1

TC. ESKİŞEHİR OSMANGAZİ ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ

MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

UÇAK KANAT PROFİLİNİN HAD YAZILIMI İLE ANALİZİ

Lisans Tezi

151820173125 Türker ERDOĞAN

151820171122 Durmuş TERZİOĞLU

Tez Danışmanı

Dr. Öğr. Üy. Hayriye Sevil Ergür

Eskişehir 25/05/2018

2

ONAY

Makine Mühendisliği Bölümü Mühendislik Araştırmaları (Pnömatik Sistem Araştırmaları)

dersi Lisans öğrencileri; 151820171122 Durmuş TERZİOĞLU ve 151820173125 Türker

ERDOĞAN’nın çalışma projesi olarak hazırladığı “UÇAK KANAT PROFİLİNİN HAD

YAZILIMI İLE ANALİZİ” başlıklı çalışması, jürimizce değerlendirilerek kabul edilmiştir.

Dr. Öğr. Üy. Hayriye Sevil ERGÜR (Üye)

Prof. Dr. Nejat KIRAÇ (Üye)

Dr. Öğr. Üy. Nihal UĞURLUBİLEK (Üye)

Makine Mühendisliği Mühendislik Araştırmaları Jürisi’nin ........./....../..2018 tarihinde yapılan

sözlü sınavında başarılı bulunmuştur.

Başarı Notu (Ham ve harf notu)

3

İÇİNDEKİLER

İçindekiler .................................................................................................................................... 3

Kısaltmalar .................................................................................................................................. 4

Şekil Listesi .................................................................................................................................. 5

Tablo Listesi ................................................................................................................................. 6

Teşekkür ....................................................................................................................................... 7

Özet ............................................................................................................................................... 8

1.Giriş ........................................................................................................................................... 9

2.Aerodinamik ............................................................................................................................. 9

3.Aerodinamik Terimler ....................................................... Error! Bookmark not defined.10

3.1 Kamburluk ......................................................................................................................... 10

3.2 Veter Uzunluğu ................................................................................................................. 10

3.3. Ortalama Aerodinamik Chord .......................................................................................... 11

3.4. Kanat Yapısı ve Açıklık Oranı ......................................................................................... 11

3.5. İncelik Oranı ..................................................................................................................... 11

3.6. Basınç Merkezi ................................................................................................................. 12

3.7. Hucum Açısı ..................................................................................................................... 12

3.8 .Çekme Kuvveti ................................................................................................................ 12

3.9.Ağırlık ............................................................................................................................... 13

3.10.Aerodinamik Bileşke ....................................................................................................... 13

3.11.Kaldırma ......................................................................................................................... 14

3.12.Sürüklenme ...................................................................................................................... 14

3.13.Tutuma Kaybı .................................................................................................................. 15

3.14.Parazit Sürükleme ........................................................................................................... 15

4.Kanat Profilleri ...................................................................................................................... 17

4.1.Naca Nedir ? ..................................................................... Error! Bookmark not defined.

4.2.Naca Profilleri .................................................................................................................. 18

5. NACA 8414 Kanat Profilinin Hesaplama Aşamaları ............................................................. 20

6. NACA 8414 Kanat Profilinin Hesaplama Sonuçları ............................................................... 34

7. Sonuçlar .................................................................................................................................. 39

Kaynaklar

4

KISALTMALAR

HAD : Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği

NACA : National Advisory Committe for Aeronautics

5

Şekil Listesi Şekil 3.1. Camber (kamburluk) ve chord uzunluğu .................. Error! Bookmark not defined.0

Şekil 3.2. Ortalama veter uzunluğu ............................................. Error! Bookmark not defined.

Şekil 3.3. Kanat kalınlığı ............................................................. Error! Bookmark not defined.

Şekil 3.4. Basınç merkezi ............................................................ Error! Bookmark not defined.

Şekil 3.5. Hücum açısı ................................................................. Error! Bookmark not defined.

Şekil 3.6. Uçağa etkiyen dört ana kuvvet .................................... Error! Bookmark not defined.

Şekil 3.7. Kanat üzerindeki basınç dağılımı ................................ Error! Bookmark not defined.

Şekil 3.8. Kaldırma ve sürüklenme kuvvet bileşenleri ................ Error! Bookmark not defined.

Şekil 3.9. Sürükleme ve kaldırma kuvveti katsayılarının hücum açısı ile değişimiError! Bookmark not defined.5

Şekil 3.10.Tutunma Kaybı’nın oluşması ..................................... Error! Bookmark not defined.

Şekil 3.11.Form (şekil) drag ........................................................ Error! Bookmark not defined.

Şekil 3.12 Sürtünme Sürüklemesi ............................................... Error! Bookmark not defined.

Şekil 3.13.Engel Sürüklemesi ..................................................... Error! Bookmark not defined.

Şekil 4.1. Kanat profili geometrisi .............................................. Error! Bookmark not defined.

Şekil 4.2.Bazı kanat profilleri ..................................................... Error! Bookmark not defined.

Şekil 4.3. 4 rakamlı NACA kanat profilleri ............................... Error! Bookmark not defined.

Şekil 4.4. 5 rakamlı NACA kanat profilleri ............................................................................... 19

Şekil 4.5. 6 rakamlı NACA kanat profilleri ............................................................................... 19

Şekil 5.1. NACA kanat profiline göre oluşturulan kanat profili ................................................. 20

Şekil 5.2. Oluşturulan .dat dosyasındaki değerler ile PROFILSCAN programı kullanılarak

kanat profilinin dxf uzantılı olarak kaydedilmiş hali .................................................................. 20

Şekil 5.3. .dxf uzantılı dosyanın SolidWorks yazılımına aktarılmış hali .................................... 21

Şekil 5.4. Sketch halinden ekstrüzyon yöntemi ile modellenme (Genişlik=7000mm) .............. 21

Şekil 5.5. Analiz için gerekli olan kontrol hacminin sınır şartlarını oluşturacak alanın

modellenmesi.. (En=10000mm, Boy=10000mm, Yükseklik=10000mm) .................................. 21

Şekil 5.6. Oluşturulan kanat profili ve kontrol hacminin yerleşimi ............................................ 22

Şekil 5.7. Kanat profilindeki hücum açısı (5⁰’lik) ....................................................................... 22

Şekil 5.8. Kanat profiline ait kontrol hacminin yüksekliğinin gösterimi (Zemin kanat

arası=5000mm) ............................................................................................................................ 22

Şekil 5.9. Kanat ile kontrol hacminin analizden önceki son hali. ............................................... 23

Şekil 5.10. SolidWorks HAD yazılımı (Flow Simulation) arayüzü. ........................................... 23

Şekil 5.11. Analiz verilerinin girilmesi için genel ayarların açılması. ........................................ 24

Şekil 5.12. Genel ayarlarla analiz için kullanılacak sınır şartları ................................................ 24

6

Şekil 5.13. Akışkanın gireceği düzlemde giriş tipi olarak Inlet Mach Number’ın seçimi (Bu

işlem 0,7-1,2-2,0 Mach sayıları için tekrar yapılmıştır) .............................................................. 24

Şekil 5.14. Belirtilen giriş sınır şartının görünümü ve yönü. ...................................................... 25

Şekil 5.15. Akışkanın çıkacağı düzlemde basınç ve açı seçimi (Bu işlem 0,7-1,2-2,0 Mach

sayıları için tekrar yapılmıştır) .................................................................................................... 25

Şekil 5.16. Belirtilen çıkış sınır şartının görünümü ve yönü. ...... Error! Bookmark not defined.

Şekil 5.17. Kontrol hacmi için Mesh oluşturulması. ................... Error! Bookmark not defined.

Şekil 5.18. Genel Mesh hassaslığının belirlenmesi. .................................................................... 26

Şekil 5.19. Oluşturulan genel Mesh. ........................................................................................... 26

Şekil 5.20. Local Mesh belirlenmesi. .......................................... Error! Bookmark not defined.

Şekil 5.21. Detaylı Mesh istenen yüzeylerin seçilmesi ............... Error! Bookmark not defined.

Şekil 5.22. Mesh işlemi sonucu ve kanat profilinin görünüşü. ... Error! Bookmark not defined.

Şekil 5.23. Analiz işlemine geçilmeden önce yapılan işlemlerin kontrolü ve kaydedilmesi ...... 28

Şekil 5.24. Hesaplama işlemi sonuçları ...................................................................................... 28

Şekil 5.25. Kesit alınmış Basınç görüntüsü. ................................................................................ 29

Şekil 5.26. Kesit alınmış Basınç görüntüsü. ................................................................................ 29

Şekil 5.27. 0,7-1,2-2,0 Mach sayıları için ayrı ayrı olarak hesaplama yapıldıktan sonra

karşılaştırılması ........................................................................................................................... 30

Şekil 5.28. Görüntüleme şekillerinin üç farklı proje için karşılaştırılmasıError! Bookmark not defined.

Şekil 5.29. Üç farklı Mach sayısındaki değerlerin görsel olarak gösterilmesi. (Basınç

değerleri atm) .............................................................................. Error! Bookmark not defined.

Şekil 5.30. Üç farklı Mach sayısındaki değerlerin görsel olarak gösterilmesi. (Akış ipçikleri

m/s) .............................................................................................. Error! Bookmark not defined.

Şekil 5.31. Üç farklı Mach sayısındaki değerlerin tablo olarak gösterilmesi. ............................ 32

Şekil 5.32. Üç farklı Mach sayısındaki değerlerin iterasyona bağlı grafik olarak değişiminin

gösterilmesi. ................................................................................ Error! Bookmark not defined.

Şekil 5.33. Analiz sonuçlarının rapor haline getirilmesi. ............ Error! Bookmark not defined.

Şekil 6.1. Farklı Mach sayılarında Basınç, Hız ve Akış İpçiklerinin genel görünüşüError! Bookmark not defined.

Şekil 6.2. Farklı Mach sayılarında basınç analizi ........................ Error! Bookmark not defined.

Şekil 6.3. Farklı Mach sayılarında hız analizi ............................. Error! Bookmark not defined.

Şekil 6.4. Farklı Mach sayılarında akış ipçiklerinin analizi ........................................................ 38

TABLO LİSTESİ

Tablo 6.1. Yapılan HAD analiz sonuçları ………………..……………….…………….....34

7

Teşekkür

Tez konumuzun belirlenmesinde, araştırma aşamasında, yön tayininde ve tamamlanmasında

destek olan değerli hocamız ve tez danışmanımız Sayın Dr. Öğr. Üy. Hayriye Sevil Ergür’e

bize ayırdığı değerli zamanı için minnettarız.

Ayrıca bu çalışmamızda başından sonuna kadar desteklerini esirgemeyen, bize inanan,

bizden yardımlarını esirgemeyen bildiklerini paylaşan ve bildiklerimizi paylaşmamızı öğreten

hocalarımız Prof. Dr. Yaşar PANCAR’a , Dr. Öğr. Üy.Özge ALTUN’a ve Dr. Öğr. Üy.

Sezcan YILMAZ’a teşekkür ederiz.

Bu zorlu süreçte her zaman yanımızda olan ailelerimize teşekkürü bir borç biliriz.

8

ÖZET

Bu çalışmada; serbest akım bölgesinde NACA 8414 (National Advisory committe for

Aeronautics) adlı kanat profili kullanılmıştır. Kanat profilinin SolidWorks programı ile

geometrisi oluşturularak gerekli mesh (ağ örgüsü) yapısı düzenlenip model Fluent modülüne

aktarılarak parametre değerleri atandıktan sonra hesaplamalı sayısal akış analizi yapılmıştır.

Kanat profilinin etrafındaki akışkanın farklı hızlardaki (Mach 0.7- 1.2- 2) davranışı,

kaldırma ve sürükleme katsayıları ile kanat yüzeyleri üzerindeki basınç ve hız dağılımları

incelenmiştir. Ayrıca Naca 8414 kanat profilinin farklı hızlardaki (Mach 0.7- 1.2- 2) ve 5 °

hücum açısı için aerodinamik katsayıları, hız ve basınç dağılımları elde edilmiştir.

9

1.GİRİŞ:

Aerodinamik yükleri teorik, deneysel, sayısal ve gelişmiş algoritma teknikleri gibi

yöntemlerle elde etmek mümkündür. Deneysel çalışmalar gerçek ortam ve modelleme

şeklinde yapılmaktadır. Gerçek ortam çalışması tasarlama işleminden çok iyileştirmeler için

kullanılmaktadır. Sistem ve parça tasarımında genellikle modelleme yapılarak deneyleri

içinde rüzgar tünelleri kullanılmaktadır. Modelleme çalışmaları şartlar aynı olduğunda kesin

sonuçlar verebilse de ancak deney şartları pahalı ve zaman alıcıdır. Teorik çalışmalar

deneysel çalışmalar kadar kesin sonuçlar vermez. Ancak maliyet ve zamandan tasarruf

edilmektedir. Teorik çalışmalar incelendiğinde Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD)

yönteminin ön plana çıkmadığı gözlenmektedir. HAD yöntemleri karmaşık yapılar

etrafındaki akış alanları hakkında çok daha düşük maliyet ve iş gücü kullanılarak ön bilgi

edinmek ve deneysel çalışmaları en aza indirmek için etkin bir şekilde kullanılmaktadır [1].

HAD rüzgar tünellerinin olmadığı veya yüksek Mach sayılarını eş zamanlı olarak simüle

edebilecek akış rejimleri için akış alanlarının tahmin edilmesinde kullanılabilirler. Ayrıca,

HAD çalışmaları istenilen sınırsız aralıkta Reynolds sayısı ile çalışma imkanı verirken,

rüzgar tünellerinde oldukça kısıtlıdır [2].

Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiğinin modellenmesi, akışkan alanını etkileyen denklemlerin

çözümlenmesi ile gerçekleşir.

10

2.AERODİNAMİK

Aerodinamik, hava içerisindeki hareket eden cisimlerin etrafındaki olayları veya sabit bir

cisim etrafındaki hava hareketi nedeniyle meydana gelen olayları ya da bu ikisinin birleşimi

şeklinde, hareket eden bir cismin etrafında yine hava hareketi ile meydana gelen olayları

inceleyen, istenilen kuvvet ve momentleri sağlayabilecek geometrileri tasarlayan bilim

dalıdır [3].

3.AERODİNAMİK TERİMLER

3.1.Kamburluk

Airfoil (uçak kanadı) yapının kamburluk ölçüsüdür. Kanat profilinin veter boyunca üst ve alt

yüzeyleri arasındaki bütün orta noktaları birleştiren çizgi kamburluk eğrisi, veter boyunca

herhangi bir konumda kamburluk eğrisinin veter çizgisine olan olan dikey uzaklığı

kamburluk, bu kamburluklardan en büyüğünün değeri maksimum kamburluk ve maksimum

kamburluğun görüldüğü veter konumu da maksimum kamburluk noktası konumu adını

alır[4]. Büyük yük taşıyan ve düşük hızlarda seyreden uçaklarda chord (bir kanadın hucüm

kenarından firar kenarına enlemesine kesitindeki genişlik) uzunluğuna göre camber oranının

fazla olması istenir [3]. Uçak kanatlarında % 0-5 arasında kamburluğa rastlanır.

Kanat profiline kambrluk verilerek üst yüzeydeki alan arttırılmakta ve bu alanın arttırılması

ile profil üzerinden geçen havanın hızının artırılması sağlanmaktadır. Hava hızının

arttırılması ile Bernouli denkleminden basınç daha fazla düşürülmektedir. Böylece alt yüzey

ile üst yüzey arasında oluşan basınç farkı artmakta ve sonuç olarak kaldırma kuvveti

arttırılmaktadır [10].

3.2 Veter Uzunluğu:

Bir kanadın hücum kenarından firar kenarına enlemesine kesitindeki genişliktir. Kanat

profiline bağlı olarak veter hattının bir kısmı kanat üzerinde yer almayabilir. Uçaklara

manevra kabiliyeti kazandırmanın en etkili bir yolu da veter uzunluğunu büyük ölçüde

değiştirmektir [12]

Şekil 3.1. Camber (kamburluk) ve chord uzunluğu [3].

11

3.3. Ortalama Aerodinamik Chord

Kanat kökünde daha büyük olan kök veter uzunluğu ile kanat ucunda daha küçük olan uç

veter uzunluğunun ortalamasıdır [3]. Aerodinamik merkezin üzerinde bulunduğu noktayı

ihtiva eden vetere, ortalama veter denir. Ortalama veter uzunluğu bir çok hesaplamada

bileşen olarak yer aldığından hava araçları tasarım ve uçuş mekaniği analizlerinde büyük

önem taşır.

Şekil 3.2. Ortalama veter uzunluğu[3]

3.4. Kanat Yapısı ve Açıklık Oranı

Uçaklarda kanat tasarımıyla ilgili diğer önemli bir değer de ‘cephe oranı’ veya ‘açıklık

oranı’ adı verilen kavramdır. Açıklık oranı kanat açıklığının ortalama veter değerine

oranıdır. Bu oranın uçak performansında ve yakıt ekonomisinde önemli etkileri vardır.

Yüksek açıklık oranı kanatlar, aynı yüzey alanına sahip kanatlardan, aynı yüzey alanına

sahip kanatlardan eşit şartlarda daha fazla kaldırma kuvveti sağlar [3].

3.5. İncelik Oranı

Veter boyunca çeşitli noktalarda profil alt yüzeyi ile üst yüzeyi arasındaki en büyük

uzaklıkların (kalınlıkların) yani en büyük kanat kalınlığının veter uzunluğuna oranı olarak

tanımlanır [3].

Şekil 3.3. Kanat kalınlığı

12

3.6. Basınç Merkezi

Yunuslama (öne-arkaya salınım) momentinin sıfır olduğu aerodinamik kuvvetlerin

uygulama noktasıdır [3].Taşıma gücünün etki ettiği düşünülen yerdir . Hava akışı tüm

genişlik boyunca aynı yerde olmadığı için basınç merkezinin hareketi farklı şeklerde oluşur.

Uçak irtifa kaybederken kanatlar hemen hemen aynı seviyede kalır, taşıma kuvveti kaybı

uçağın ağırlık merkezinin önünde hissedilir ve basınç merkezi arka tarafa doğru hareket

eder.

Şekil 3.4. Basınç merkezi [3]

3.7. Hücum Açısı

Kanat veteri (chord ekseni) ile hava akış doğrultusu arasındaki açıdır ve (α) ile gösterilir.

Hücum açısının büyüklüğü taşıma kuvvetini etkilemektedir. Ancak hücum açıları

aerodinamiğin ve fizik temel kuralları gereği sınırlı açılar ve genellikle (α<15~20º)

arasındadır. Hücum açısı büyüdükçe taşıma kuvveti de artar ancak bu aynı zamanda

sürüklenmeyi de artırır.

Büyük hücum açılarında uçan uçaklar; eğer çok güçlü ve ani bir rüzgar girerse aniden

tutunma kaybına maruz kalabilir. Ayrıca belli bir taşıma kuvvetinin sürekliliğini

sağlayabilmek için hız düştükçe hücum açısı artmalı, uçağın hızı arttıkça hücum açısı

azaltılmalıdır. Diğer bir anlatımla, hücum açısı, uçağın hızı ile ters orantılıdır.

Şekil 3.5. Hücum açısı (α)

3.8.Çekme Kuvveti

Uçağın kanatlarda kaldırma kuvvetinin oluşması için kanadın etrafında belirli bir hız

aralığında hava akımı geçmesi gerekir. Bu hava akımı motorlardan elde edilen kuvvet ile

sağlanır ve Havacılıkta Thrust olarak adlandırılır. Motor tarafından sağlanan egzoz çıkışına

tam ters yöndeki uçağı ileriye doğru gitmesini sağlayan kuvvettir.

Durmakta olan bir cismin kazanacağı hız, uygulanan kuvvetin büyüklüğü ve kuvvetin

uygulanma süresi ile doğru orantılıdır. Hareket halindeki bir cismi durdurmak için, hızına

ters yönde uygulanması gereken kuvvetin büyüklüğü ve bu kuvvetin uygulanma süresi,

cismin kütlesine ve hızına bağlıdır.

13

Şekil 3.6. Uçağa etkiyen dört ana kuvvet [3]

3.9.Ağırlık

Uçak kütlesinin, yerçekimi etkisiyle düşey doğrultuda aşağıya doğru meydana getirdiği

kuvvettir. Dünyanın merkezine diktir ve bu kuvvet uçuş sırasında uçağın yukarı doğru

yaptığı hareketlerde hücum açısı ile orantılı olarak artar. Taşıma kuvveti ile ters yöndedir.

Normal yatay uçuşta taşıma ağırlık kuvvetine eşittir. Bu kuvvet uçuş sırasında uçağın yukarı

doğru yaptığı hareketlerde hücum açısı ile orantılı olarak artar. Fakat yatan keskin

dönüşlerde ve yere dik yapılan dairesel manevralarda yerçekimi ivmesi etkisi ile uçağa binen

yük artar. Bu nedenle keskin dönüşlerde artan ağırlığa karşı kaldırma kuvvetini arttırmak

için ya hücum açısı arttırılır ya da motorların gücü arttırılır [11].

3.10.Aerodinamik Bileşke

Kaldırma kuvveti ile sürükleme kuvvetinin bileşkesidir. Hücum açısı ile birlikte büyüklüğü

değişir. Belli hücum açısına kadar, hücum açısı artırıldığında Kaldırma kuvveti ve

sürükleme arttığından bileşke kuvvet de artar [3].

Aerodinamik kuvvetler ile ilgili bir eşitlik çözülürken, kuvvetlerin meydana gelmesine sebep

olan faktörlerin tespit edilmesine ihtiyaç vardır. Kuvvetlerin oluşmasına ve etkilenmesine

sebep olan pek çok faktör bulunmasına rağmen en önemlileri şunlardır [3].

-Hava akış hızı(v)

-Hava akışkanının yoğunluğu(ρ)

-Profilin kapladığı alan- Kanat alanı(s)

-Profil yüzeyinin şekli

-Hücum açısı (α)

-Viskozite etkileri (µ)

-Sıkıştırılabilme özellikleri

14

Şekil 3.7. Kanat üzerindeki basınç dağılımı [3]

3.11.Kaldırma Kuvveti

Aerodinamik bileşke kuvvetin, kanat yüzeylerine dikey olan bileşkesidir. Uçağın havada

tutunabilmesini sağlayan kuvvettir. Kanatların yapısı ile doğrudan orantılıdır. Kanadın üst

bölümü, ön taraftan arkaya doğru azalan oranda kavisli, alt kısmı ise düz bir yapıya sahiptir.

Bu nedenle, üt taraftaki hava akışı, alt tarafa oranla daha fazladır. Kanadın üst tarafından, alt

tarafa göre daha fazla hava akışı, oluşturduğu basınç farkı nedeniyle kaldırma kuvveti

meydana getirir.

Kaldırma kuvvetinin tam olarak oluşması, kanat hücum açısının değiştirilmesi ile mümkün

olur. Kanat hücum açısı arttırıldığında, kaldırma kuvveti ile hava sürati ve geri sürükleyici

kuvvetlerde de değişiklik meydana gelir. Kaldırma kuvvetinin meydana gelmesinde hücum

açısına ilave olarak; kanat alanı, hava yoğunluğu ve hızda önemli birer etkendir[13].

3.12.Sürüklenme Kuvveti

Aerodinamik bileşke kuvvetin, yatay olan bileşkesidir. Uçağın üzerindeki durgun noktaların

ve hava akışı sürtünmelerinin neticesinde uçağın gidiş yönüne ters yönde olan kuvvettir.

Şekil 3.8. Kaldırma ve sürüklenme kuvvet bileşenleri [3]

Hücum Açısı: Hücum açısı arttığında havanın kanat üzerinde alacağı yol ve hızı artar.

Böylece kanat üzerindeki havanın dinamik basıncı, kanat altındaki havanın dinamik

basıncından fazladır. Bu dinamik basınç farkı lift kuvvetini artırırken, durgun nokta alanının

ve hava sürtünmesinin artması geri sürüklenmeyi arttıracaktır.

15

Şekil 3.9. Sürükleme ve kaldırma kuvveti katsayılarının hücum açısı ile değişimi [3].

3.13.Tutunma Kaybı

Hücum açısının artırılması belli bir noktadan sonra kanat üst yüzeyden geçen hava akımının

türbülanslı olması ve sınır tabakasının airfoil yüzeyden ayrılması ile sürükleme kuvvetinin

azalması ve artmasına neden olur. Bu durumun, uçağın havada tutunması ve düzgün bir

seyrine engel olacak seviyeye gelmesine ‘tutunma kaybı’ (stall) denir [3].

Şekil 3.10.Tutunma Kaybı’nın oluşması [3].

3.14.Parazit Sürükleme

Havanın düzgün akışına engel olacak dizayn parasite sürükleme meydana getirebilir.

Parazit sürükleme 3 farklı şekilde meydana gelebilir:

Şekil Sürükleme: Uçağın dış şeklinden kaynaklanan geri sürüklemeye adı verilir. Havanın

düzgün bir şekilde akmasını sağlayacak airfoil yapının olmaması sonucu meydana gelir [3].

16

Şekil 3.11.Form (şekil) drag [22]

Sürtünme Sürüklemesi: uçağın dışında bulunan perçin, cıvata, anten, kapak, kapı mandalları,

birleşme aralıkları, dış yüzey seviye farklılıkları gibi yüzey pürüzleri ‘sürtünme

sürüklemesi’ kuvvetine neden olur [3].

Şekil 3.12 Sürtünme Sürüklemesi [3]

Engel Sürüklemesi: Uçağın dış yüzeyinden geçen hava akımı keskin köşelerden, birbirine

yakın bileşenlerin olduğu yerden ve kaporta yüzeylerinden geçerken oluşan sürüklemeye

‘engel sürüklemesi’ denir [3].

17

Şekil 3.13.Engel Sürüklemesi [3]

4.KANAT PROFİLLERİ

Şekil 4.1. Kanat profili geometrisi [4]

Nümerik yöntemlerin gelişmesi ve matematiksel çözüme ulaşmadan önce kanat kesitlerinin

geliştirilmesi, deney sonuçlarına bağlı ampirik formüllerle oluşturulmuştur. Gelişme yavaş

olmuştur, çok eski testler öncelikle yuvarlak bir burun ve keskin bir kuyruk faydasına dikkat

çekmiştir. Kanatlar ilk olarak uçaklarda kullanılmış ve doğal olarak daha fazla kaldırma

kuvveti sağlayan daha az dirence sebep olan, daha dengeli kanatlar aranmıştır. O dönemde

kabul görmüş bir kanat bir kanat teorisi olmadığından kanatların geometrilerdeki eldeki

tecrübeye uygun olarak ufak tefek değiştirilerek geliştirilmiştir. Eiffel ve Raf serileri bu

girişimlerin en belirgin örneklerdir [5].

Şekil 4.2.Bazı kanat profilleri [4]

18

Kanatların açıklık ve kesitinin ayrı ele alınması kanatlar üzerindeki deneylerin

sistematik olarak yapılmasına olanak sağlamıştır. Kesitler, açıklıktan bağımsız olarak

düşünülmüş ve geometriyi oluşturan bazı parametreler belirlenerek ve bunları sistematik

olarak değiştirerek deneyler yapılmıştır. Birinci dünya savaşı sırasında Göttingen’de yapılan

deneyler birçok modern kanat geometrilerinin gelişimine katkı sağlamıştır [6]. İkinci dünya

savaşına kadar yaygın olarak kullanılan kanat kesirlerinin büyük çoğunluğu Göttingen’de

oluşturulan kesitlerin benzerleridir. İkinci dünya savaşı süresince bir çok ülkede çok önemli

araştırmalar yapılmış değişik kanat aileleri test edilmiştir, ancak bunların en öne çıkanı

NACA’nın çalışmalarıdır.

Günümüzde çeşitli ülkelerde geliştirilmiş yüzeylerce kanat profili şeklinden söz etmek

mümkündür. Bu profillerin büyük bir çoğunluğu 2.Dünya savaşı öncesinde ve savaş

sırasındaki yıllarda Amerika’da NACA tarafından ve bir kısmı da İngiltere, Almanya, Rusya

gibi bazı ülkelerde üretilmiş olan profillerden hareketle geliştirilmiştir[6].

4.1. Naca Nedir

NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) Amerika Birleşik Devletlerinin

federal havacılık kurumudur. 1915 yılında havacılık çalışmaları yapmak, desteklemek ve

geliştirmek misyonuyla kurulmuştur. 1 kasım 1958 de isim değiştirmiştir, bütün imkanları

ve personeli ile NASA (National Aeronautics and Space Administration) ismi altında

çalışmalarına devam etmiştir.

4.2.Naca Profilleri

Kısaltılması NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) olan Milli Havacılık

Danışma Komitesi adlı Amerikan kuruluşu tarafından tasarlanmış olan kanat profil

şekillerine verilen genel adıdır.

1933 yılında NACA kanat profilleri ile ilgili bir yayın yayınladı. NACA yaptığı bu

yayınla kanat profili tanımlamasını yaparak, kanat profillerinin genel şeklini tanımlamıştır.

Günümüzde çeşitli alanlarda (uçak kanadı, rüzgar türbini) kullanılan kanat kesitleri ya

NACA kesitleridir ya da onlardan etkilenmiştir [7].

Şekil 4.3. 4 rakamlı NACA kanat profilleri [4]

19

Şekil 4.4. 5 rakamlı NACA kanat profilleri [4]

Şekil 4.5. 6 rakamlı NACA kanat profilleri [4]

20

5-NACA 8414 KANAT PROFİLİNİN HESAPLAMA AŞAMALARI

Şekil 5.1. NACA kanat profiline göre oluşturulan kanat profili

Şekil 5.2. Oluşturulan .dat dosyasındaki değerler ile PROFILSCAN programı kullanılarak

kanat profilinin dxf uzantılı olarak kaydedilmiş hali

21

Şekil 5.3. .dxf uzantılı dosyanın SolidWorks yazılımına aktarılmış hali

Şekil 5.4. Sketch halinden ekstrüzyon yöntemi ile modellenme (Genişlik=7000mm)

Şekil 5.5. Analiz için gerekli olan kontrol hacminin sınır şartlarını oluşturacak alanın

modellenmesi.. (En=10000mm, Boy=10000mm, Yükseklik=10000mm)

22

Şekil 5.6. Oluşturulan kanat profili ve kontrol hacminin yerleşimi

Şekil 5.7. Kanat profilindeki hücum açısı (5⁰’lik)

Şekil 5.8. Kanat profiline ait kontrol hacminin yüksekliğinin gösterimi (Zemin kanat

arası=5000mm)

23

Şekil 5.9. Kanat ile kontrol hacminin analizden önceki son hali.

Şekil 5.10. SolidWorks HAD yazılımı (Flow Simulation) arayüzü.

24

Şekil 5.11. Analiz verilerinin girilmesi için genel ayarların açılması.

Şekil 5.12. Genel ayarlarla analiz için kullanılacak sınır şartları

Şekil 5.13. Akışkanın gireceği düzlemde giriş tipi olarak Inlet Mach Number’ın seçimi (Bu

işlem 0,7-1,2-2,0 Mach sayıları için tekrar yapılmıştır)

25

Şekil 5.14. Belirtilen giriş sınır şartının görünümü ve yönü.

Şekil 5.15. Akışkanın çıkacağı düzlemde basınç ve açı seçimi (Bu işlem 0,7-1,2-2,0 Mach

sayıları için tekrar yapılmıştır)

Şekil 5.16. Belirtilen çıkış sınır şartının görünümü ve yönü.

26

Şekil 5.17. Kontrol hacmi için Mesh oluşturulması.

Şekil 5.18. Genel Mesh hassaslığının belirlenmesi.

Şekil 5.19. Oluşturulan genel Mesh.

27

Şekil 5.20. Local Mesh belirlenmesi.

Şekil 5.21. Detaylı Mesh istenen yüzeylerin seçilmesi

(Yüzeyden 0,3m çok ince, 0,3m-0,5m arası orta, 0,5m 1m arası normal Mesh seçilmiştir)

Şekil 5.22. Mesh işlemi sonucu ve kanat profilinin görünüşü.

28

Şekil 5.23. Analiz işlemine geçilmeden önce yapılan işlemlerin kontrolü ve kaydedilmesi

Şekil 5.24. Hesaplama işlemi sonuçları

(Result kısmından seçilerek gösterilmiştir. Gerekli kesit alma, akış ipçikleri vs. Result

ekranından Basınç-Hız-Kuvvet gibi değerler seçilerek gösterilebilir)

29

Şekil 5.25. Kesit alınmış Basınç görüntüsü.

Şekil 5.26. Kesit alınmış Basınç görüntüsü.

30

Şekil 5.27. 0,7-1,2-2,0 Mach sayıları için ayrı ayrı olarak hesaplama yapıldıktan sonra

karşılaştırılması

Şekil 5.28. Görüntüleme şekillerinin üç farklı proje için karşılaştırılması

Sadece ilk seçilen 0,7 Mach Basınç, Hız, Akış ipçikleri diğer projelerde gösterilmemiş olsa

dahi Compare seçeneği ile onlar için ayrı ayrı otomatik açılıp verileri tablo, grafik ve görsel

olarak gösterilebilir.

31

Şekil 5.29. Üç farklı Mach sayısındaki değerlerin görsel olarak gösterilmesi. (Basınç

değerleri atm)

Şekil 5.30. Üç farklı Mach sayısındaki değerlerin görsel olarak gösterilmesi. (Akış ipçikleri

m/s)

32

Şekil 5.31. Üç farklı Mach sayısındaki değerlerin tablo olarak gösterilmesi.

Şekil 5.32. Üç farklı Mach sayısındaki değerlerin iterasyona bağlı grafik olarak değişiminin

gösterilmesi.

33

Şekil 5.33. Analiz sonuçlarının rapor haline getirilmesi.

34

6-HESAPLAMA SONUÇLARI

Tablo 6.1. Yapılan HAD analiz sonuçları

Goal (Value) 0.7 MACH [Varsayılan] 1.2 MACH [Varsayılan] 2.0 MACH [Varsayılan]

GG Min Static Pressure 1 [atm] 0.620577424 0.574387752 0.302776925

GG Av Static Pressure 1 [atm] 0.997226576 1.246192685 1.116736671

GG Max Static Pressure 1 [atm] 1.45182268 2.562192891 5.845893844

GG Min Total Pressure 1 [atm] 0.620577424 0.574387752 0.302776925

GG Av Total Pressure 1 [atm] 1.400771343 2.392123756 7.309884768

GG Max Total Pressure 1 [atm] 1.55727878 2.832194948 9.521919464

GG Min Dynamic Pressure 1 [atm] 0 0 0

GG Av Dynamic Pressure 1 [atm] 0.355438897 0.881678345 2.709532648

GG Max Dynamic Pressure 1 [atm] 0.580969079 1.213144545 3.57121493

GG Min Velocity 1 [m/s] 0 0 0

GG Av Velocity 1 [m/s] 242.0574901 354.9013474 651.8489857

GG Max Velocity 1 [m/s] 363.1443635 503.3939213 756.1904338

GG Force 1 [N] 48896.97139 218929.8489 1785342.094

35

Şekil 6.1. Farklı Mach sayılarında Basınç, Hız ve Akış İpçiklerinin genel görünüşü

36

Şekil 6.2. Farklı Mach sayılarında basınç analizi

37

Şekil 6.3. Farklı Mach sayılarında hız analizi

38

Şekil 6.4. Farklı Mach sayılarında akış ipçiklerinin analizi

39

SONUÇLAR:

Bu çalışmada hesaplanan NACA 8414 kanat profilinin açık hava basıncında, farklı hızlardaki

basınç dağılımları, kaldırma katsayıları detaylı olarak elde edilmiştir. Solidworks bilgisayar

programı yardımı ile teorik bilgilerin analizleri yapılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde uçağın

hızı arttıkça kanat üzerinden geçen akışkanın hızı doğrusal şekilde arttığı görülmektedir. Akış

hızı arttıkça kanadın altında ve üstündeki basınç farkı artmaktadır ve kanada etkiyen kaldırma

kuvveti de artmaktadır. Bu sonuçta hava araçlarının havalanmadan önce belirli hıza

ulaşmaları ve inmeden öncede belirli hızın altına düşmeleri gerektiğini göstermektedir.

40

KAYNAKLAR

[1] DOGAN, Z., Ses Altı Hızlarda Kanat Profili Etrafında Akısın İncelenmesi Lisans Tezi,

Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kayseri, (2008).

[2] GREGORY, J., SCHWABACHER, C., 2000. Computational Fluid Dynamics Testing

For Drag Reduction of An Aircraft Laser Turret USAF.

[3] T.C. M. E. B. Uçak Bakım Aerodinamik 440FB0007 Ders notları Ankara, 2011

[4] M. Adil Yükselen UCK 351 Aerodinamik Ders Notları

[5] Anderson, J. D. 1989, Introduction to Flight, New York: McGraw-Hill

[6] Abbott, I. H., and Doenhoff, A. E. 1959, Theory of wing sections, Dover publications

[7] Ulaş RİŞVANOĞLU NACA Profil aile geometrisi hesap programı, Yüksek Lisans Tezi,

İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, (Mart 2010).

[8] Ali ERŞEN, Mehmet BAKIRCI NACA 0012 ve NACA 4412 Kanat Kesitlerinin

Tasarlanarak Had ile Analiz Edilmesi , Mühendislik ve Teknoloji Bilimleri Dergisi (2014/1)

[9] M. Serdar GENÇ, Gülşah ÖZIŞIK, Nafiz KAHRAMAN, Düz Flaplı NACA 0012 Kanat

Profilinin Aerodinamik Performansının İncelenmesi, Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 28, 1,1-8,

2008

[10] Yusuf BERKTAŞ, Bir Ses Altı Rüzgar Tüneli İçerisine Yerleştirilmiş NACA0012

Kanadının Sayısal Analizi, Bitirme Projesi, Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi,

İzmir, (Haziran 2012)

[11] https://hezarfendergi.com , Online Havacılık Dergisi

[12] Harun Levent ŞAHİN, Yavuz YAMAN, Büyük Oranda Şekil Değiştirebilen Kanatlar

İçin Veter ve Kambur Değişimi Sağlayan Bir Mekaniznın Tasarımı, VI. Ulusal Havacılık ve

Uzay Konferansı Uhuk-2016-019, Kocaeli, (30 Eylül 2016]

[13] http://www.tayyareci.com

[14] Prof.Dr. Mustafa CAVCAR, Plt 233 Uçuş Performans- Htk Uçuş Mekaniği ve Uçak

Performansı Ders Notları, Anadolu Üniversitesi Sivil Havacılık Yüksek Okulu, Eskişehir.