اشتراک گذاری با دوستان
اشتراک گذاری در linkedin
اشتراک گذاری در twitter
اشتراک گذاری در facebook
اشتراک گذاری در telegram
اشتراک گذاری در whatsapp

وضعیت:  باز

  شماره سند:

  تاریخ انتشار: 1401/04/20

  مهلت ارسال پیشنهاد: 1401/05/13

  فرصت‌ها: براساس پیشنهاد‌ها قابل‌ مذاکره خواهد بود.

 تماس : 02166539734 – 02166533864

  ارسال پروپوزال‌ها: https://ghazal.inif.ir/grant

خلاصه فناوری

در سال‌های اخیر، پهپاد‌های چندملخه به علت مانورپذیری بالا و کاربردهای مختلف، موردتوجه زیادی قرار گرفته‌اند. یکی از محدودیت‌های این پهپادها در مانور کاهش ارتفاع آن‌ها، جریان حلقه گردابه است. در این شرایط، پهپاد در مانور کاهش ارتفاع، دچار ناپایداری می‌شود. در این پژوهش، ساختاری جدید برای پهپاد ارائه می‌شود که امکان کاهش سریع ارتفاع بدون جابجایی افقی و دوران حول محور یاو را فراهم می‌کند.

در این راستا، ابتدا یک مدل دقیق برای جریان حلقه گردابه در نظر گرفته شده و آن مدل معرفی می‌گردد. سپس طرح پیشنهادی برای ساختار پهپاد ارائه شده و روابط حاکم بر پهپاد با ساختار جدید استخراج می‌گردند. در ادامه،  پایداری پهپاد بررسی شده و حرکت آن با درنظرگرفتن محدودیت جریان حلقه گردابه شبیه‌سازی می‌شود. در گام بعدی، یک پهپاد با زاویه دایهدرال  ثابت و متغیر طراحی و ساخته می‌شود و منطق‌های کنترلی بر روی آن تست می‌گردند. درنهایت کاهش سریع ارتفاع پهپاد ارزیابی شده و عملکرد آن بررسی می‌شود.

 

درباره تیم پژوهشی

سوابق عرضه‌کننده فناوری و مسئول اصلی تیم پژوهشی

دکتر آریا الستی، استاد تمام دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی شریف هستند. ایشان در مقطع دکتری از دانشگاه کارلتون (کانادا) در رشته مهندسی مکانیک فارغ‌التحصیل شده‌اند و بيش از 165 مقاله در مجلات بین‌المللی و 125 مقاله در کنفرانس‌های بین‌المللی به چاپ رسانده‌‌اند. همچنین ایشان استاد راهنماي 26 دانشجوی فارغ‌التحصیل دکتري و 105 دانشجوی فارغ‌التحصیل کارشناسي ارشد بوده‌اند. شاخص H-Index  مقالات منتشرشده توسط آقای دکتر الستی ، 35 است. ايشان مجری بیش از 24 پروژه پژوهشی- صنعتی نیز بوده است.

ضرورت مسئله

همان طور که گفته شد، یکی از مشکلات پهپادهای چندملخه در مانور کاهش ارتفاع، محدودیت حرکت آن‌ها به علت وجود محدوده‌ای ناپایدار به نام جریان حلقه گردابه است. این محدوده ناپایدار باعث نوسان‌های شدیدی روی بردار تراست هر ملخ می‌شود و حتی می‌تواند منجر به ناپایداری کامل پهپاد و سقوط آن گردد. برای برون‌رفت از این محدوده ناپایدار، کنترل‌کننده باید یک جریان افقی بر روی دیسک ملخ ایجاد کند. یکی از راه‌های حل این مشکل، ایجاد مانورهایی مانند مانور مارپیچ است. البته از مشکلات این روش، نیاز به جابه‌جایی افقی پهپاد است که در بعضی موارد، از جمله بازرسی دودکش‌ها یا محیط‌های دارای موانع زیاد، این مانور امکان‌پذیر نیست. یک راه‌حل دیگر، منطق کنترلی کاهش ارتفاع و دوران حول محور یاو به‌صورت توأمان است. عملکرد این منطق در حین کاهش ارتفاع به این صورت است که متناسب با سرعت پهپاد، یک دستور سرعت دورانی حول محور یاو به پهپاد داده می‌شود و بدین ترتیب یک سرعت افقی بر روی دیسک ملخ ایجاد می‌گردد. با این حال مانور دوران حول محور یاو دو مشکل دارد، اول اینکه مانور دوران، یک مانور سخت برای پهپادهای چندملخه است، چراکه این دوران به کمک گشتاور خروجی موتور ایجاد می‌گردد، درحالیکه دیگر دوران‌ها به کمک نیروی تراست ایجاد می‌شوند. مشکل دوم در بازرسی‌ها و ماموریت‌هایی است که نیاز به فیلم‌برداری یا عکس‌برداری دارند، در این حالت مانور باعث دوران دوربین و اختلال در بازرسی‌ها می‌گردد (بعضی از گیمبال‌ها زاویه یاو را به‌صورت کاملاً مستقل کنترل می‌کنند). در این پژوهش، هدف طراحی یک پهپاد با زاویه دایهدرال متغیر برای برون‌رفت از این محدودیت حرکتی در مانور کاهش ارتفاع سریع است.

مسئله اصلی تحقیق

هدف از این پژوهش، طراحی و ساخت یک پهپاد با زاویه دایهدرال متغیر برای دستیابی به مانورپذیری بالاتر بخصوص در مانور کاهش ارتفاع سریع است. به این منظور، ابتدا دینامیک یک پهپاد با زاویه دایهدرال متغیر شبیه‌سازی شده و پایداری آن در زاویه‌های مختلف دایهدرال و همچنین در حین تغییر زاویه دایهدرال بررسی می‌شود. سپس حساسیت به اثر زاویه دایهدرال در پایداری پهپاد آنالیز خواهد شد. پس از تحلیل‌های دینامیکی، می‌بایست یک کنترل‌کننده برای سیستم طراحی شود که بتواند پهپاد را در زاویه‌های دایهدرال مختلف و همچنین در حین تغییر زاویه، پایدار نگاه دارد. باتوجه‌به ویژگی‌های مدنظر برای هر زیرسامانه در طراحی دینامیکی و کنترلی، لازم است یک پهپاد با امکان تغییر زاویه دایهدرال بر روی هر بازو طراحی و ساخته شود. در واقع هدف از این فرایند، طراحی و ساخت پهپاد با امکان پرواز در فضای داخلی و تاحدامکان کوچک و سبک است تا در تصادف‌ها یا سقوط‌های احتمالی، آسیب جدی نبیند. در این مرحله ابتدا پهپاد با زاویه‌های دایهدرال ثابت پرواز می‌کند. سپس کنترل‌کننده مناسب جهت پرواز با زاویه دایهدرال متغیر بر روی پهپاد گذاشته شده و تست‌های پرواز با زاویه دایهدرال متغیر انجام می‌شود. کنترل‌کننده در این مرحله می‌بایست در حالت گذار بین زاویه‌های دایهدرال مختلف، توانایی حفظ پایداری پهپاد را داشته باشد. در این راستا تست‌هایی از قبیل پایداری پهپاد در یک نقطه با تغییر زاویه دایهدرال، اجرای مانور جابجایی افقی با زاویه دایهدرال متغیر و در نهایت انجام مانور کاهش ارتفاع سریع از جمله تست‌های عملکردی این سامانه هستند.

 

مزایا

  • امکان پرواز پایدار پهپاد با سرعت زیاد در مانور کاهش ارتفاع
  • امکان پرواز پایدار در شرایط محیطی با جریان هوا به سمت بالا (مثل دودکش‌های صنعتی)

کاربردها

  • پروازهای با محدودیت زمان
  • پروازهایی با نیاز به زمان کافی برای عملیات با ارتفاع زیاد
  • پروازهای بازرسی از دودکش‌های صنعتی
  • پروازهای با سرعت زیاد و مسابقه‌ای
  • پروازهای نظامی با سرعت زیاد

خروجی‌های مورد انتظار تحقیق

  • دانش فنی کنترل پهپاد با زاویه دایهدرال متغیر
  • یک پهپاد با قابلیت پرواز با زاویه دایهدرال متغیر

هزینه و زمان اجرای طرح

  • هزينه اجراي طرح در بازه 500 تا 700 ميليون تومان برآورد می‌شود.
  • مدت‌زمان اجراي طرح بین 12 تا 15 ماه برآورد می‌شود.

تسهیم مالیک فکری

  • مالکیت معنوی: مشارکت‌کننده در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سـهیم خواهـد بـود و انتشـار مقالـه مشـترک توسـط مجری و مشارکت‌کننده در ژورنال‌های داخلـی و خارجـی، ارائه مقالـه در کنفرانس‌هـا و سـمینارها بـا موافقـت و اشـاره بـه نـام همـه دست‌اندرکاران مجـاز خواهـد بود.
  • مالکیـت منافـع مـادی: سـهم مشـارکت شرکت/شتاب‌دهنده متقاضـی حداقـل 10 و حداکثـر 35 درصـد خواهـد بـود (منافـع مالـی ناشـی از توسـعه ایـن فناوری بر اسـاس توافـق طرفیـن و مشـترک خواهـد بـود و باتوجه‌به سهم آورده نقدی و غیرنقدی توسعه‌دهنده، سهم مالکیت قابل‌مذاکره و توافق است).

ارسال درخواست

درخواست‌های مشـارکت صرفاً بایـد در چارچوب موردنظر صنـدوق نوآوری و شـکوفایی، تدویـن و حداکثـر تـا تاریـخ 1401/05/13 در سـامانه غـزال صنـدوق نوآوری و شـکوفایی به نشانی (www.ghazal.inif.ir) ثبت شوند. درخواست‌هایی کـه در چارچوبـی غیرازآن، یـا بـه روش‌های دیگـر بـه دسـت صنـدوق نـوآوری و شـکوفایی برسـند، وارد فراینـد ارزیابـی نخواهنـد شـد.