طراحی و ساخت یک پیشران الکتروهیدرودینامیکی جهت استفاده در میکروربات پرنده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی هوافضا

2 مجتمع انشگاهی مکانیک، دانشگاه مال اشتر

چکیده

این مقاله به طراحی و ساخت یک پیشران جهت استفاده در میکروربات پرنده یا میکرو پهپاد با استفاده از تخلیه کرونای کنترل شده جریان الکترهیدرو دینامیکی پرداخته است، یک نمونه از عملگرهای پلاسما، عملگرهای پلاسمای کرونا می‌باشد که به وسیله یک الکتروددارای ولتاژبالا با شعاع انحنای کوچک به‌عنوان ساطع کننده(امیتر) و الکتروددیگر به‌عنوان جمع کننده(کالکتور) که در فاصله معینی از یکدیگر قراردارند، ایجاد می‌شود. در این تحقیق، به بررسی وسایل پرنده هوایی در مقیاس میکروروبات‌ با وزن کمتر از 100 میلی‌گرم و طول مشخصه کمتر از 5 سانتی‌متر با استفاده از محرک الکتروهیدرودینامیکی مبتنی بر تخلیه عملگرهای کرونا پرداخته شده است. تولید نیروی پیشران تقریبا ًبی‌سروصدا و بدون استفاده ازقطعات متحرک است. در این تحقیق، با بررسی استفاده از آلیاژهای مختلف فلز آلومینیوم (T3 ، 1100 ، 2024، 7050 و 7075) به یک وزن بهینه برای کالکتر و وزن بهینه و استحکام لازم برای امیتر به دست آمد. در نتیجه مدل تک امیتری و در نهایت مدل دو امیتری ساخته شد و نتایج به دست آمده بر مورد بحث و بررسی قرار گرفت. تراست تولیدی حالت دوامیتری در کرونای منفی، 79 درصد بیشتر از حالت تک امیتری است و در حالت دوامیتری، تراست تولیدی درتخلیه کرونای منفی، 44 درصد بیشتراز تخلیه کرونای مثبت می‌باشد، همچنین در کرونا منفی، افزایش ولتاژ در نمونه تک امیتری تاثیربسزایی در کاهش راندمان تولیدی نسبت به پیشران دو امیتری دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Design and construction of an electrohydrodynamic thruster for use in a flying microrobot

نویسندگان [English]

  • Esmaeil Cjeshmehnia 1
  • Rouhollah Khoshkhoo 2
1 MUT
2 Faculty of Mechanical Engineering, MUT
چکیده [English]

Today, scientists in the aerospace industry are looking to use electrical energy instead of fossil fuels and use plasma as a thruster for drones. An example of a plasma actuator is the corona plasma actuator,. In this research, microrobot-scale aerial vehicles with a weight of less than 100 mg and a characteristic length of less than 5 cm are investigated using an electrohydrodynamic actuator based on corona discharge. The generation of propulsive force is almost silent and without the use of moving parts. In this research, by examining the use of different aluminum alloys (T3, 1100, 2024, 7050 and 7075), an optimal weight for the collector and the optimal weight and strength required for the emitter were obtained. As a result, a single-emitter model and finally a dual-emitter model were built and the results obtained were discussed and examined. The thrust produced by the dual-emitter mode in the negative corona is 79 percent higher than the single-emitter mode, and in the dual-emitter mode, the thrust produced in the negative corona discharge is 44 percent higher than the positive corona discharge. Also, in the negative corona, increasing the voltage in the single-emitter sample has a significant effect on reducing the production efficiency compared to the dual-emitter propellant.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Corona actuator
  • microrobot
  • plate and needle configuration
  • positive corona discharge
  • negative corona discharge