Morphinglet Wing Tip Design and Advantages

Abstract

In order to reduce the vortex drag at the wing tip, aircraft manufacturers have designed structures in the form of curving wing tip, which they call the winglet or sharklet. In this article, the curved wing tip design has been developed and the moving wing tip design has been studied to improve aerodynamic performance for fixed wing aircraft. Producing fixed wing aircraft have tried and used curved wing structure in different types and forms. Different types of curved wing tip designed have different aerodynamic characteristics. International aircraft manufacturers such as Airbus and Boeing have designed the curved wing tip because of its fuel saving advantages. The curved wing tip design provides a good thrust-to-drag ratio for a large part of the flight, but it doesn’t provide a suitable fuel performance value for all phase of flight. Because of low vortex drag at low speeds, the advantage of the curved blade tip design is not particularly noticeable, especially in situations where high lifts are required at low speeds such as take-off and landing. For this reason, the lifting force can be increased by the form of wing tip to a similar angle with the wing for use at low speeds. It is allowed to change the angle of the curved wing tip by use of a hinge and servo actuator system placed on the end of wing. Thus, it is designed to generate more lifting force at low speeds and less drag in the cruise flight phase. This small mechanical modification to the wing tip provides aerodynamically positive effects on flight performance, as well as many advantages such as aircraft fuel savings, range increase and reduced carbon emissions etc.. In this study, literature review of morphinglet wing tip design has been made and advantages of morphinglet wing tip design.

Keywords

• Unmanned Aerial Vehicle
• Fixed Wing
• Morphinglet

Başkalaşan Kanat Ucu Tasarımı ve Avantajları

Abstract

Kanat ucunda meydana gelen vorteks drag(sürüklemesinin) azaltılması için hava aracı üreticileri winglet veya sharklet adını verdikleri kanat ucunın kıvrılması formunda yapılar tasarlamışlardır. Bu makalede ise yine sabit kanatlı hava araçları için aerodinamik performans artırmak için kıvrık kanat ucu tasarımının geliştirilip hareketli kanat ucu tasarımı hakkında çalışılmıştır. Sabit kanatlı hava aracı üreten büyük firmalar değişik tiplerde ve formlarda kıvrık kanat yapısı denemiş ve kullanmışlardır. Tasarlanan ve kullanılan değişik tiplerdeki kıvrık kanat uçlarının farklı aerodinamik karakteristikleri mevcuttur. Airbus, Boeing gibi büyük uçak üretici firmalar yakıt tasarrufu gibi avantajlarından dolayı kıvrık kanat ucunu tasarlamışlardır. Kıvrık kanat ucu tasarımı uçuşun büyük bir kısımı olan düz uçuş safhası için iyi bir itki-sürtünme kuvveti oranı sağlayarak büyük bir verim sağlamasına rağmen uçuşun bütün safhaları için uygun yakıt performans değeri sağlamayacaktır. Düşük hızlarda vorteks sürtünme az olduğundan dolayı özellikle kalkış ve iniş gibi düşük hızda yüksek kaldırma kuvveti istenen durumlar için kıvrık kanat ucu tasarımının avantajı çok görülmemektedir. Bu nedenle düşük hızlarda kullanılmak üzere kıvrık kanat ucunun formunu kanat ile benzer açıya çekip kaldırma kuvveti artışı yapılabilir. Kanat ucu şeklinin değişimine izin veren başkalaşan kanat ucu tasarımı, kanat ucundaki bir menteşe yardımıyla hareket etmesine olanak vermektedir. Bu sayede düşük hızlarda daha fazla kaldırma kuvveti oluşturacak şekilde, düz uçuş safhasında ise daha az sürtünme kuvveti oluşturacak şekilde tasarlanmıştır. Kanat ucuna yapılan bu ufak mekanik değişiklik uçuş performansına aerodinamik olarak olumlu yönde etkisinin yanı sıra hava aracının yakıt tasarrufu, menzil artışı, daha az karbon salınımı gibi birçok avantajı bulunmaktadır. Bu çalışmada başkalaşan kanat ucu tasarımının literatür taraması yapılmış ve başkalaşabilen kıvrık kanat ucu tasarımının avantajlarından bahsedilmiştir.

Keywords

• İnsansız Hava Aracı(İHA)
• Sabit Kanat
• Başkalaşan kanat ucu

References

1. Biometric spiroid winglets for lift and drrag control. Joel E. Guerrero, Dario Maestro, Alessandro Bottaro. 67-80, s.l. : C.R.Mecanique, 2012, Cilt 340.
2. Aerodynamic design optimization studies of a blended-wing-body aircraft. Lyu, Z., Martins, Joaquim R. A.,. 5, s.l. : journal of aircraft, Cilt 51.
3. Pinkstone, Adam. The devolepment of a mechanism for the actuation of a morphing winglet. behance.net. [Çevrimiçi] [Alıntı Tarihi: 15 04 2019.] https://www.behance.net/gallery/21233351/Boeing-737-Morphing-Winglet.
4. Uzun, Metin. İnsansız hava araçlarının aerodinamik performansının geometrik değişiklikler ile iyileştirilmesi. kayseri : s.n., 2018.
5. Prakash, Paudel. Aerodynamic aspect in the devolepment of morphing winglet for a regional aircraft . Toronto, Canada : s.n., 2015.
6. Preliminary design of an actuation system for a morphing winglet. I. Dimino, B.D. Giampaolo. s.l. : 8th International Conference on Mechanical and Aerospace Engineering, 2017.
7. Aero-structural design optimization of a morphing wingtip. L. Falcao, A. Suleman, A. A. Gomes. s.l. : journal of intelligent material system and structures, 2011, Cilt 22.
8. ÇELİK H. , OKTAY T. , TÜRKMEN I.( 2016) Model Predictive Control and Robustness Test of The Unmanned Aerial Vehicle (Zanka-I) in Various Turbulence, Journal of Aeronautics and Space Technologies, cilt.9, ss.31-42,

9. ÇOBAN S.,OKTAY T.; Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) According to Engine Type; Journal of Aviation; 2018