مجله دفاع هوافضایی

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.

چکیده مقدمه: سازه‌های چندلایه کامپوزیتی با وجود نسبت استحکام به وزن بالا، نسبت به نقص‌های ساختاری نظیر ترک‌های ماتریسی حساسیت زیادی دارند. این ترک‌ها که معمولاً در فرآیند ساخت یا مراحل اولیه بارگذاری ایجاد می‌شوند، می‌توانند ظرفیت باربری سازه را به‌ویژه در مود کمانش برشی به‌طور قابل‌توجهی کاهش دهند. هدف این پژوهش بررسی تأثیر ترک‌های ماتریسی بر رفتار کمانش برشی ورق‌های کامپوزیتی ضخیم و ارائه مدلی تحلیلی برای پیش‌بینی این رفتار است.
روش:در این پژوهش از یک مدل تحلیلی مبتنی بر تئوری تغییر شکل برشی مرتبه بالا با ۱۱ درجه آزادی استفاده شده است که بدون نیاز به ضریب تصحیح برشی، توزیع سهموی تنش‌های برشی و اثرات کرنش نرمال عرضی را مدل‌سازی می‌کند. همچنین پارامترهای افت سفتی ناشی از ترک به‌صورت مستقیم از نتایج آزمون‌های تجربی کشش در مدل اعمال شده‌اند. معادلات حاکم با استفاده از اصل کمینه انرژی پتانسیل استخراج و به روش گلرکین حل شده‌اند.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که پارامترهای چگالی ترک ماتریسی، نسبت ضخامت به طول ورق و زاویه چیدمان الیاف تأثیر قابل‌توجهی بر بار بحرانی کمانش برشی دارند. با افزایش چگالی ترک، کاهش بار بحرانی تشدید شده و در چیدمان [45±]s و چگالی ۱ ترک بر میلی‌متر، بار کمانش تا ۶۴ درصد کاهش یافت. همچنین نتایج مدل پیشنهادی با حل‌های سه‌بعدی الاستیسیته و شبیه‌سازی اجزای محدود تطابق مناسبی نشان داد.
نتیجه‌گیری: مدل پیشنهادی از دقت و کارایی مناسبی در پیش‌بینی رفتار کمانش برشی ورق‌های کامپوزیتی دارای ترک ماتریسی برخوردار است و می‌تواند به‌عنوان ابزاری مؤثر برای تحلیل و طراحی سازه‌های کامپوزیتی آسیب‌دیده مورد استفاده قرار گیرد. همچنین نتایج بیانگر تأثیر چشمگیر ترک‌های ماتریسی بر کاهش ظرفیت باربری سازه‌ها است.

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 مقدمه:خوردگی حفره‌ای یکی از مخرب‌ترین انواع تخریب موضعی فلزات در محیط‌های حاوی یون کلرید است و تهدیدی جدی برای سازه‌های هوافضایی به شمار می‌رود. پوشش‌های اپوکسی متداول به دلیل نفوذپذیری و فقدان سازوکارهای حفاظتی فعال، کارایی محدودی در مهار این نوع خوردگی دارند. هدف این پژوهش، توسعه یک پوشش اپوکسی اصلاح‌شده با نانوکامپوزیت هیبریدی اکسید گرافن کاهش‌یافته (rGO) و چارچوب فلزی–آلی زئولیتی (ZIF-8) به‌منظور افزایش مقاومت در برابر خوردگی حفره‌ای و بهبود خاصیت خودترمیمی است.
روش:فیلم‌های اپوکسی–نانوکامپوزیت با افزودن 0/5 درصد وزنی از rGO، ZIF-8 و نانوکامپوزیت هیبریدی rGO–ZIF-8 تهیه و بر روی زیرلایه فولادی اعمال شدند. مشخصه‌یابی ساختاری و ریزساختاری با آزمون‌های FT-IR و FE-SEM انجام شد. عملکرد ضدخوردگی پوشش‌ها در شرایط خراش‌دار و بدون خراش با استفاده از آزمون‌های امپدانس الکتروشیمیایی (EIS)، مه‌نمکی تا 45 روز، جدایش کاتدی و چسبندگی Pull-off ارزیابی شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد پوشش حاوی نانوکامپوزیت هیبریدی rGO–ZIF-8/EPC بالاترین مقاومت الکتروشیمیایی، کمترین نفوذپذیری الکترولیت و بیشترین پایداری حفاظتی را در میان نمونه‌ها دارد. این پوشش در آزمون EIS نمونه‌های خراش‌خورده افزایش پایدار مقاومت کل را نشان داد و در آزمون مه‌نمکی، گسترش خوردگی پس از 45 روز عمدتاً به ناحیه خراش محدود ماند. همچنین، بهبود قابل‌توجه استحکام چسبندگی و تشکیل ریزساختار یکنواخت در تصاویر FE-SEM مشاهده شد.
نتیجه‌گیری: پوشش اپوکسی تقویت‌شده با نانوکامپوزیت هیبریدی rGO–ZIF-8 به دلیل اثر هم‌افزای سد فیزیکی اکسید گرافن کاهش‌یافته و رهایش کنترل‌شده یون‌های Zn²⁺ و لیگاندهای ZIF-8، عملکرد ضدخوردگی و خودترمیمی برتری نسبت به پوشش‌های مرجع ارائه داد. این سامانه می‌تواند به‌عنوان گزینه‌ای امیدبخش برای افزایش دوام و حفاظت سازه‌های فلزی، به‌ویژه در صنایع هوافضا و محیط‌های خورنده، مورد استفاده قرار گیرد.

چکیده مقدمه:سامانه‌های شناور سطحی و زیرسطحی خودران بدون سرنشین (USV/AUV) به آنتن‌هایی با ابعاد کوچک، ضریب اطمینان بالا، ایزولاسیون مناسب و قابلیت برقراری ارتباطات امن نیاز دارند. در این پژوهش، یک آنتن تک‌قطبی کپسوله‌شده با ساختاری فشرده و دو بانده ارائه شده است که با هدف کاهش کوپلینگ متقابل، افزایش ایزولاسیون و بهبود قابلیت اطمینان در سامانه‌های دریایی خودران طراحی شده است. روش:آنتن پیشنهادی با دو عنصر تابشی دارای شکاف، رادیاتور مشترک دایره‌ای، ساختار دمبلی برای بهبود تطبیق امپدانس و استاب صفحه زمین طراحی و روی زیرلایه اپوکسی FR4 با ثابت دی‌الکتریک 4.4 و تانژانت تلفات 0.02 پیاده‌سازی شد. ابعاد آنتن 11.4 × 5.3 × 1.6 میلی‌متر بوده و در دو فرکانس 2.4 و 5.8 گیگاهرتز عمل می‌کند. عملکرد آنتن از طریق شبیه‌سازی و اندازه‌گیری با استفاده از پارامترهای S، تلفات بازگشتی، بهره تنوعی، الگوی تابشی و ضریب همبستگی پوششی ارزیابی شد. یافته‌ها: نتایج نشان داد آنتن پیشنهادی با وجود ابعاد بسیار کوچک، تطبیق امپدانس مطلوبی با تلفات بازگشتی نزدیک به 25 دسی‌بل در هر دو باند فرکانسی ارائه می‌دهد. استفاده از رادیاتور مشترک موجب کاهش قابل‌توجه ابعاد کلی آنتن شده و در عین حال عملکرد مناسب آن حفظ شده است. همچنین، نتایج شبیه‌سازی و اندازه‌گیری بهبود حدود 20 دسی‌بل در ایزولاسیون بین عناصر تابشی نسبت به ساختارهای متداول را نشان داد. علاوه بر این، الگوی تابشی مناسب، بهره تنوعی مطلوب و همبستگی پایین بین عناصر آنتن، کارایی بالای سامانه را تأیید کرد. نتیجه‌گیری: آنتن تک‌قطبی کپسوله‌شده پیشنهادی، با برخورداری از ساختار فشرده، عملکرد دو بانده، ایزولاسیون بالا و کاهش کوپلینگ متقابل، راهکاری مناسب برای ارتباطات بی‌سیم ایمن و پایدار در سامانه‌های شناور سطحی و زیرسطحی خودران بدون سرنشین ارائه می‌دهد. ویژگی‌های این آنتن، آن را به گزینه‌ای مناسب برای کاربردهای مخابراتی دریایی، سامانه‌های خودمختار و سایر تجهیزات با محدودیت فضا تبدیل می‌کند.