طراحی و ساخت سیستم های سوخترسان هوایی و همچنین سیستم های سوخت گیری هوایی یکی از چالش های پیچیده ی فناوری مهندسی هوافضا می باشد و برای انجام عملیات سوخترسانی هوایی علاوه بر نیاز به استفاده از تجهیزات پیشرفته ی الکترونیکی، توانایی بالا در طراحی و شبیه سازی سیستم
در اولویت قرار دارد و از آنجایی که طراحی و عملیاتی کردن آن با تست هوایی بسیار پرهزینه می باشد، لذا همانند سایر طراحی های هوافضایی، نیاز به شبیه سازی و تحلیل سیستم در مواجهه با سیال در خواص مورد نظر هنگام عملیات واقعی دیده می شود.
معمولا در طراحی یک سیستم پروازی، روش های مختلفی برای ساخت وجود دارد که اولین و قدیمی ترین روش همان ساخت نمونه ی اولیه و تجسمی و اعمال تغییرات گام به گام است و روش دیگری این است که شما زمانی که می خواهید یک طرحی را برای اولین بار ارائه دهید، بر اساس تجربیات خود در سیستم های قبلی آن را ساخته باشید و سپس آن را بهینه سازی کنید که هر دو روش بسیار پرهزینه هستند و اگر سیستم یک نمونه ی تجاری باشد، ارائه ی آن مقرون به صرفه نمی باشد و ممکن است به دلیل قیمت فروش بالای آن، بازار هدف را از خود دلسرد کند.
روش سوم همان استفاده از تحلیل های محاسباتی دینامیک سیال موسوم به روش تحلیلی CFD است که این روش در پروژه های کوچک میلیون ها ریال و در پروژه های بزرگ ممکن است صدها میلیارد ریال صرفه جویی به همراه آورد، زیرا شرایط از قبل تعریف شده اند و سیستم به صورت مجازی طراحی شده است و اکنون موقع محاسبات دینامیک سیال و تحلیل های آن است تا بتوان به بهترین شکل ممکن، پروژه را بهینه سازی کرد و می شود با ساخت نمونه های واقعی یا مقیاسی بسیار کمی، تاییدیه های نهایی آن را برای استفاده های نظامی و تجاری دریافت کرد.
یک مهندس هوافضا برای طراحی سیستم سوخترسان هوایی با سه سوال مهم رو به رو می شود و پاسخ به این سوال ها چالشی است که در امتداد راه با آن رو به رو خواهد شد:
1. آیا سیستم سوخترسان توانایی این را دارد که سرعت انتقال سوخت و دبی سوخت وارد شونده به هواپیما را در مقدار بالایی داشته باشد؟
2. آیا سیستم توانایی این را دارد که با یک نرخ منظم سوخت را به جنگنده منتقل کند؟ زیرا در غیر این صورت، مخازن سوخت نصب شده در بال های جنگنده به صورت ناهمتراز سنگین می شوند و پایداری هواپیما از بین می رود و اتصال هواپیمای سوختگیر به هواپیمای سوخترسان جدا می شود.
3. آیا سیستم به اندازه ای مقاوم هست که ضربه ی "چکش آبی" به آن آسیب نرساند؟ ممکن است جنگنده در یک برنامه ی از پیش تعیین شده و یا به حالت ناگهانی و کاملا اضطراری پس از غافلگیری توسط دشمن، اتصال را از سوخترسان قطع کند و برای مقابله با دشمن اعزام شود که در این صورت، با قطع شدن اتصال، نیروی بسیار بزرگ ضربه ی چکش آبی که در اثر قطع ناگهانی یک سیال مایع مانند سوخت جنگنده ایجاد می شود، باعث تخریب سیستم سوخترسان شود و عملا سامانه ی سوخترسان در ماموریت های بعدی مورد تهدید قرار می گیرد.
موارد بالا سوال هایی هستند که پاسخ به آن ها از طریق محاسبات دینامیک سیال انجام می گیرد و طراح می تواند با استفاده از سیستم محاسباتی کامپیوتر، تمامی متغیرهایی که وارد این چالش می شوند را محاسبه و پیش بینی کند و راه کارهایی ارائه دهد تا سیستم در این سه مورد بتواند با موفقیت عملیات خود را انجام دهد.
در ابتدا مهندس هوافضا باید تغییراتی که پس از محاسبات اولیه در نظر دارد و فکر می کند که ممکن است به بهبود و بهینه سازی طرح کمک می کند را بر روی طرح اعمال کند و پروسه ی تحلیل ها را مجددا اجرا نماید .
در تحلیل CFD ما دو روش یا دو ابزار را در اختیار داریم که یکی از آن ها تحلیل یک بعدی به منظور Piping (لوله کشی) است که سوخت در این تحلیل صرفا بر روی یک محور جریان می یابد و روش دوم روش تحلیل سه بعدی است که برای کامپوننت های پیچیده ای استفاده می شود و برای مثال ما در این روش Nozzle (نازل) را به صورت سه بعدی مورد بررسی قرار می دهیم.
روش اول بسیار سریع بوده و مهندس می تواند در سریع ترین زمان ممکن به یک سری از پارامترها و مولفه های اولیه و مورد نیاز دست یابد اما ایراد این روش غیر قابل اعتماد بودن نتایج در شرایط واقعی و یا شبیه سازی است و در کل نمی توان دقت آن را تضمین کرد.
بدیهی است که به منظور داشتن دقت بالا در محاسبات باید از ابزار یا روش دوم استفاده کرد که البته با تلفیق روش اول و دوم می توان دقت را از حد استاندارد بالاتر برد که این امر در نتایج طراحی و کاهش هزینه ها نقش مستقیمی دارد.
برای این کار یک نرم افزار واحد ممکن است کاربرد چندانی نداشته باشد و باید از مجموعه ی مشخص شده ای از نرم افزارهای گرافیکی-مهندسی و تحلیلی استفاده کرد و برای هر بخش ممکن است از یک نرم افزار جداگانه استفاده شود. برای طراحی گرافیکی سه بعدی از یک نرم افزار، برای تحلیل ایرودینامیکی و دینامیکی از یک نرم افزار دیگر و همچنین برای تحلیل های سازه ای و ... از نرم افزار های دیگری استفاده شود و در نتیجه مشاهده می کنیم که صرفا برای طراحی و محاسبات و تحلیل یک سیستم سوخترسان از نرم افزارها و محاسبه گر های مناسب و مختلفی استفاده می شود.
نظرات شما عزیزان:
تبادل لینک هوشمند 