| Summary: | Η πρόσκρουση των πτηνών σε αεροσκάφη αποτελεί σοβαρή απειλή για την ανθρώπινη ζωή και υπάρχει ανάγκη για κατασκευή σύνθετων δομών που έχουν υψηλή αντοχή απέναντι σε τέτοιες κρούσεις. Σύμφωνα με τους Κανονισμός Αεροπορίας (FAR) και (EASA) σχετικά με την αντοχή στις προσκρούσεις πτηνών και την αξιολόγηση κόπωσης της δομής του αεροπλάνου πρέπει αυτό να μπορεί να ολοκληρώσει με επιτυχία την πτήση του κατά τη διάρκεια της οποίας ενδέχεται πιθανή δομική ζημιά λόγο κρούσης από πτηνό 0,6 kg και 1,8 kg σε ταχύτητα πτήσης στο επίπεδο της θάλασσα ή 85% της ταχύτητα πτήσης στα 8000 πόδια.
Σκοπός της έρευνας αυτής είναι η ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πιστοποίηση ενός αεροσκάφους όταν αυτό επηρεάζεται από την πρόσκρουση ενός πτηνού αφού πρώτα επικυρωθεί η προσομοίωση της πρόσκρουσης μέσω κάποιων δοκιμών. Οι προσομοιώσεις του πτηνού και των πλακών πραγματοποιούνται στο πρόγραμμα ανάλυσης LS-Dyna. Το πτηνό μοντελοποιείται στο LS-Prepost χρησιμοποιώντας την τεχνική Smooth Particle Hydrodynamics (SPH) με απόσταση σωματιδίων γνωστή ως "μήκος εξομάλυνσης". 2 mm. Για την επικύρωση της προσομοίωσης οι κρούσεις του πτηνού πραγματοποιούνται σε χαλύβδινες άκαμπτες (Rigid) και παραμορφώσιμες ελαστικές πλάκες (Elastic) με χρήσης διαφορετικών καταστατικών εξισώσεων για το μοντέλο του πτηνού (Tabulated, Linear-Polynomial και Gruneisen) και τα αποτελέσματα συμπεριλαμβανομένης της Αδιάστατης Ώθησης, της Αδιάστατης διάρκειας κρούσης και της Μέσης δύναμης κρούσης όπου λαμβάνοται από την προσομοίωση συγκρίνονται με τα αποτελέσματα από πειραματικά δεδομένα δοκιμών για την επικύρωσή της. Η γεωμετρία των άκαμπτων και παραμορφώσιμων ελαστικών στόχων διαμορφώνεται στο πρόγραμμα Solidworks λαμβάνοντας τις διαστάσεις από της πειραματικές διατάξεις (University of Dayton Research Institute) [23]. Το πλέγμα, και οι ιδιότητες των υλικών ορίζονται στο Ls-Prepost. Η προσομοίωση της επικύρωσης έδειξε ότι τα πιο βέλτιστα αποτελέσματα είναι αυτά της κρούσης του πτηνού 0,6kg πάνω σε ελαστική πλάκα με καταστατικές εξισώσεις Tabulated.
Στην συνέχεια χρησιμοποιώντας τις προηγουμένως αξιολογούμενες τεχνικές επικύρωσης του πτηνού κατασκευάστηκε μια δομή του χείλους προσβολής (Leading Edge) μιας πτέρυγας ενός Αεροσκάφους 100 θέσεων (regional aircraft) και υποβλήθηκε σε κρούση με πτηνό 0.6kg, όπως αυτό πιστοποιήθηκε στις προηγούμενες προσομοιώσεις.
Το θεωρούμενο μοντέλο που χρεισιμοποιήθηκε είναι μια απλοποιημένη αναπαράσταση της πραγματικής δομής του χείλους προσβολής (Leading Edge). Αυτό το μοντέλο αποτελείται από ένα αποελασματοποιημένο στρώμα (TSHELL) αποτελούμενο από 48 στρώσεις σε διαφορετικές διευθύνσεις, που έχει διαμορφωθεί έτσι ώστε να περιλαμβάνει όλους τους μηχανισμούς απορρόφησης ενέργειας. Το σύνθετο υλικό που επιλέχτηκε είναι το Hexcel HTA6376/C.
Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της προσομοίωσης της κρούσης αυτής παρατηρήθηκε ότι κάποια στιγμή οι τάσεις που ασκούνται στην δομή λόγο της πρόσκρουσης του πτηνού είναι μεγαλύτερες από την τάσεις απόδοσης του υλικού στις ίνες και την μήτρα με αποτέλεσμα σε κάποια στοιχεία της δομής (elements) να αστοχήσουν όλα τα στρώματα σε όλες τις διευθύνσεις και έτσι το στοιχείο να διαγραφεί με αποτέλεσμα να επέλθει ζημιά στην πτέρυγα.
|
|---|
