Otomotiv

Minimum Sürtünme, Daha Verimli Uçuş İçin Kanatçıkları Optimize Etmek

Uçaklardaki kanat ucu kıvrımları olan kanatçıklar 1970’lerin ortalarından beri kullanılıyor olsa da, hala çok çeşitli şekiller, boyutlar ve açılar bulunmaktadır. Örneğin; ticari bir uçağın penceresinden fotoğraf çekilirse; büyük olasılıkla bir kanatçığın büyük bir görüntüsünü elde edilir. Kanat ucunun şeklindeki bu küçük farklılık; çok şey ifade ediyor. Daha yüksek hıza dönüşebilen veya pilotun geri gaz atmasına ve yakıt tasarrufu yapmasına izin veren sürtünmeyi azaltır.

Illinois Üniversitesi araştırmacıları Phillip Ansell, Kai James ve yüksek Lisans Öğrencisi Prateek Ranjan’ın hedefi; bir uçak için en düşük sürüklenme oranı ile sonuçlanacak, en uygun özellikleri bulmak için kanatçıkları incelemekti.

Illinois Üniversitesi Mühendislik Fakültesi’nde Uzay Mühendisliği Bölümünde Yardımcı Doçent Phillip Ansell: “Bu hedefi gerçekleştirmek için çeşitli zorluklar var.  Bireysel uçaklar kendine özgü bir dizi kısıtlama ve zorunluluğa sahip. Bir uçağın nasıl tasarlanması gerektiği konusunda genellemeler yapmak zordur.

Yine de, düzlemsel olmayan kanat sistemlerine baktığımızda; problemi çok spesifik ve kanonik (standart) bir şeye ayırdık. Artı veya eksi yüzde 10 içindeki tasarım alanını daha iyi anlamak için; çok basit matematiksel algoritmalarla başlayan çok yönlü bir optimizasyon yöntemi kullandık. Bu yüzde 10 doğruluk oranı, daha sonra kanatçık, akış alanı ve kanat performansını nasıl etkilediğini anlamak için daha gelişmiş simülasyonların önünü açtı.”

Hyper Elliptic Kambered Span (HECS) Kanat Konfigürasyonları

Araştırmalarında ekip; hiper eliptik denklemi kullanarak kanadın düşey çıkıntısının matematiksel olarak tanımlanabileceği Hyper Elliptic Kambered Span (HECS) kanat konfigürasyonları olarak bilinen doğrusal olmayan kanat tasarımı üzerinde odaklandı.

Ansell: “Kanat geometrisini çok basit bir şeye ayırdık. Kanadın düzlemselliğini yani ne kadar eğimli olduğunu, kanat uçlarının ne kadar yüksek olduğunu hiper-elips için denklemleri kullanarak ifade ettik. En iyi performans gösteren kanatları bulmak için de denklemdeki değerleri kolayca değiştirebiliriz. Bu yüzden algoritma sabit bir kaldırma, sabit bir çıkma mesafesi, kanadın sabit bir bükülme momenti ve sabit bir ağırlıkla başlar. Böylece minimum sürtünmeye sahip bir kanat üretebilir ve daha verimli olabiliriz.

Diğerleri harmanlanmış kanatçık tasarıma sahip düzlemsel olmayan kanatlar üzerinde çalışmış olsa da, çoğu araştırmacı; hava akımının viskozitesinin getirdiği karmaşık sürtünme kaynaklarını göz ardı ederek, sadece kanat sürtünmesinin ‘inviscid’ (dokunma) yönüne bakmışlardır. Ama bu sadece resmin yaklaşık yarısıdır. Bizim formülasyonumuzda, bu viskoz sürükleme kaynaklarını ekledik. Çünkü kanadın net verimliliği üzerinde önemli bir etkiye sahip. Örneğin, kanattaki inviscid sürtünmeyi azaltmak çok kolay. Bununla birlikte, böyle bir tasarımın uygulamadaki etkinliğini azaltan belirgin bir viskoz sürükleme cezası var. ” 

Uzay Mühendisliği Bölümü Yardımcı Doçent Kai James:  “Zorlu bir sayısal optimizasyon prosedürü uygulayarak, olası tasarımların alanını sistematik olarak keşfedebildik. Sonuçta olağandışı görünebilecek tasarımlar elde ettik ve sadece sezgiye güvenerek asla tahmin edemeyiz. Bu entegre optimizasyon çerçevesi; düşük hızdaki kanat tasarımının mevcut durumuna yardımcı olacaktır. Aynı zamanda, subsonik uçuş rejiminde çalışan mevcut konvansiyonel kanat tasarımları üzerinde bir iyileştirme ile de sonuçlanabilecek.”

Kaynak:
tehxplore
Etiketler
1 Oy2 Oy3 Oy4 Oy5 Oy (2 oy verildi, Ortalama: 5 üzerinden 5,00 oy )
Loading...

Benzer Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Close