 ULS) و انژکتور سوخت (Rotax 912iS) موتور روتکس ۹۱۲ را با استفاده از شبیه‌سازی‌های GT-SUITE در ارتفاعات تا ۹,۱۵۰ متر ارائه می‌دهد. نتایج نشان می‌دهد که موتور کاربراتوری به دلیل ترکیب ثابت سوخت و هوا، در ارتفاعات بالا تا ۸۰٪ کاهش توان را تجربه می‌کند، در حالی که موتور انژکتور سوخت با تنظیم پویا و لحظه‌ای میزان سوخت، عملکرد پایدارتری را حفظ می‌کند. همچنین سیستم انژکتور سوخت (EFI) فشار درون سیلندر و پایداری احتراق را در شرایط کمبود اکسیژن بهتر حفظ می‌کند. اگرچه انژکتور سوخت کاهش عملکرد را مؤثرتر از کاربراتور کاهش می‌دهد، هر دو پیکربندی در ارتفاعات بالا افت قابل توجهی را نشان می‌دهند که محدودیت‌های ذاتی موتورهای تنفس طبیعی را برجسته می‌کند. این یافته‌ها بر اهمیت روش‌های پیشرفته جبران ارتفاع - مانند توربوشارژر یا نقشه‌برداری بهینه انژکتور سوخت (EFI) - برای افزایش قابلیت اطمینان و کارایی در عملیات پروازی در ارتفاعات بالا تأکید می‌کند.

چکیده مقدمه: ساختارهای سلولی زیست ‌الهام‌گرفته و هندسه‌های آگزتیک به دلیل قابلیت بالای جذب انرژی و ویژگی‌های مطلوب تغییر شکل، توجه بسیاری را به خود جلب کرده‌اند. با وجود مطالعات متعدد درباره ساختارهای آگزتیک، زیست‌ الهام و پرشده با فوم، تأثیر همزمان آرایش شعاعی الهام‌گرفته از گل آفتابگردان، هندسه ری ‌اینترانت و پرشدگی فومی بر رفتار مکانیکی و عملکرد جذب انرژی این ساختارها تاکنون به‌ طور جامع بررسی نشده است.
روش: در این پژوهش، رفتار مکانیکی ساختارهای مشبک زیست ‌الهام‌گرفته تحت بارگذاری فشاری شبه ‌استاتیک به‌ صورت تجربی بررسی شدند. هندسه‌های مورد مطالعه شامل ساختار لانه‌زنبوری متداول، ساختار الهام‌گرفته از گل آفتابگردان و ساختار هیبریدی گل آفتابگردان-ری‌اینترنت بودند. نمونه‌ها با استفاده از فناوری چاپ سه‌ بعدی و از جنس پلی‌لاکتیک اسید (PLA) ساخته شدند و در دو حالت توخالی و پرشده با فوم پلی‌اورتان مورد آزمون قرار گرفتند.
یافته ­ها: نتایج نشان داد که هندسه سلولی نقش مهمی در مکانیزم کمانش، پایداری تغییر شکل و ظرفیت جذب انرژی دارد. ساختار ترکیبی گل آفتابگردان-ری‌اینترنت به دلیل رفتار آگزتیک و آرایش شعاعی-مارپیچی خود، نسبت به ساختار لانه‌زنبوری متداول، توزیع تنش یکنواخت‌تر و فروریزش تدریجی‌تری را ایجاد کرد. همچنین، افزودن فوم پلی‌اورتان موجب افزایش سفتی اولیه، تأخیر در شروع کمانش و بهبود رفتار فروریزش تدریجی شد. نتایج تجربی نشان داد که ساختار پیشنهادی در مقایسه با لانه‌زنبوری متداول، افزایش ۱۱۲ درصدی جذب انرژی، بهبود ۶ درصدی جذب انرژی ویژه و افزایش ۳ درصدی بازده نیروی لهیدگی را فراهم می‌کند.
نتیجه ­گیری: تلفیق هندسه الهام‌گرفته از گل آفتابگردان، پیکربندی آگزتیک و پرشدگی با فوم پلی‌اورتان، موجب بهبود چشمگیر عملکرد جذب انرژی و پایداری تغییر شکل سازه‌های سلولی می‌شود. این ساختار می‌تواند به ‌عنوان گزینه‌ای مناسب برای کاربرد در جاذب‌های انرژی صنایع هوافضا، خودروسازی و پنل‌های ساندویچی مورد استفاده قرار گیرد.

چکیده مقدمه: تاکسی‌های هوایی به‌عنوان یکی از راهکارهای نوین حمل‌ونقل هوایی شهری، به دلیل قابلیت کاهش زمان سفر و افزایش بهره‌وری سامانه‌های حمل‌ونقل، مورد توجه گسترده قرار گرفته‌اند. با این حال، دستیابی به تعادل بهینه میان وزن هواپیما، عملکرد آیرودینامیکی، مصرف سوخت و الزامات مأموریتی در مرحله طراحی مفهومی، همچنان یک چالش اساسی محسوب می‌شود. ازاین‌رو، بهره‌گیری از روش‌های هوشمند در کنار رویکردهای متداول طراحی هواپیما از اهمیت بالایی برخوردار است.
روش‌ها : این پژوهش به طراحی بهینه یک تاکسی هوایی ۱۸ نفره با تلفیق روش‌های کلاسیک طراحی هواپیما و چارچوب یادگیری تقویتی مبتنی بر Q-learning پرداخته است. در گام نخست، پارامترهای پایه شامل بیشینه وزن برخاست، وزن خالی، مصرف سوخت و مساحت بال با استفاده از روابط طراحی مفهومی کلاسیک برآورد شدند. سپس یک محیط شبیه‌سازی توسعه داده شد که در آن فضای حالت با نسبت‌های بی‌بعد کلیدی شامل نسبت تراست، نسبت مساحت بال، نسبت وزن سوخت و نسبت وزن خالی به بیشینه وزن تعریف شد و فضای عمل شامل تغییرات کران‌دار در مساحت بال، ضریب منظری و نسبت تراست به وزن بود. عامل یادگیرنده با استفاده از سیاست ε-greedy طی ۲۰۰۰ اپیزود و حداکثر ۴۰ گام طراحی در هر اپیزود، تحت یک سناریوی مأموریتی ثابت شامل ارتفاع کروز، سرعت کروز هدف، برد طراحی و قیود طول باند آموزش داده شد.
یافته‌ها: نتایج بهینه‌سازی نشان داد که مساحت بال ۳.۸٪ کاهش و ضریب منظری ۲.۱٪ افزایش یافته است. همچنین، مساحت دم افقی و دم عمودی به‌ترتیب ۲.۹٪ و ۳.۲٪ کاهش یافتند. این اصلاحات هندسی منجر به کاهش وزن خالی به میزان ۴.۱٪ و کاهش مصرف سوخت به میزان ۵٪ شد. علاوه بر این، بهبودهای قابل‌توجهی در ویژگی‌های آیرودینامیکی و عملکردی مشاهده شد؛ به‌طوری‌که نسبت برا به پسا ۲۰٪، نرخ اوج‌گیری ۳۳.۳٪ و سرعت کروز ۶.۷٪ افزایش یافتند. در نتیجه، برد پروازی نیز ۱۴.۵٪ افزایش پیدا کرد.
نتیجه‌گیری: یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهد که تلفیق روش‌های کلاسیک طراحی هواپیما با یادگیری تقویتی، رویکردی داده‌محور و کارآمد برای بهبود هم‌زمان وزن، کارایی آیرودینامیکی و عملکرد مأموریتی تاکسی‌های هوایی فراهم می‌کند و می‌تواند به‌عنوان ابزاری مؤثر در طراحی هوشمند هواپیماهای آینده مورد استفاده قرار گیرد.