Anasayfa>>Makale>> Aerodinamik

Aerodinamik


Aerodinamik gazların hareketlerini ve gazlar içerisinde hareket eden cisimlere etkilerini, hareket eden cisimlerin şekillerini inceleyen bilim dalı. Aerodinamik, mekaniğin bir koludur.

 
Deltakanat ve Bileşenler
Polar Verisi ve Kullanımı
Paul Mc Cready Kimdir ?
Mc Cready Theory

Tanımlamalar


Aşağıdaki şekilde bir deltakanadın kaldırma ve sürükleme gibi en önemli faktörlerlerini etkileyen, kanat geometrisinin teknik tanımlamalarını görüyorsunuz. Üstten görünüş , kanat yapısını gösteriyor. Alttaki kanat profilinde kanadın önü hücum kenarı(leading edge) , kanadın arkası ise firar kenarı (trailing edge) olarak adlandırılıyor. Kanat profilinde hücum kenarı ile firar kenarı arasındaki uzaklık kordo (chord) olup (c) ile gösterilmekte. Bir kanadın ucuyla diğer ucu arasındaki mesafenin adlandırılması ise span olup (s) ile ifade edilmiştir.

Aspect Ratio ise kanadın ucdan uca olan uzaklığın, kordoya olan oranıdır. AR= s^2 / A = s^2 / (s * c) = span/chord

Yüksek Aspect ratio oranına sahip kanatlar performans kanatlarında olduğu gibi, yüksek span değerine sahipken, düşük Aspect Ratio'ya sahip kanatlar savaş uçaklarında olduğu gibi da düşük span değerine sahiptir veya kordo mesafesi düşüktür. Aspect ratio arttıkça kaldırma kuvveti (lift) artarken, sürüklenme (drag) azalır. Bir uzay mekiğinin kanatlarına bakarsanız kanadın Aspect Ratio oranının çok düşük olduğunu görürsünüz. Çünkü çok yüksek hızda uçmak için tasarlanmıştır ve bu nedenle süzülüş oranı çok düşüktür. Aspect Ratio oranını nasıl değiştirebiliriz.? Tabi ki VG sistemiyle.
.Deltakanatta bulunan VG sistemi uçuş sırasında Aspect Ratio oranını değiişimine izin verir. Büyük span değeri düşük hızlarda iyi kaldırma gücü sağlarken, düşük span değeri daha hızlı uçuşa izin verir. Bu sistemin askeri alandaki en güzel uygulaması ise F-14 Tomcat ve F-111'ler uçuş sırasında kanat formlarını değiştirerek( Aspect ratio'yu arttırıp azaltarak) gerekli uçuş dinamiklerine ulaşmasıdır.

Dihedral ve Anhedral Yapı

Kanadın önden görünüşüne bakarsak sağ ve sol kanatların aynı hizada yani aynı düzlemde olmadıklarını yani yer düzlemine paralel olmadığını görürüz. İşte kanadın yer düzlemiyle yaptığı bu açı dihedral açı olarak adlandırılır. Bu kanat formunun fonksiyonu, yatışlarda (roll) stabiliteinin arttırılmasıdır.Bu açı yatış manevrasından sonra kanadın eski doğal pozisyonuna dönmesine yardımcı olur. Başlangıçta veya eğitimde kullanılan deltakanatlarında ve kıtalararası seyahat yapan büyük yolcu uçakları kanatlarına bakacak olursanız bu dihedral yapıyı görebilirsiniz. Savaş uçakları gibi yüksek manevra kabiliyetine sahip uçak kanatlarında veya topless diye adlandırdığımız performans kanatlarında dihedral açı negatiftir. Bu tip kanatlardak anhedral yapı vardır. Kanat uçları, kanat köküne göre daha aşağıdadır. Bu form yüksek yatış ve manevra kabiliyeti sağlar.

Aerofil Yapı

Bu aerofil yapının şekli nereden geliyor ? İsveç-Alman bilim adamı Bernoulli 1738 yılında yazdığı Hydrodynamica adlı kitapta akışkan dinamikleri konusunda bulduğu presip aerofil kanat kesitinin yaratılmasının temelidir. Bu presip kısaca akışkanın hızı artınca basıncı düşerken, hız azalınca basıncın artmasıdır. Aşağıda orjinal venturi borusunu görüyorsunuz.

Kanadın yan profiline bakalım. Hücum kenarı ile firar kenarını dük olarak birleştiren hat kordo hattıdır. (chord line). Bu hat kanadın alt ve üst yüzeylerini birbirinden ayıran düz bir çizgidir.Eğer kanat profilini eşit 2 parçaya ayırırsak kesik çizgili hat ise main chamber line'a ulaşırız. Simetrik aerofil yapıda chord line ile main camber line birbirinin aynısıdır. Main chamber line ile chord line arasındaki mesafete camber (kavis) adı verilir ve bu mesafenin değişimi aerofil yapıyı dolayısıyla kanat profilini değiştirir. Kavis düştükçe hız artarken, kavis artınca kaldırma gücü (lift) artar. Birçok uçak kalkış sırasında yüksek kaldırma gücüne(lift) ulaşmak için,flap ve slatlar yardımıyla kanadın kamburluğunu (camber) arttırarak aerofil yapısını değiştirirler. Uçağın taşıdığı yük ve hız aynı kalırken değişen tek şey kaldırma gücünün artmasıdır.


Aşağıdaki simülatörde aerofil yapıdaki kamburluğun, kaldırma gücüne olan etkisini görebilirsiniz. (Java Runtime Enviroment eklentisi gereklidir)

 

KALDIRMA GÜCÜ (LIFT)

Lift yani kaldırma çöküşün zıttı yönünde oluşan ve hava aracını havada tutan güçtür. Kaldırma hava aracının birçok parçası tarafından yaratılabilir fakat en büyük yaratıcı güç kanatlardır. Lift hava aracının havadaki hareketiyle üretilen mekanik aerodinamik bir güçtür.Birçok faktör bu gücü etkiler.


Mekanik bir güç olan Lift hareket halindeki bir akışkanın (gazın veya sıvının) katı bir nesneyle etkileşimi sırasında meydana gelir. Herhangi bir güç alanı, çekim alanı veya elektro manyetik bir çekim alanı değildir. Sadece bir nesnenin diğer bir nesneyle fiziksel bir etkileşimiyle oluşur. Kaldırma gücünün oluşumu için hava gibi bir gaz veya akışkan bir maddenin katı bir nesneyle karşılaşması gerekir. Akışkan yoksa kaldırma da yoktur.
Kaldırma gücü katı nesneyle gaz veya sıvı gibi bir akışkanın farklı hızlarda olmasıyla yaratılır. Katı nesneyle akışkan arasında bir hareket olmalıdır. Hareket yoksa kaldırma da yoktur.

Nasıl Yaratılır ?
Yandaki kanat kesidine bakalım. Hava akımı kanadın hücum kenarından firar kenarına doğru hareket halindedir. Akışkan dinamiğinin bir kuralı olarak kanadın üstünden geçen hava ile kanadın altından geçen hava akımı aynı anda kanadı terketmek zorundadır. Bu nedenle kanat üstünden geçen hava, alttan geçen havadan daha hızlı hareket eder. Çünkü katedeceği yol daha uzundur. Hızlı hareket eden hava kanadın üst bölgesinde alçak basınç alanı oluşturur. Kanadın hücum açısının arttırılması ile de alttan geçen hava akımı kanada çarparak kanadı alttan yukarı doğru iterken, kanadın üstünde oluşan alçak basınçla bereber kanatta yukarı doğru bir itiş gerçekleşir. Bu da kaldırma kuvvetidir(Lift).

Kaldırma Gücünü etkileyen Faktörler

Kaldırma gücünü etkileyen faktörler:

a) Nesne : Şekli ve Büyüklüğü
b) Hareket : Hız ve Akışın Eğimi
c) Hava : Kütlesi, Akışkanlığı ve Sıkışma

a) Nesne : Kanadın aerofil yapısı , büyüklüğü ve kanat genişlik oranı (Aspect Ratio)lift oluşumunda büyük önem taşır. Kanadın bu üç niteliği kaldırma gücünün büyüklüğünü etkiler.
b) Hareket : Kaldırma gücü için havada hareket eden bir nesne gereklidir. Kaldırma gücü hıza ve nesnenin havayla olan eğimine (hücüm açısı) göre değişir.

c) Hava : Kaldırma gücü havanın akışkanlığına ve kütlesine göre değişir.
Aşağıdaki simülatörde hücüm açısındaki ve aerofil yapıdaki değişimin kaldırma gücüne olan etkisini interaktif olarak görebilirsiniz.

Barış Yalçınkaya
11 Aralık 2008

Kaynaklar :NASA Glenn Research Center, Aerodynamics, Fluid Dynamics

Anderson, John D. (2007). Fundamentals of Aerodynamics

Etiketler: deltakanat, yelkenkanat, aerodinamik, Aerofil, Uçuş Dinamikleri, Uçuş dinamiği, Bernoulli, Bernoulli prensibi, Venturi, venturi borusu, Hava akışı, Airflow, Akışkan dinamiği, Akışkan, Dihedral, yerçekimi, basınç merkezi, ağırlık merkezi, lift, drag, thrust , sink, center of pressure, center of gravity

 

 


ana sayfa | donanım | haberler | makaleler | uçuş güvenliği | uçuş merkezleri |deltakanat eğitimi | hakkımda | yasal bilgi