هادی فعال | هوافضای جوان

خستگی

فرض کنید یک سیم فلزی دارید و قصد دارید بدون استفاده از سیم‌چین یا هر ابزار دیگری ببریدش و از وسط نصفش کنید! چیکار می‌کنید؟ مطمئنا سیم رو اینقدر با دستتون خم و عقب و جلو می‌کنید تا سیم کم‌کم نرم می‌شه و شما به هدفتون یعنی نصف شدن سیم می‌رسید. شما ممکنه بارها این کار رو انجام داده باشید و مطئنا تا حالا فکر نکردید که چرا این اتفاق میوفته؟ در حقیقت شما با انجام حرکت‌های متناوب یا بهتره بگیم بارگذاری نوسانی، باعث شدید که مولکول‌های قسمتی که در حال خم کردنش هستید از هم فاصله بگیرند یا گسسته بشوند. نتیجه این گسستگی مولکولی ایجاد ترک‌های ریزی هست که با تکرار دفعات بزرگتر می‌شه یا به قول مهندس‌های سازه، ترک رشد می‌کنه، تا جایی که دیگه باعث شکستن قطعه می‌شه. خودتون می‌تونید یکبار این فرایند رو انجام بدید اما این دفعه با دقت بیشتر! وقتی سیم ترجیحا مفتولی رو به دفعات خم و راست کردید با دقت به محل خم شدن نگاه کنید یا می‌تونید از یک ذره بین هم استفاده کنید، مطئنا ترک‌ها و از هم گسیختگی‌های بسیار ریزی رو مشاهده خواهید کرد.

قطعه شکسته شده به دلیل خستگی

قطعه شکسته شده به دلیل خستگی

اینجاست که باید بگیم سیم یا همون سازه شما دچار خستگی شده. خستگی موضوع بسیار بسیار مهمی در طراحی سازه هواپیماهاست و بی‌توجهی بهش تا الان جان بسیاری از انسان‎ها رو گرفته. اما بیایید ببینیم که این مسئله مهم چطوری  و در کجای هواپیما رخ می‌ده که اینقدر اهمیت داره.

همونطور که میدونید بعضی از قسمت‌های هواپیما دائما تحث تاثیر نیروهای نوسانی قرار دارند، بیایید با یک مثال ادامه بدیم، نیروهای نوسانی یعنی اینکه یک نیروی مشخصی مثل نیروی برآ یا نیروهای دیگه‌ای مثل وزن موتور، وزن سوخت یا نیروهای ناگهانی مثل باد، بارها و بارها به سازه‌ی بال هواپیما وارد می‌شه، شاید مقایسه جالبی باشه که بگیم بال هواپیما شبیه تخته پرش توی آب هست و اگر دقت کرده باشید این تخته همیشه تحث تاثیر نیروهای نوسانی که شیرجه‌زن بهش وارد می‌کنه قرار داره.

پس تا الان حدس زدید که اتفاقی که برای سیمتون میفته برای بال هواپیما هم میفته اما در بلند مدت، برای همین هم هست که برای هواپیماها عمر تعریف می‌کنند. باید بدونید که فقط بال نیست که دچار خستگی می‌شه بلکه این اتفاق برای هر جزئی از هواپیما که به صورت مداوم بهش نیرو وارد می‌شه، میفته؛ مثل ارابه فرود که در هر بار نشست و برخاست باید نیروهای بسیار زیادی رو  تحمل کنه و سازه‌اش مستعد خستگی هست. مثال دیگه، اجزای موتورهای جت هستند. البته خستگی در تمام سازه های مهندسی مشاهده می‌شه و فقط مربوط به هواپیما نیست، مثلا علت سقوط یک هلیکوپتر نروژی، خستگی قطعات جعبه دنده ملخ بوده که منجر به مرگ سرنشینانش شده.

جدا شدن سازه بدنه هواپیما به دلیل خستگی

جدا شدن سازه بدنه هواپیما به دلیل خستگی

 

شکسته شدن ناگهانی ارابه فرود به دلیل خستگی

شکسته شدن ناگهانی ارابه فرود به دلیل خستگی

 این موضوع اینقدر مهمه که در تعمیرات اساسی یک هواپیما یا همون اورهال بررسی‌های دقیقی رو با روش‌ها و تست‌های مختلف روی سازه هواپیما انجام می‌دهند؛ روشی مثل بررسی سازه با اشعه ایکس و تشخیص ترک‌ها. البته نوع مواد بکار رفته و کیفیت سازه هم در عمر خستگی سازه بسیار تاثیر گذاره، مثلا هواپیماهایی بودند که با وجود عمر کم به دلیل خستگی دچار سانحه شدند.

ساندویچ پنل

این اسم در مهندسی سازه شاید کمی جالب بنظر بیاد اما قطعات فلزی و غیر فلزی مهمی در تمام محصولات مهندسی از جمله هواپیماها وجود داره که با این نام شناخته می‌شن یعنی ساندویچ پنل‌ها. همونطور که می‌دونید مواد مرکب یا کامپوزیت‌ها جایگاه ویژه‌ای در هوافضا پیدا کرده‌اند که می‌تونید در ایروپدیا و درس‌های سازه‌ای در موردشون مطالعه کنید. ساندویچ پنل‌ها هم یک نوع از سازه‌های کامپوزیتی هستند که به خاطر شباهتشون با ساندویچ یا همبرگر و شکل لایه‌ای که دارند، با این نام شناخته می‌شوند.

 

ساندویچ پنل و لایه های مختلف آن

ساندویچ پنل و لایه‌های مختلف آن

 

بعضی از قطعات کامپوزیتی به شکل پوسته یا صفحه هستند، برای بالا بردن استحکام این قطعات از لایه‌های مختلفی که بصورت یکپارچه در کنار هم قرار گرفتند، استفاده می‌کنند. چیزی شبیه تخته چند لایی که اگر دقت کرده باشید خیلی محکم هستند. شاید براتون جالب باشه که جنس بعضی از لایه‌های ساندویچ پنل‌ها مواد غیر فلزی و بسیار سبک مثل فوم‌های پی وی سی است یا ممکنه هسته‌ای به شکل لانه زنبور یا honeycomb داشته باشند که نوعش بستگی به وظیفه سازه داره.

یک نمونه ساندویچ پنل با هسته فومی

یک نمونه ساندویچ پنل با هسته فومی

 

شماتیک ساندویچ پنل با هسته لانه زنبوری

شماتیک ساندویچ پنل با هسته لانه زنبوری

 

ساندویچ پنل‌ها کاربرد زیادی در سازه‌ها دارند و معمولا به عنوان بخش خارجی یا همون دیواره‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، ولی تشخیص اینکه یک دیواره یا پوسته ساندویچ پنل هست یا خیر ممکنه کمی مشکل باشه چون ما لایه‌های داخلی رو نمی‌تونیم ببینیم و پوسته‌هایی خارجی یا همون بدنه که ممکنه از جنس های مختلفی مثل کامپوزیت های الیاف کربن – شیشه یا ورق های فلزی مثل آلومینیوم احاطه شده باشه.

مثلا شکل زیر قطعه‌ای مربوط به یک هلیکوپتر هست که از ساندویچ پنل فلزی ساخته شده و داری لانه زنبوری فلزی هست.

composite_honeycomb_exhaust

ساندویچ پنل با هسته داخلی لانه زنبوری در خروجی موتور یک بالگرد

بیشترین کاربرد ساندویچ پنل‌های کامپوزیتی با هسته فومی در ساخت پهپادها است. در تعدادی از پهپادهای کشورمون هم از این نوع سازه استفاده شده. ساندویچ پنل‌های پیشرفته‌تر مثل اونهایی که هسته‌شون از نوع لانه زنبوریه و یا لایه فلزی دارند، بیشتر در وسایل پروازی بزرگتر و سرنشین‌دار مورد استفاده قرار می گیرند. وزن این سازه‌ها کمه و در نتیجه استفاده از اونها باعث کاهش وزن هواپیما و به دنبال اون بهبود عملکرد هواپیما می‌شه؛ مثلا در نظر بگیرید که در گذشته از یک سازه پوسته‌ای با وزن ۵ کیلوگرم در هواپیما استفاده می‌شد، اما حالا با استفاده از ساندویچ پنل‌ها این وزن به ۲ کیلوگرم کاهش پیدا کرده بدون اینکه استحکام پایین بیاد و حتی ممکنه افزایش هم پیدا کنه. پس ۳ کیلوگرم در وزن صرفه‌جویی شده و در نتیجه هواپیما می‌تونه سوخت بیشتری با خودش حمل کرده و بردش رو افزایش بده.

شرکت صنایع هواپیماسازی ایران (هسا)

1

این شرکت که با نام مخفف هسا شناخته میشه یک از مهمترین شرکت های زیر مجموعه سازمان صنایع هوایی وزارت دفاع می باشد. پیشینه و شروع فعالیت هسا مانند شرکت های مشابهش، تقریبا به پیش از انقلاب بر می گرده. این شرکت در سال ۱۳۵۴ با هدف طراحی، تولید و مونتاژ انواع هواگردهای نظامی و غیر نظامی سبک و سنگین و در شاهین شهر اصفهان و در یک زمین بزرگ به وسطعت ۲۵ هزار متر مربع تاسیس شد. هسا قرار بود با همکاری آمریکا به یک مرکز بزرگ در زمینه هواپیماسازی تبدیل بشه که هم نیاز داخلی رو تامین کنه و هم نیازهای بین المللی و منطقه ای. اما با وقوع انقلاب این موضوع عملا منتفی شد و فعالیت های توسعه ای این شرکت تحت تاثیر قرار گرفت، چون تحریم های یکجانبه بسراغش آمد. اما متخصصین هسا پس از انقلاب و در سالهای جنگ کماکان ماموریت خودشون رو حفظ کردن و در کنار پشتیبانی از صنعت هوایی نظامی و غیر نظامی، پروژه ها و فعالیت های مهمی رو کلید زدند. ادامه نوشته

شرکت صنایع هواپیمایی ایران (صها)

saha

این شرکت که با نام صها هم شناخته میشه، تمرکز اصلیش روی تعمیرات و نگهداری انواع هواپیماها و موتورهای مربوط به آنهاست. و همچون هسا زیر مجموعه ای از سازمان صنایع هوایی وزارت دفاع می باشد. صها  از اولین های صنعت هوایی کشور بحساب میاد و تاسیسش بر می گرده به بیش از نیم قرن پیش، یعنی سال ۱۳۴۰. صها با دارا بودن آشیانه های بزرگ می تواند انواع هواپیماهای پهن پیکر مثل بویینگ ۷۴۷ رو در خودش جای بده. جالبه که بدونید که بزرگی آشیانه سها در خاورمیانه رکورد دار است.

1752911

ادامه نوشته

شرکت صنایع هوایی قدس

Capture6

این شرکت یکی از مجموعه شرکت های فعلی سازمان صنایع هوایی وزارت دفاع است که در اواسط جنگ یعنی در سال ۱۳۶۴، به منظور طراحی و ساخت انواع پرنده های هدایت پذیر از دور (پهپادها) تاسیس شده است. با توجه به اینکه در آن زمانها کشورمان در جنگ تحمیلی به سر می برد همواره نیاز بود از دشمن اطلاعات دقیقی بدست آورده شود و تصویر هوایی بهترین انتخاب بودند. صنایع هوایی قدس با شناخت این موضوع مهم، بخوبی وارد صنعت پهپاد ها شد و با طراحی و تولید چند نمونه هواپیمای شناسایی و مراقب و بکار گیری آن توسط رزمندگان در عملیات هایی مثل کربلای ۵ و والفجر۸، اطلاعات ارزشمندی از دشمن بدست آورده می شد. ادامه نوشته

شرکت پشتیبانی و نوسازی هلیکوپترهای ایران (پنها)

Capture4

تعمیرات و نوسازی بالگرد در کشور همیشه با نام شرکت پنها همراه است. شرکتی بزرگ که سالهاست وظیفه تعمیر و نگهداری ناوگان عظیم بالگردهای نظامی و غیر نظامی کشور رو برعهده گرفته. این شرکت در سال ۱۳۵۵ پس از آن تاسیس شد که کشورمان تعداد نسبتا زیادی بالگرد خریداری کرد و نیاز بود که مرکزی هم به عنوان ارائه خدمات تعمیراتی سبک و سنگین به این بالگردها راه اندازی شود. البته مقدمات راه اندازی واحد تعمیراتی-پشتیبانی بالگرد در ایران، کمی قبل تر و در سال ۱۳۴۸ با همکاری شرکت ایتالیایی آگوستا انجام شده بود. اما پنها، مجموعه کامل تری با ۱۴۰۰ نیروی داخلی بود. این شرکت با دارا بودن بخش های مختلف N.M.P.  (مرکز مهندسی تعمیر و نگهداری)، H.D.M.P (مرکز تعمیرات اساسی سنگین)،N.I.C.P  (مرکز کنترل موجودی و تدارکاتی ناوگان) وR.F.E.C   (مرکز تحقیقات و ساخت) فعالیت های فنی و مهندسی مهمی را انجام می دهد که در خاورمیانه بی نظیر است. ادامه نوشته

توپخانه راکتی ب ام-۲۱ گراد

توپخانه راکتی ب ام-۲۱ گراد

حجم آتش بالا همیشه یک برگ برنده در نبردهای تقریبا نزدیک بشمار میاد. معمولا توپخانه ها یا راکت اندازه ها هستند که می تونند در این نبردها حرفی برای گفتن داشته باشند. قابلیت تحرک بالا یکی دیگر از ویژگی های راکت اندازهاست که تاریخچه استفاده از آنها به بیش از نیم قرن می رسه و شوروی سابق یکی از بنیانگذاران این سامانه های راکتیه و توپخانه موشکی گراد رو در اوایل سال ۱۹۶۰ طراحی کرده. گراد از ۴۰ تیوب پرتابگر ۱۲۲ میلیمتری تشکیل شده که بر روی یک کامیون قرار می گیره.

ادامه نوشته

هواپیمای گشت دریایی P8-Poseidon

هواپیمای گشت دریایی P8-Poseidon

دریاها و اقیانوس ها همیشه محلی برای رویارویی نیروهای دریایی است. ناوها، ناوچه ها و زیردریایی ها مهمترین تجهیزات دریایی این نیروها هستن که برای حمله و یا دفاع بروی آبها و یا زیر آبها حضور دارن. آگاهی از حضور این تجهیزات در زمان جنگ و حتی در زمان صلح بسیار مهمه. اما نحوه شناسایی دشمن دیگه مثل روی خشکی نیست و کمی فرق داره چون دریاها بسیار وسیعه و نمیشه همه جای آن نیروی نظامی مستقر کرد تا مراقب دشمن باشند یا اینکه مطلع شدن از زیر دریاها و مقابله با آنها کار ساده ای نیست. اینجاست که هواپیماهای گشت دریایی وارد میدان نبرد میشن. هواپیماهایی که هدفشان تجسس و شناسایی شناورهای سطحی و زیر سطحیه و می تونن با پرواز بلند مدتشون روی دریاها و اقیانوس ها براحتی اهدافشون رو کشف کنن. هواپیمای Boeing P-8 Poseidon یکی از این هواپیماهاست که وظیفش رو بخوبی و در هر شرایطی میتونه انجام بده. ادامه نوشته

روش های تست سازه های هوافضایی

در درسهای گذشته در مورد فرایند های طراحی و هواپیما صحبت کردیم اینکه در طراحی یک هواپیما چه مراحلی طی میشه و چطور این فرایند پیچیده انجام میشه. یکی از بحث های بسیار مهم طراحی و ساخت تمامی وسایل پرنده، بحث آزمایشها و تست های گوناگونه. مهندسین طراح همیشه تلاش می کنند طراحیشون رو بهترین شکل انجام بدهند یعنی اینکه چیزی که اصطلاحا بروی کاغذ طراحی کردن رو به نحو مطلوبی و بدون هیچ کم و کاستی به تیم ساخت بسپرند. اما همیشه چیزی که بروی کاغذ به صورت ایده آل طراحی میشه با اون چیزی که در واقعیت ساخته میشه ممکنه کمی فاصله داشته باشه. به همین دلیل هست که فرایند ساخت کلیه وسایل مهندسی یک فرایند گام به گامه که در خلال این فرایند تست ها و آزمایش های گوناگونی در تمام زمینه ها، علی الخصوص سازه، انجام می پذیره. این تست ها اغلب تستهای طراحی و عملکردی و بعضی از تست ها هم مربوط به اخذ استاندارهاست که در ادامه این درس قراره بیشتر در موردش صحبت کنیم.

تست های قسمت های مختلف هواپیما با پیشرفت فناوری های مختلف نسبت به ۱۰ سال گذشته دستخوش تغییرات مختلفی شده. اما هدف اکثر این تست بررسی میزان استحکام سازه وسایل پرنده در برابر انواع مختلفی از بارهای استاتیکی، دینامیکی و عملکرد قسمت های مختلفه. در طول این تست ها از سیستم ها و تجهیزات بسیار دقیق و پیشرفته ای استفاده میشه تا اطلاعات رو به صورت صحیح اندازه گیری و ثبت کنند.

airbus-a350-test-plane-computer

تست های استاتیکی سازه

در این تستها معمولا بارهایی که به صورت استاتیک به هواپیما وارد میشه رو اندازه گیری می کنند. یکی از مهمترین این آنها، تست خمش بال می باشد. در این تست بال هواپیما تحت بارهای گسترده تعداد زیادی جک و یا وزنه های آویزان قرار می گیره تا میزان استحکام سازه بال اندازه گیری و تست بشه. به عنوان مثال در تست هواپیمای جدید A350 شرکت ایرباس، به بال آن ۱/۵ برابر حالت معمول بار وارد کردند و جالبه بدونید دو سر بالهایش ۵ متر به بالا رفت و زاویه آن به ۹۰ درجه رسید بدون آنکه دچار شکست شود!

image

این تست ها فقط منحصر به هواپیماها نمیشه بلکه همه وسایل هوافضایی پس ساخت نمونه های اولیه مورد تست ها متعدد قرار می گیرن.

ch-53k

اعمال بال ۱/۵ برابری به این دلیله که ضریب اطمینان در طراحی سازه وسایل هوافضایی این میزان است. یعنی ۱/۵ برابر حالت معمول باید استحکام داشته و بتونند بارها رو تحمل کنند.

A350_XWB_FAL_Start_4

علاوه بر بال قسمت های مختلف هواپیما هم که تحث تاثیر اینگونه بارها هستند، در لیست برنامه های تست قرار خواهند گرفت. به عنوان مثال بدنه هواپیما تحت بارهای پیچشی و البته بعضی از قطعات کوچکتر هواپیما که ما ممکنه همه رو نتونیم ببینم هم در حین طراحی مورد آزمایشها و تست های سازه ای مختلف مثل کشش، فشار، خمش، پیچش، خستگی و … قرار می گیرن و این تست ها آنقدر مهم هستند که با توجه به اندازه هواپیما حداقل چندین ماه طول میکشه. به عنوان مثال ارابه فرود هواپیما یکی از قسمت های مهمیه که پس از طراحی آزمایش های مختلفی روی آن انجام میشه.

تست ها فقط برای قطعات جدید نیست، بلکه اکثرا قطعاتی که از خط تولید بیرون میان، تست های مختلفی رو می گذرونند چون قطعات هوایی بسیار حساس هستند و هرگونه عیب کوچکی میتونه منجر به یک حادثه بزرگ در حین پرواز بشه. البته نوع تست های کنترل کیفیت و عملکرد کمی با تست های اولیه طراحی فرق داره. جالبه بدونید وقتی که یک هواپیما جدید طراحی میشه، حداقل ۳ فروند فقط برای انجام آزمایشهای مختلف زمینی و هوایی از آن ساخته میشه.

fd3af9e5eefb4368bd995c05323066f8

تست های دینامیکی سازه

بخش دیگری از تست ها مربوط به تست های دینامیکیه، همونطور که گفته شد وسایل هوایی و فضایی در حین پرواز بارهای دینامیکیه مختلفیه رو تحمل می کنند. بنابراین لازمه این بارهای دینامیکی بروی هواپیما شبیه سازی بشه. این تست ها و شبیه سازی ها به مهندسین سازه این امکان رو میده که برآورد دقیقی از بارهای دینامیکی داشته باشن و اگر در حین تست ها مشکلی برای قسمتی از سازه پیش اومد، بتونن اون قسمت رو بهتر طراحی کنند. این تست ها مجوعه های از آزمایش های لرزش و خستگیه که با استفاده تجهیزات پیشرفت های انجام میشه و فقط مربوط به کل سازه نیست بلکه مثل تست های استاتیک، بروی قطعات مختلف هم انجام خواهد شد.

روش های ساخت و تولید سازه های هوافضایی

در درس قبل در مورد فرایندهای کلی طراحی سازه صحبت کردیم. اینکه چه مراحل مهندسی از ابتدای طراحی یک سازه هوافضایی طی میشه. اما همه مراحل طی شده در بخش طراحی بروی کاغذ انجام میشه یعنی همه چیز محاسباتیه. مهندسای سازه پس از اینکه محاسبات دقیق خودشون رو  بروی کاغذ یا کامپیوتر انجام دادن نوبت به نقشه کشی و مدل سازی دقیق و رایانه ای دقیق سازه میرسه. در گذشته که کامپیوتر نبود، تمامی نقشه ها با دست و روی کاغذ کشیده می شد. اما با پیشرفت علوم و تکنولوژی این کار با نرم افزارهای پیشرفته و رایانه ها انجام میشه. ادامه نوشته

صفحه 1 از 41234