بررسي پارامتر هاي موثر بر ساختار سازه اي بال هواپيماي تجاري

Investigation on eefective parameters on structural analysis of a commercial aircraft wing

مدل سازي و تحليل سازه اي بال هواپيما يكي از مهمترين مراحل طراحي هواپيماي تجاري مي باشد. بال نه تنها از ديدگاه آيروديناميكي بلكه از ديدگاه سازه اي يكي از بحراني ترين اجزاي هواپيما است. بال هواپيما به نحوي طراحي مي شود كه ضمن ايجاد نيروي برآي مناسب كمترين نيروي پسا را موجب شود. سازه بال از اجزايي مانند پوسته، دندانه هاي عرضي و تيرك هاي طولي تشكيل شده است. در اين پايان نامه، بال هواپيما در نرم افزار CATIA V5 مدل سازي شده است. سپس تحليل استاتيكي و ارتعاش آزاد سازه بال جهت محاسبه تنش و تغيير مكان انجام شده است. تنش و تغيير مكان با استفاده از نرم افزار المان محدود ABAQUS.6.10 براي محاسبه ضريب اطمينان سازه محاسبه شده اند.همچنين اثرات آيروالاستيكنيز بررسي شده است. در تحليل استاتيكي، تاثير پارامترهاي طراحي شامل: زاويه قرارگيري دندانه هاي عرضي، سطح مقطع تيرك هاي طولي، موقعيت مخازن سوخت و ضريب بار حدي مانور بررسي شده است. همچنين مدل سازه اي بر مبناي تئوري تير اولر برنولي با استفاده از اصل هميلتون استخراج شده است و مدل آيروالاستيك تحت تاثير بارگذاري شبه پايا توسعه داده شده است. همچنين با بكارگيري روش گالركين معادلات حركت به فرم استاندارد در فضاي حالت تنظيم شده و با استفاده از روش مقادير ويژه، فركانس و سرعت فلاتر بدست آمده است.

Structural modeling and analysis of the aircraft wing is one of the most important steps of commercial aircraft designing.The aircraft wing is one of the most critical components of an aircraft not only from an aerodynamics point of view but also from a structural point of view. The aircraft wing is designed in such a way that it is able to provide the requisite lift while minimizing the drag. Wing structure has different components including skin, ribs and spars. In this thesis, wing of an aircraft has been modeled in CATIA V5 software. Then static analysis and free vibration of the wing structure is carried out to compute the stress and displacement. The stress and displacement are computed by using ABAQUS.6.10 to find the safty factor of the structure. Also, the effects of aeroelasticare investigated. In static analysis, the effect of design parameters such as: ribs orientation, cross section of spars, position of fuel tanks and limit maneuvering load factors are investigated. Also, a general structural dynamics model based on Euler–Bernoulli beam theory is derived by using Hamilton principle and an aeroelastic model by incorporating the effects of quasi-steady aerodynamic forces are developed. Also equations of motion are transformedby Galerkin method in the state space form and by utilizing the eigenvalue approach the flutter speed and frequency are computed.