Uçuş esnasında değiştirilebilir kanat profili kullanarak NACA 4412’nin aerodinamik performansının artırılması

Year 2019, Volume: 34 Issue: 2, 1109 - 1126, 23.05.2019

İbrahim Göv Mehmet Hanifi Doğru Ümit Korkmaz

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.460536

Cited By: 1

Abstract

Katı yüzeyler üzerindeki akışın, geometrik etkenler veya dış etkenlerden dolayı oluşan pozitif basınca maruz kalmasından dolayı yüzeye tutunamayarak kopmasına akış ayrılması adı verilmektedir. Akış ayrılması hava araçlarının performansını etkileyen en kritik durumlardan birisidir. Ayrıca akış ayrılması, sınır tabak ayrılması olarak da tanımlanabilir. Düşük hücum açılarında, kanat profilinin alt ve üst yüzeylerinde oluşan sınır tabakasında ayrılma gerçekleşmemektedir. Hücum açısı kritik bir değere ulaştığında veya bu değeri aştığında sınır tabakada ayrılmalar tehlikeli seviyelere ulaşmaktadır. Kaldırma kuvvetinde ani düşüşlere sebep olduğu için akış ayrılması hava aracının performansı ve uçuş güvenliği için istenmeyen bir durum olarak nitelendirilmektedir. Akış ayrılması, kanat profilinin aerodinamik tasarımına bağlı olarak farklı kritik hücum açılarında meydana gelebilmektedir. Bundan dolayı bu çalışmada, kanat profilinin şekli (aerodinamik tasarım şartlarına uygun şekilde) uçuş esnasında değiştirilerek farklı hücum açılarında maksimum performans elde edilmesi amaçlanmıştır. Çalışmada, NACA 4412 kanat profili temel alınarak, 2 boyutlu hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi kullanılmıştır. Uçuş esnasında farklı hücum açılarında daha yüksek aerodinamik performans edebilmek için NACA 4412 profilinde değişiklikler yapılarak iki farklı kanat profili (NACA 4412_1 ve NACA 4412_2) daha elde edilmiş ve elde edilen bu iki profil ile orijinal NACA 4412 profilinin aerodinamik performansları kıyaslanmıştır. Kıyaslama yapabilmek için 0⁰ ile 23⁰ arasındaki hücum açılarında analizler yapılmıştır. Yapılan bu analizlerde kaldırma katsayısı, sürüklenme katsayısı ve akış ayrılması performansı parametreleri incelenmiştir.  Çalışmanın sonunda, maksimum aerodinamik verim elde edebilmek için 0⁰ ile 12⁰ arasında NACA 4412 kanat profili, 12⁰ ile 17⁰ arasında NACA 4412_2 kanat profili ve 17⁰ hücum açısından sonra ise NACA 4412_1 kanat profilinin kullanılmasının uygun olduğu tespit edilmiştir.

Keywords

, Ayarlanabilir kanat profili; Akış ayrılması; Hücum açısı; Kaldırma ve sürüklenme katsayısı; Hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi.

References

• Chitte P, Jadhav PK, and Bansode SS., Statistic and dynamic analysis of typical wing structure of aircraft using Nastran, International Journal of Application or Innovation in Engineering & Management, 2, 7, 2013.
• Holst T L., Computational Fluid Dynamics Uses in Fluid Dynamics/Aerodynamics Education, NASA Technical Memorandum, 108834, 1994.
• Kevadiya M and Vaidya HA., 2D analysis of NACA 4412 airfoil, International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, 2, 5,2013.
• Petrilli J, Paul R, Gopalarathnam A, and Frink NT., A CFD Database for Airfoils and Wings at Post-Stall Angles of Attack, 31st AIAA Applied Aerodynamics Conference, Fluid Dynamics and Co-located Conferences, 2013.
• Hossain S, Raiyan MF, Akanda MNU, and Jony NH., A comparative flow analysis of NACA 6409 and NACA 4412 aerofoil, International Journal of Research in Engineering and Technology, 03, 10, 2014.
• Patel KS, Patel SB, Patel UB, and Ahuja AP., CFD analysis of an aerofoil, International Journal of Engineering Research, 3, 3, pp: 154-158, 2014;.
• Triet NM, Viet NN, and Thang P M., Aerodynamic Analysis of Aircraft Wing, VNU Journal of Science: Mathematics – Physics, 31,2, 2015.
• Kavya G and Reddy BCR., Design and Finite Element Analysis of Aircraft Wing Using Ribs and Spars, International Journal & Magazine of Engineering Technology, Management and Research, 2, 11, 2015.
• Kumar BSA, Ramalingaiah, Manjunath S, and Ganganna R., Computational Investigation of Flow Separation over Naca 23024 Airfoil at 6 Million Free Stream Reynolds Number, International Journal of Science, Technology and Society, 3,6, 2015.
• Göv İ and Korkmaz Ü., Comparison of Aerodynamic Performance of NACA 4412 and S809 Airfoil Profile, International Mechanical Engineering and Technologies Conference, pp 183-188, 2016.
• Thibert JJ, Reneaux J, Moens F, and Priest J., ONERA activities on high lift devices for transport aircraft, Aeronautical Journal, 99, 395–411, 1995.
• Spalart, P. R. and Allmaras, S.R., A One-Equation Turbulence Model for Aerodynamic Flows. Recherche Aerospatiale, No. 1, pp. 5-21, 1994.
• http://airfoiltools.com/polar/details?polar=xf-naca4412-il-50000-n5, 2018.