طراحي و ساخت مكانيزم نوسان زاويه اي براي تست مدل‌هاي آفندي و پدافندي با استفاده از مدل سازي رياضي

Design and Manufacture of Angular Oscillation Mechanism for Offensive and Defensive Models Testing With Mathematical Modeling

با درنظرگرفتن تهديدات روزافزون و خصمانه عليه كشور، طراحي و ساخت بستري براي تست مدل‌هايي در حوزه پدافند غيرعامل كه با زاويه حمله بالا و نوسانات گسترده در تونل‌هاي باد مورد آزمون قرار مي‌گيرند؛ از اهميت به سزايي برخوردار است. در همين راستا به منظور ايجاد قابليت تست‌هاي حركت نوسان زاويه‌اي، سخت افزار مكانيكي طراحي و ساخته شد كه با ساختار خاص خود قابليت حركت رفت و برگشتي را به مدل در حال تست اعمال مي‌كند. اين مكانيزم جهت انجام تست‌هاي استاتيكي و ديناميكي در تونل باد طراحي و ساخته شده است. در حالت ديناميكي مكانيزم مورد نظر، قابليت حركت نوساني را در محدوده فركانسي 1 تا 10 هرتز، با دامنه نوسان 6± درجه ايجاد مي‌كند. همچنين در حالت استاتيكي قابليت تست انواع مدل‌هاي مختلف با زاويه‌ حمله بالا را فراهم مي‌سازد. در اين مقاله، پس از معرفي آزمايش‌هاي ديناميكي پيچينگ، موارد كاربرد مكانيزم پيچينگ ديواري مورد بحث قرار گرفته و در ادامه معادلات حركت استخراج شده و سپس نكات فرايند ساخت نيز مورد بررسي قرار گرفته است و پس از آن نتايج حاصل از نمودارهاي تست يك مدل استاندارد (NACA0012) در ماخ‌هاي 6/0 تا 6/1 و زواياي حمله 2 تا 3 درجه در محدوده‌هاي فركانسي و دامنه‌هاي مذكور با نمودارهاي حاصل از معادلات حركت تيوري و منحني رفت و برگشتي سينوسي هدف مقايسه گرديده است كه بررسي‌ها، حاكي از نتايج بسيار خوب عملكرد مكانيزم و تطابق با منحني‌هاي هدف مي‌باشد.

Considering the increasing threats and hostilities against our country, there is a great importance to design and build the basically status for model tests in the field of passive defense in wind tunnel with high attack angles and wide oscillations. In this regard, a mechanical test hardware is manufactured, which can provide the reciprocating pitch motion for wall model tests in a wind tunnel. This mechanism is manufactured to handle static and dynamic tests. At the dynamic mode, the mechanism can provide a verity of oscillation with the amplitude of ±6 degrees and the frequency up to 10 Hz, also it is capable to let the model have a high attack angle in dynamic or static tests. In this paper, after the introducing the dynamic pitching tests, the applications of a walled pitching test mechanism is presented. In the following the equations of motions are derived and some manufacturing process issues are discussed. Finally according to the experimental tests of a standard model (NACA0012) with an attach angle of 2 and 3 degrees at flow speed of 0.6 to 1.6 Mach and mentioned amplitudes and frequency , the results are presented in curve figures and are compared with the theoretical derived equations and real sine curves. The perusing of the resulted plots indicates the well adaptation of curves and high performance of the mechanism.