İnsansız hava araçlarında kullanılan kanatçıkların sayısal incelenmesi

Abstract

İnsansız hava araçlarında uçuş esnasında kanadın şeklinden kaynaklanan kanat ucu girdapları meydana gelmektedir. Bu girdaplar hem uçağın kendisinde hem de peşinden gelen uçaklarda aerodinamik performans kaybına sebep olabilir. Bilindiği gibi uçuş verimi kanadın şekliyle çok yakından alakalıdır. Kanadın yapısı gereği alt ve üst kısmında farklı hızlarda hava akımları oluşur. Aynı şekilde kanadın alt ve üst basıncı da birbirinden farklıdır. Kanadın uç kısımlarında hava alt taraftan üst tarafa doğru kaçmaya çalışır. Bu yüzden kanat ucu girdapları oluşmaktadır. Havacılıkta "Winglet" denilen kanat ucu kanatçıkları havanın yukarı kaçmasını engelleyerek bu girdapların oluşmasını engeller, böylece akımın akış enerjisi kaybı ve bunun neticesinde sürükleme kuvvetindeki artış önlenir. Bu tez çalışmasında kanat kesiti SD7062 profili olan kanatçıklı kanatlar üzerindeki aerodinamik kuvvetler, hız ve basınç dağılımları hesaplamalı akışkanlar dinamiği programı ANSYS Fluent ile analiz edilmiştir. Hesaplamalar sade kanat ve bunun ucuna eklenen Plaka tipi, Kıvrık tip ve Pala tipi 3 farklı kanatçık modeli için yapılmıştır. Her model -5 ile 17 hücum açısı değerleri arasında farklı açılar için analiz edilmiştir. Hesaplamalar sonucunda kanatçık eklenen kanatların sürükleme kuvveti azalmış, süzülme oranları ve taşıma kuvveti artmış ve neticesinde aerodinamik performansının arttığı görülmüştür.

While planes fly in the air, rotating air occurs at the wing tip because of the wingshape. These vortices can cause loss of aerodynamic performance for the aircraft itself and the trailing aircraft coming after it. As it is known that the performance of the aircraft is very much dependent on the shape of the wing. Velocities of air flow under and top of wing are different. Likewise, pressures are different too. From the tip of the wing, air tries to go from under to top. This is the reason that rotating air flows occur. These rotating flows are named as vortices. Winglets are used to prevent the escape of air from below to top of the wing and thus, vortices are prevented to grow. In this study, the aerodynamic forces, velocity and pressure distributions are analyzed for a wing with SD7062 airfoil with the commercial CFD program ANSYS Fluent. Calculations are made for one clean wing and 3 different winglets named End-Plate, Blended and Scimitar which are added on this clean wing. Each model is analyzed for different angle of attack degrees between -5 and 17. After the calculations, it is seen that drag forces decreased, soaring and lift forces are increased for wings with winglets. It means that aerodynamic performances are increased.