ساخت هواپیما‌های سبک و قدرتمند با الهام از بال سنجاقک
تاریخ انتشار: ۲ مرداد ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۸۳۰۰۸۲۹
تین نیوز
استاد ایرانی دانشگاه پنسیلوانیا از بال‌های سنجاقک برای طراحی مجدد بویینگ ۷۷۷ الهام گرفته است که میتواند به ساخت هواپیما‌های سبکتر، قدرتمند‌تر و پایدارتر منجر شود.
به گزارش تین نیوز به نقل از آنا، «مسعود اکبرزاده» از دانشکده طراحی «وایتزمن» رهبری یک گروه چند رشته‌ای از طراحان معماری، مهندسان سازه، دانشمندان علوم رایانه و .
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
این پژوهشگر، تلاش می‌کند با بهره مندی از هندسه‌های چندوجهی که اغلب در طبیعت وجود دارد ساختار‌های قوی‌تر و سبک تری بسازد که به مواد اولیه کمتری نیز نیاز دارند.
در طول تاریخ، انسان، با مشاهده بسیاری از جنبه های طبیعت، به دنبال الهام گرفتن از آنها بوده تا کارایی پرواز، مانورپذیری و ثبات را بهبود بخشد.
از زمان «لئوناردو داوینچی» طراحی الهام گرفته از طبیعت که «بیومیمیک» یا «زیست-الهام» خوانده می‌شود، نقش مهمی در توسعه هوانوردی داشته و دارد.
اکبرزاده می گوید: طبیعت معلم بزرگی است که به ما چگونگی بهینه سازی سیستم‌ها را می آموزد. وقتی به سنجاقک نگاه می‌کنید، بال‌هایی را می بینید که طی میلیون‌ها سال به ساختاری فوق العاده سبک، کارآمد و قوی تکامل یافته اند.
وی با اشاره به علاقمندی خود و گروهش به هندسه سطح و ساختار داخلی رگه‌های روی بال‌های سنجاقک، می‌گوید: پیکربندی پیچیده سلسله مراتبی بال، موجب استحکام و انعطاف پذیری شده و به سنجاقک‌ها اجازه می‌دهد تا به سرعت بالا بروند و مانور دهند. وقتی از نزدیک به الگو‌های بال سنجاقک نگاه کردیم متوجه وجود چندضلعی‌های محدب زیادی در آن شدیم.
تشریح بال پیچیده
محققان پیچیدگی‌های شبکه ورید هندسی بال سنجاقک را با استفاده از روش «نمودار‌های متقابل ماکسول» بررسی کردند. این ابزار تحلیل که برای محاسبه تعادل نیرو‌ها در یک سیستم استفاده می‌شود، نقش مهمی در رمزگشایی فیزیک ساختار بال سنجاقک ایفا کرد.
اکبرزاده خاطرنشان می کند: بین ضخامت اجزا یا اعضاء تشکیل‌دهنده متصل و تعادل درون صفحه آن شبکه، همبستگی وجود داشت. به عبارت ساده‌تر، یعنی شبکه عروق سنجاقک را گرفته و از همه طرف آن را بکشید و ببینید ساختار کلی به‌عنوان یک شبکه کششی، حداقل در یک صفحه دوبعدی، کاملاً کار می کند.
وی می افزاید: این شوک‌آور بود، زیرا بال برای رفتار خمشی مرتبط با حرکات بال زدن طراحی شده است تا یک شبکه فقط کششی یا فشرده‌سازی.
این یافته دانشمندان را قادر ساخت تا رفتار ساختار بال را که با الگوی ساختاری بال تقلید شده است، بررسی کنند. اکبرزاده اظهار داشت: در نهایت نشان دادیم که این رویکرد میتواند به ارائه سازه‌های بال کارآمدتر در برابر خمش خارج از صفحه منجر شود.
یادگیری ماشینی از طبیعت
این گروه هندسه بال را به شبکه عروقی داخلی و لبه‌های بیرونی تقسیم کرد. با این کار، نشان دادند چگونه ساختار‌های داخلی بال سنجاقک می تواند تحت‌تاثیر اجزای دیگر قرار گیرد.
اکبرزاده می‌گوید: ما از نمودار‌های شکل و نیرو بال سنجاقک به‌عنوان مجموعه داده های آموزشی برای توسعه مدل یادگیری ماشینی خود استفاده کردیم که می تواند شبکه‌های ساختاری ایجاد کند که هندسه واقعی بال را به‌خوبی منعکس سازد.
این دانشمند ایرانی ادامه داد: تصور کنید یک بال هواپیما بر اساس اصول رعایت شده در بال سنجاقک طراحی شده باشد. با انجام این کار، ما به طور بالقوه می‌توانیم هواپیما‌های سبکتر و کارآمدتر، با استفاده از مواد کمتر، ایجاد کنیم که منجر به صرفه‌جویی قابل‌توجه در سوخت و هزینه‌ها می‌شود، صرف نظر از اینکه این فرایند میتواند به کاهش قابل توجهی در ردپای زیست‌محیطی صنعت هوایی منجر شود.
تبدیل نظریه به واقعیت
این پژوهشگران، یافته‌های خود را در سناریو‌های دنیای واقعی با ترکیب طرح‌های الهام گرفته از سنجاقک در بدنه هواپیمای اکسترود شده دوبعدی بال بوئینگ ۷۷۷ در مقیاس ۱:۱۲۰ به کار بردند و بهبود قابل توجهی در کارایی ساختاری بال‌ها مشاهده کردند.
طراحی بر اساس بال سنجاقک، سختی صفحه بیرونی را تا ۲۵ درصد افزایش داد که پتانسیل طراحی بال‌های سبکتر و کارآمدتر را نشان می دهد.
اکبرزاده می گوید: این نه تنها عملی بودن تحقیق را تأیید می‌کند، بلکه نگاهی وسوسه‌انگیز به آینده هوانوردی ارائه می دهد.
اوج گرفتن به سوی آینده
اکبرزاده می افزاید: این مطالعه به قابلیت‌های بکر طراحی الهام گرفته از طبیعت توجه می‌کند. با هم افزایی یادگیری ماشینی، زیست شناسی ساختاری و مهندسی، مرز جدیدی در حال ظهور است، مرزی که نوید موجی از نوآوری را در رشته‌های مختلف مهندسی می‌دهد.
استاد دانشگاه پنسیلوانیا افزود: در حالی که برای الهام گرفتن به ساختار‌های پیچیده دنیای طبیعی نگاه می کنیم، چه کسی می داند که چه راز‌های دیگری را می توانیم فاش کنیم؟ از سنجاقک‌ها گرفته تا سایر حیوانات بالدار، سفر اکتشاف ما تازه شروع شده است.
این گروه قصد دارد با نگاهی به آینده و با امید به کشف الهامات طراحی بیشتر، عمیق‌تر در ساختار سه بعدی بال سنجاقک کاوش کند. آنها همچنین پیش‌بینی می کنند مدل یادگیری ماشینی خود را اصلاح کنند، قابلیت‌های پیش‌بینی آن را افزایش دهند و دقت بازسازی ساختار مصنوعی را بالا ببرند.
نتایج این تحقیقات در تازه‌ترین شماره نشریه Advanced Science منتشر شده است.
آخرین اخبار حمل و نقل را در پربیننده ترین شبکه خبری این حوزه بخوانیدمنبع: تین نیوز
کلیدواژه: هواپیما هوانوردی بوئینگ 777 هواپیمای سبک دانشگاه پنسیلوانیا یادگیری ماشینی بال سنجاقک بال ها
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.tinn.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «تین نیوز» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۸۳۰۰۸۲۹ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
«شبکه ملی ساخت سریع فناوری‌های راهبردی» راه اندازی شد
به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از وزارت علوم، امین عبداله‌زاده اظهار داشت: معاونت فناوری و نوآوری وزارت علوم، تحقیقات و فناوری با همکاری معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش بنیان ریاست جمهوری و با هدف فراهم نمودن بستر مناسب جهت حمایت و کمک به تسریع فرایند تبدیل ایده به محصول و ساخت نمونه اولیه محصولات فناورانه، اقدام به راه اندازی ساختاری تحت عنوان " شبکه ملی ساخت سریع فناوری‌های راهبردی" کرده است.
وی بیان کرد: تمرکز این شبکه بر ساخت و تولید محصول است و با تجربه مشابه اجرا شده در سال‌های گذشته، با عنوان ایجاد "شبکه آزمایشگاهی فناوری‌های راهبردی" که مبتنی بر ایجاد زیرساخت‌های سنجش و آزمون است، متفاوت است.
عبداله زاده تصریح کرد: در این شبکه ذینفعان زیست‌بوم نوآوری، با ثبت و معرفی زیرساخت‌ها و تجهیزات فیزیکی و نرم افزاری خود می‌توانند از خدمات قابل ارائه توسط این شبکه بهره‌مند شوند، که زیرساخت‌ها و تجهیزات میتواند شامل: دستگاه‌ها و تجهیزات ساخت نمونه اولیه، انواع پرینترهای سه بعدی، تجهیزات ساخت مواد مرکب (کامپوزیت‌ها، تجهیزات و دستگاه‌های جوشکاری، پرس‌کاری و فرز، تجهیزات مرتبط با قالب‌سازی و دستگاه تزریق پلاستیک، دستگاه‌های اندازه‌گیری دقیق، دستگاه‌های ساخت تجهیزات الکترونیکی و الکتریکی، دستگاه‌های تجهیزات نوری و اپتیکی، نرم‌افزارها و سخت‌افزارهایی مورد استفاده برای ساخت و راه اندازی تجهیزات، تجهیزات ارتباطی و شبکه و ... است.
مدیرکل پشتیبانی امور فناوری و نوآوری افزود: با عنایت به موارد مذکور، "شبکه ملی ساخت سریع فناوری‌های راهبردی" با فراهم نمودن اطلاعات از ظرفیت‌های موجود زیرساخت‌های فیزیکی و نرم افزاری هر یک از ذینفعان زیست‌بوم نوآوری، بستر مناسبی را در جهت ایجاد فضاهای نوآورانه جهت ارتقاء ظرفیت صنعتی‌سازی، توسعه نوآوری و حمایت از تولید ایده‌های فناورانه و خلق سریع نمونه محصول، در قالب " فب لب‌های فناوری و ساخت" در پارک‌های علم و فناوری، فراهم خواهد کرد.
وی با اشاره به فب‌لب خاطرنشان کرد: "فب‌لب" Fabrication Laboratory محیط مناسبی است که زمینه همکاری مشترک میان مهندسان، طراحان، برنامه نویسان و افراد علاقه‌مند به همه ابزارها و منابع لازم را برای تبدیل ایده‌ها به تولید سریع نمونه محصول فراهم می سازد.
عبداله زاده در بخش پایانی سخنان خود اظهار داشت: "فب لب" نه تنها یک مکان فیزیکی است، بلکه یک فرهنگ نوآورانه برای به اشتراک گذاشتن دانش و ایده‌ها را ایجاد می کند و ترویج خلاقیت و نوآوری، ایجاد محیط مهارت‌محور، تشکیل جامعه فنی، تسهیل تبادل دانش، تشویق به تولید مشترک، ترکیب دانش علمی و عملی، پیشرفت در حوزه‌های چند رشته‌های، تشکیل پلتفرمی برای استارتاپ‌های فنی و انتقال دانش از دانشگاه به صنعت را فراهم می‌نمایند و بر این اساس گام موثری در جهت تسریع و تسهیل فرایندهای ساخت و تولید نمونه محصول و حرکت در راستای تجاری‌سازی و تحقق اقتصاد دانش بنیان را فراهم خواهد ساخت.
کد خبر 6094471
مدیررسانهای پرسپولیس: سپاهان به جای شکایت بیجا، عذرخواهی کند