رسالة ماجيستير بهندسة القاهرة تكشف "أثر الصواعق علي الشرائح المركبة بالسطح الخارجي للطائرات"

الإثنين 25 يونيو 2018 01:21 م
رسالة ماجيستير بهندسة القاهرة تكشف
رسالة ماجيستير بهندسة القاهرة تكشف "أثر الصواعق علي الشرائح المركبة بالسطح الخارجي للطائرات"
الباحث
كتب - محمد عز

يناقش قسم الطيران والفضاء بكلية الهندسة جامعة القاهرة اليوم الاثنين رسالة ماجستير عن ”محاكاة أثر الصواعق علي الشرائح المركبة بالسطح الخارجي للطائرة ” للباحث محمد السيد حمزة "مهندس الطيران والفضاء" .

 وتأتى الرسالة لإشراف مشترك بين جامعة القاهرة وجامعة كوينز بانجلترا، حيث يشرف على الرسالة الدكتور محمد نادر ابو الفتوح الأستاذ بقسم هندسة الطيران والفضاء جامعه القاهرة، والدكتور جاسر فاروق عبدالعال استاذ مساعد بقسم الطيران جامعة كوينز بانجلترا، .

ويشارك في لجنة المناقشة والحكم: الدكتور عاطف عمر الشريف الاستاذ بقسم هندسة الطيران والفضاء جامعه القاهرة، والدكتور أدريان مورفي الأستاذ بقسم الطيران جامعة كوينز بانجلترا. وتتمثل المشكلة البحثية للرسالة في أن الإنهيار الناتج من الصواعق على الشرائح المركبة فى سطح الطائرة الخارجى أكبر كثيراً من الإنهيار فى الأسطح المعدنية بها. وهذا الضعف للشرائح المركبة تحت أثر الصواعق ينبع من قلة معاملات التوصيل الكهربى والحرارى لها بما يؤدى إلى إرتفاع فى درجة حرارتها مما يتسبب فى إحتراقها وتطايرها.

 كما أن القوى المغناطيسية الناجمة عن التيار الكهربى الضخم المصاحب للصواعق يعظم من إنهيار هذه الشرائح. ويمكن تمثيل الصاعقة بتيار كهربى حر وقد قام البحث بإستخدام نموذج ديناميكا سريان الموائع الكهرومغناطيسية لتحليل سريان هذا التيار الكهربى من مكان حدوثها وأثناء مرورها خلال الهواء وداخل المادة المركبة. وفى هذا الإتجاه لحل المسألة يتم في النموذج الرياضى للحل تطبيق ثلاثة مجموعات متداخلة من المعادلات. معادلات نافيير – ستوكس لحركة الموائع ومعادلات إنتقال الحرارة ومعادلات ماكسويل للمجال الكهرومغناطيسى لتيار الصاعقة بإعتباره بلازما وقد تم دراسة التفاعل بين تيار بلازما الصاعقة والشرائح المركبة لتقنين الأشكال المختلفة لإنتقال الطاقة ما بين البلازما والمادة المركبة مع زمن نبضة الصاعقة وشدة التيار الكهربى بها .

وقد بين النموذج الرياضى سلوك عمود البلازما الممثل للصاعقة وقنن القدرة الكهربية المنتقلة للشريحة المركبة أثناء الصاعقة. حيث تم تطبيق معادلات نموذج السريان الكهروديناميكى لسريان الموائع على شريحة مادة مركبة ثنائية الأبعاد متماثلة محوريا متعرضة لصاعقة محورية بإستخدام برنامج كومسول للعناصر الفيزيائية المحدودة ومقارنة النتائج مع القياسات المعملية المنشورة.

وقد عمل نموذج من شريحة من إيبوكسى – جرافيت ثلاثية الأبعاد لتقييم إنتشار الإنهيار فى المادة المركبة تحت تأثير الصاعقة وذلك بتطبيق حل التيار الناتج من برنامج كومسول وإعتباره الحمل الواقع على نموذج الشريحة المذكورة وإستخدام برنامج أباكوس للتحليل الإنشائى للحصول على الحل. أخذاً فى الإعتبار إعتماد خواص مواد الشريحة على درجة الحرارة.

وقد وجد أن معظم الإنهيار يحدث فى القشرة الخارجية للشريحة. وتم دراسة أثر نظام الحماية من الصواعق على النموذج بإضافة شريحة شبكية جيدة التوصيل للكهرباء وشريحة عازلة من الصوف الزجاجى على السطح الخارجى للشريحة.

وتم التحقيق فى أثر هذه الإضافات فى نظام الحماية على حجم وعمق وإنتشار الإنهيار فى الشريحة الناتج من الصاعقة. و من جانبه، أكد الباحث أن أهمية بحثه تأتى من أن الدراسات السابقة كانت تجارب معملية ومكلفة بشكل كبير قد تصل لمليارات الدولارات، وفي هذه الدراسة تم الاتجاه للمحاكاة الرقمية لتفادي مثل هذه المبالغ الضخمة، ومن ثم يعد هذا البحث الاول من نوعه في محاكاة الصواعق علي جسم الطائره بالتعاون ما بين جامعتى القاهره وكوينز بانجلترا. والجدير بالذكر أن الباحث قد نشر بحثين من الرسالة الأول نشر بمؤتمر علمى بانجلترا والآخر بمجلة علمية متخصصة بانجلترا وقد حققا ردود فعل كبيرة فى التخصص، حيث حققا اعلى قراءه علي موقع ال research gate العالمي.