بررسي تجربي تاثير فركانس بال زدن بر نيروهاي آيروديناميكي ناپاياي يك بال زن

Experimental Investigation on Effect of Flapping Frequency on Aerodynamic Forces of Ornithopters

پرنده‎هاي مكانيكي بال‎زن، نيروهاي آيروديناميكي برآ و پيشران لازم براي پرواز خود را به?كمك حركت بال?زدن بال‎هايي انعطافپذير تامين‎ مي‌كنند. در اين مقاله، براي توليد حركت بال زدن از مكانيزمي چهارميله اي به همراه بال هايي انعطاف پذير استفاده شده است و سپس اندازه‌‌گيري نيروهاي آيروديناميكي و اينرسي ناشي از حركت بال?زدن بال‎هاي بال‎زن نمونه به ?كمك بالانس نيرويي داخلي انجام‎شده است. بالانس نيرويي استفاده‎شده داراي شش مولفه‌ي اندازه‌گيري است و ضرايب كاليبراسيون آن با اعمال بارهاي مشخص و ثبت ولتاژ خروجي كرنش?سنج?ها سپس استفاده از روش حداقل مربعات و برازش منحني بين ولتاژ خروجي و نيروهاي اعمالي به‌دست??آمده است. نتايج مربوط‎ به كاليبراسيون و رفتار بالانس ارايه شده?است. بال‎زن در حالت بدون ‌باد نيز نيروهاي آيروديناميكي توليد مي‌كند لذا در اين مرحله از تحقيق براي كاهش پيچيدگي‌هاي ناشي از به?كارگيري تونل‎باد، اندازه‌گيري بدون‌ باد رو به جلو و به ‎عبارت ديگر در حالت پرواز ايستا انجام ‎‌شده است. اندازه?گيري نيروهاي برآ و پيشران براي فركانس?هاي بال?زدن مختلف انجام? شده و در انتها با تحليل نتايج، رفتار اين نيروها در حركت بال‎زدن بال‎ها شناسايي شده ?است.

Ornithopters, or mechanical birds, produce lift and thrust through flapping motion of their wings. Many factors affect this physical phenomenon, and here we investigate effect of flapping frequency on aerodynamic and inertial forces. A six component measurement balance is used here, which is calibrated using a standard loading procedure, which uses a least squares curve fitting. A stand is designed to hold the flapping wing system during the test. A data acquisition system is set up to record important data with acceptable sampling frequency. Aerodynamic performance of the vehicle for hovering (i.e. no wind) situation is investigated. Produced lift and thrust are measured for different flapping frequency, and shows the aerodynamic forces are affected by elastic deformation and inertial flapping forces. This information are being used for validation of unsteady flow simulations needed for engineering design of ornithopters, and will be used for design optimization, as well.