MEGEP_AERODİNAMİK

T.C.MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI

UÇAK BAKIM

AERODİNAMİK

Ankara, 2010

Milli Eğitim Bakanlığı tarafından geliştirilen modüller;

Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığının 02.06.2006 tarih ve 269 sayılı Kararı ileonaylanan, Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlarında kademeli olarakyaygınlaştırılan 42 alan ve 192 dala ait çerçeve öğretim programlarındaamaçlanan mesleki yeterlikleri kazandırmaya yönelik geliştirilmiş öğretimmateryalleridir (Ders Notlarıdır).

Modüller, bireylere mesleki yeterlik kazandırmak ve bireysel öğrenmeyerehberlik etmek amacıyla öğrenme materyali olarak hazırlanmış, denenmek vegeliştirilmek üzere Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlarındauygulanmaya başlanmıştır.

Modüller teknolojik gelişmelere paralel olarak, amaçlanan yeterliğikazandırmak koşulu ile eğitim öğretim sırasında geliştirilebilir ve yapılmasıönerilen değişiklikler Bakanlıkta ilgili birime bildirilir.

Örgün ve yaygın eğitim kurumları, işletmeler ve kendi kendine mesleki yeterlikkazanmak isteyen bireyler modüllere internet üzerinden ulaşılabilirler.

Basılmış modüller, eğitim kurumlarında öğrencilere ücretsiz olarak dağıtılır.

Modüller hiçbir şekilde ticari amaçla kullanılamaz ve ücret karşılığındasatılamaz.

i

AÇIKLAMALAR ...................................................................................................................iiiGİRİŞ .......................................................................................................................................1ÖĞRENME FAALİYETİ–1 ....................................................................................................31.ATMOSFER FİZİĞİ .............................................................................................................3

1.1. Uluslararası Standart Atmosfer (Isa) Aerodinamiğe Uygulaması.................................3UYGULAMA FAALİYETİ ................................................................................................ 8ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 10

ÖĞRENME FAALİYETİ–2 ..................................................................................................112. AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ .............................................................................................. 11

2.1. Spesifik Gravite ve Yoğunluk..................................................................................... 112.2. Viskozite Sıvı Direnci ve Akışkan Çizgilenmenin Etkileri ........................................122.3. Sıvıların Sıkıştırılma Etkileri ...................................................................................... 132.4. Statik Dinamik ve Toplam Basınç: Bernouilli Teoremi Venturi ................................ 13UYGULAMA FAALİYETİ .............................................................................................. 15ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 17

ÖĞRENME FAALİYETİ–3 ..................................................................................................183. ATMOSFER FİZİĞİ ..........................................................................................................18

3.1. Aerodinamik ...............................................................................................................183.2. Bir Cisim Etrafındaki Hava Akışı ...............................................................................18

3.2.1. Sınır Tabakası ......................................................................................................183.2.2. Laminer ve Türbülanslı Akışlar...........................................................................193.2.3. Serbest Akış Hüzmesi.......................................................................................... 193.2.4. Bağıl Hava Akışı .................................................................................................193.2.5. Upwash ve Downwash ........................................................................................ 203.2.6. Vortisler ...............................................................................................................203.2.7. Akış Durması (Stagnation) .................................................................................. 21

3.3. Aerodinamik Terimleri ............................................................................................... 213.3.1.Camber (Kamburluk)............................................................................................ 213.3.2. Chord (Veter Uzunluğu) ...................................................................................... 213.3.3.Ortalama Aerodinamik Chord ..............................................................................223.3.4.Kanat Yapısı ve Aspect (Açıklık) Oranı............................................................... 223.3.5.İncelik Oranı .........................................................................................................223.3.6.Basınç Merkezi .....................................................................................................233.3.7.Hücum Açısı .........................................................................................................233.3.8.Çekiş (Thrust) .......................................................................................................233.3.9.Ağırlık (Gravity)...................................................................................................243.3.10. Aerodinamik Bileşke ......................................................................................... 243.3.11.Kaldırma (Lift) ...................................................................................................253.3.12.Sürüklenme (Drag) ............................................................................................. 253.3.13. Kutupsal Eğim ...................................................................................................263.3.14. Stall .................................................................................................................... 263.3.15.Profil Drag ..........................................................................................................273.3.16. İnduced Drag .....................................................................................................283.3.17.Wash İn ve Wash Out ......................................................................................... 28

3.4. DÖNER KANAT AERODİNAMİĞİ .........................................................................29

İÇİNDEKİLER

ii

3.4.1. Terimler ...............................................................................................................293.4.2. Döngüsel – Ortak - Anti Tork Kumandalarının Çalışma ve Etkisi...................... 33

UYGULAMA FAALİYETİ .............................................................................................. 34ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 36

MODÜL DEĞERLENDİRME .............................................................................................. 37CEVAP ANAHTARLARI .....................................................................................................40KAYNAKÇA......................................................................................................................... 41

iii

AÇIKLAMALAR

KOD 440FB0007

ALAN Uçak Bakım

DAL/MESLEK Alan Ortak (Gövde-Motor ve Elektronik)

MODÜLÜN ADI Aerodinamik

MODÜLÜN TANIMITemel aerodinamik terimlerinin ve hesaplama

konularının işlendiği öğrenme materyalidir.

SÜRE 40/24

ÖN KOŞUL -YETERLİK Aerodinamik ifadeleri kullanmak

MODÜLÜN AMACI

Genel AmaçAerodinamik ifadeleri doğru olarak

kullanılabileceksiniz.

Amaçlar1. Uluslararası Standart Atmosfer (ISA) birimlerini

aerodinamik hesaplamalarda kullanabileceksiniz.2. Tekniğine uygun olarak Bernoulli Teoremi ile ilgili

hesaplamaları hatasız yapabileceksiniz.3. Aerodinamik terimlerini kavrayacak ve doğru olarak

tanımlayabileceksiniz.

EĞİTİM ÖĞRETİMORTAMLARI VEDONANIMLARI

Donanım: Televizyon, sınıf kitaplığı, VCD, DVD,tepegöz, projeksiyon, bilgisayar ve donanımları, internetbağlantısı, öğretim materyalleri, onaylı dokümanlar vb.

Ortam: Atölye ve laboratuvar ortamı

ÖLÇME VEDEĞERLENDİRME

Modül içinde yer alan her öğrenme faaliyetinden sonraverilen ölçme araçları ile kendinizi değerlendireceksiniz.

Öğretmen modül sonunda ölçme aracı (çoktan seçmelitest, doğru-yanlış vb.) kullanarak modül uygulamaları ilekazandığınız bilgi ve becerileri ölçerek sizideğerlendirecektir.

AÇIKLAMALAR

iv

1

GİRİŞ

Sevgili Öğrenci,

Diğer teknolojik alanlara nazaran uçak teknolojisinin gelişimi yakın tarihimizdegerçekleşmiştir. Bunun nedeni aerodinamik prensipler alanında fazla araştırma yapılmamışolması ve uçmanın nasıl gerçekleştiğini anlamak için kanat çırpan kuşların incelenmesiolmuştur.

Hava akımına maruz kalan cisimlerin hareketleri fiziksel olarak incelenip bu konudayeni bilgi ve buluşlar gerçekleştikçe uçakların nasıl imal edilmesi gerektiği ortaya çıkmış veaerodinamik prensipler ışığında günümüzde kullanılan modern uçak ve diğer hava araçlarıüretilmiştir.

Bu modülle size aerodinamik prensipleri ve bunun uçağa uygulanması konularındabilgi ve beceriler kazandırılmaya çalışılacaktır.

“Uçaklar nasıl uçar?” sorusunun cevabını bulacağınız bu modülle bir uçakteknisyeninin bilmesi gereken temel bilgileri de almış olacaksınız.

GİRİŞ

2

3

ÖĞRENME FAALİYETİ–1

Uluslararası Standart Atmosfer (ISA) birimlerini aerodinamik hesaplamalardakullanabileceksiniz.

Uluslararası Standart Atmosfer (ISA) tanımını araştırarak hava ve atmosfertabakalarının özelliklerini araştırınız. Edindiğiniz bilgileri sınıf ortamındaarkadaşlarınıza sununuz.

1.ATMOSFER FİZİĞİ

1.1. Uluslararası Standart Atmosfer (Isa) Aerodinamiğe Uygulaması

Bir uçağın performansları hesaplandığında veya performanslarını belirlemek içinrüzgâr tüneli deneyleri yapıldığında elde edilen sonuçları benzeri diğer hesap ve deneysonuçlarıyla mukayese edebilmek için bir referans havaya ihtiyaç vardır. Atmosfer içindekişartlar devamlı olarak değişir ve genel olarak herhangi iki günde aynı sıcaklık ve basınçşartlarını elde etmek mümkün değildir. Bu sebeple referans olarak kullanılmak üzere birstandart hava şartları sisteminin kabul edilmesi gerekmektedir. Günümüzde hâlen uygulananICAO (International Civil Aviation Organization) Uluslararası Sivil Havacılık Teşkilatıtarafından, Uluslararası Sivil Havacılık Anlaşmasında tespit edilen hava için standart şartlaraşağıda açıklanmıştır:

Hava, kuru ve mükemmel bir gazdır. Sıcaklık, deniz seviyesinde 15 ºC’dir. Basınç, deniz seviyesinde 760 mm cıva sütunudur (760 mmHg = 1,013 mbar). Sıcaklığın yükseklik ile değişimi, deniz seviyesinden itibaren sıcaklığın –56,5

ºC olduğu yüksekliğe kadar, her bir metrede –0,0065 ºC’ye eşittir ve dahayükseklerde sıfırdır.

Yoğunluk; 1.225 kg/m3dür.

Birinci şart gereğince, kuru mükemmel gazlara ait karakteristik denklem, standartatmosfere uygulanabilir. Dördüncü şart gereğince de sıcaklığın, deniz seviyesinden itibarenyükseklik ile değişimi, sıcaklık -56,5 ºC oluncaya kadar aşağıdaki denklem ile ifade edilir:

T = (15 – 0,0065 z)

Burada; z, deniz seviyesinden itibaren ölçülen yüksekliği metre cinsindengöstermektedir. Bu denklem, T= -56,5 ºC için, z = 11000 m yüksekliğe kadar doğrudur ve bu


AMAÇ

ARAŞTIRMA

4

hava tabakasına “troposfer” adı verilir. Bunun üstünde sıcaklık sabit ve –56,5 ºC’ye eşittir.Bu hava tabakasına da “stratosfer” adı verilir.

Şekil 1.1: Troposfer tabakasında sıcaklık-basınç-yoğunluk ile yükseklik arasındaki ilişki

Standart atmosfer için yukarıda tespit edilen şartları kullanmak ve yer çekimi ivmesig’nin yükseklik ile değişmediğini kabul etmek suretiyle standart atmosfer karakteristiklerininyükseklik ile değişimi tespit edilir. Standart atmosfere göre yükseklik, sıcaklık ve basınçdeğişimleri Tablo 1.1’de gösterilmiştir.

Yükselti Sıcaklık Basınç(metre olarak) (ºC olarak) (mmHg olarak) (mbar olarak)

0 15 760 10131 000 8,5 674 8992 000 2 596 7955 000 -17,5 403 537

10 000 -50 198 26411 000 -56,5 170 22615 000 -56,5 90 12020 000 -56,5 41 5530 000 -46,5 8 1140 000 -22,1 2 2,8

Tablo 1.1: Sıcaklık ve basıncın yükseklik ile değişimi

Bilinmesi gereken diğer bir atmosfer özelliği de atmosferi oluşturan tabakalardır. Butabakalar; troposfer, stratosfer, mezosfer, termosfer ve eksozferdir. Bu temel tabakalarınyanı sıra hava yoğunluğuna ve diğer bazı özelliklere göre iyonosfer, heterosfer ve homosferolarak adlandırılan tabakalar vardır.

5

Şekil 1.2: Atmosfer tabakaları

Atmosferin en alt bölümüne troposfer adı verilir. İçinde bizim de yaşadığımız bukatman, bütün atmosfer kütlesinin ortalama %75’ini kaplar. Meteoroloji olaylarının birçoğubu katmanda oluşur. Troposferde yükseklik arttıkça hem basınç hem de sıcaklık düzenliolarak azalır. Birçok enlemde troposferin yüksekliği 8 km kadarken ekvatorun üzerinde 18km’yi bulur. Bu katmanın üst kesimlerindeki sıcaklık -56,5°C dolaylarındadır.

Troposferin üstündeki katmana stratosfer adı verilir. Bu katmanda da yükselti arttıkçahava seyrelerek basıncı düşer. Seyrelmiş havanın direnci düşüktür. Bu nedenle stratosferinalt kısımları jet uçuşları için idealdir. Buna karşılık, daha üst katmanlarda motorların yeterliitme kuvveti oluşturması için gerekli miktarda hava yoktur. Stratosferde yatay doğrultudahareket eden rüzgârların hızı saatte 300 km’yi bulur. Yolcu uçaklarının rotaları bu yüksekenerjili rüzgârlardan yararlanacak şekilde düzenlenir. Yerden 19 ile 28 km yüksekliklerdesedefsi bulutlar görülse de katman genellikle açık ve bulutsuzdur.

28 km’nin üzerinde sıcaklık artmaya başlar ve 50 km yükseltide 10°C’ye ulaşır. Amabu yükseltiden sonra yeniden düşmeye başlar. 50 km’nin üzerindeki yüksekliklerde başlayanve deniz seviyesinden yaklaşık 80 km yüksekliğe kadar uzanan katmana mezosfer adı verilir.Mezosferin üstünde de sıcaklığın yükseltiyle birlikte yeniden arttığı termosfer yer alır.Yaklaşık 80 km’den 500 km yükseltiye kadar uzanan bu katmanda hava oldukçaseyrelmiştir; hava molekülleri arasındaki mesafeler çok fazladır. Bu moleküllerin sıcaklığı180 km yükseklikte 395 °C’ye, 320 km yükseltide ise 700 °C’ye kadar yükselir. Metallerin700 °C’de donuk kırmızı bir renk aldığını, yani kor hâline geldiğini hatırlatmak butabakadaki sıcaklık hakkında bir fikir verebilir.

6

İyonosfer, radyo dalgalarının yayılmasını kolaylaştırdığı için haberleşme açısındanbüyük önem taşır. Bu katmandaki parçacıklar, Güneş’ten gelen ışınların etkisiyle iyonlaşmış,elektriksel olarak iletken hâle gelmiştir. Bu nedenle iyonlaşmış parçacıkların en yoğunolduğu katmanlar radyo dalgaları için bir yansıtıcı görevi görür. Biri yaklaşık 110, öbürü 240km yükseklikte yer alan iki önemli yansıtıcı katman vardır.

Atmosfer, birçok gazın karışımı hâlindedir. Azot ve oksijen kuru havanın % 99’unuoluşturur. Kalan bölümdeyse karbondioksit, argon, neon, helyum, kripton, hidrojen, ksenon,ozon ve radon yer alır. Bu elementlere atmosferde oldukça çok sayıda bulunan mikroparçacıklar eklenir. Nemli havaysa; kuru hava, su buharı, su ve buz parçacıklarının birkarışımıdır (Tablo 1.2).

GAZLAR ADI- SİMGESİ ORAN (%)

Azot 2N 78,084

Oksijen 2O 20,946

Argon Ar 0,934

BaşlıcaBileşenler

Karbondioksit 2CO 0,032

Neon Ne 1,8 310

Helyum He 5,2 410

Metan 4CH 2,0 410

Kripton Kr 1,1 410

Hidrojen 2H 5,0 510

Ksenon Xe 8,7 610

Ozon 3O yaklaşık 610

Azot oksitleri ON2 , NO , 2NO yaklaşık 610

Amonyak 3NH 610 ’dan az

Kükürtdioksit 2SO 610 ’dan azKarbonmonoksit CO 610 ’dan az

AzınlıkBileşenler

Radon Rn 610 ’dan az

Tablo 1.2: Kuru havanın deniz seviyesindeki hacimsel bileşimi

Aerodinamik daha çok deneye bağlı bir bilimdir. Aerodinamik kuralları, hesap veteorilerle iddia edilenler ve tecrübelerle hesaplananlar olmak üzere iki şekilde bulunur.Tecrübelerle elde edilen ölçmeler ve sonuçlar üzerine yeni teoriler oluşturulur.

Aerodinamiğin en önemli deney aracı “rüzgâr tüneli”dir. Deneyi yapılacak uçak,roket, otomobil hatta köprü ve bina modelleri önce rüzgâr tünelinde denenir. Model, rüzgârtünelinde deneme hızına göre şiddeti ayarlanan bir hava akımına tutulur. Modelin akımiçindeki davranışı gözlenerek gerekli düzeltmeler yapılır ve modele aerodinamik bir biçimverilmeye çalışılır. Günümüzde ses hızının üzerindeki akım hızlarında dahi çalışabilenrüzgâr tünelleri inşa edilmiştir.

7

Aerodinamik denince akla hemen havacılık ve uzay çalışmaları gelmektedir. Hâlbukigünümüzde aerodinamik, tahmin edilemeyeceği kadar geniş bir sahada kullanılmaktadır.Bunların en önemlileri otomobil sanayi ve inşaat mühendisliği alanlarıdır. Yeni geliştirilenbir otomobil modelinin, ekonomiklik şartını sağlayabilmesi az yakıt sarfiyatıyla mümkündür.Bunun için model, rüzgâr tünelinde denenerek hava akımına en az direnç gösterecekaerodinamik bir şekil bulunmaya çalışılır. Büyük asma köprüler ve yüksek gökdelenler inşaedilmeden önce çevrelerindeki hava akımlarının dinamik etkileri model üzerinde incelenir.

Aerodinamik bilimi, kullanılış sahalarına ve akım hızlarına göre bölümlere ayrılır:

Hacim itibariyle cismin dış hacminin akıma maruz kaldığı durumları inceleyenkola dış aerodinamik adı verilir. Uçaklar, füzeler, mermiler, otomobil ve binalarbu kolun inceleme sahasındadır. Yine hacim olarak hava akımının cisminiçinden geçtiği ve iç hacmin söz konusu olduğu durumları inceleyen kola ise içaerodinamik adı verilir. Kompresörler, havalandırma sistemleri, uçak motorları,bacalar, yanma odaları ve silah namluları gibi pek çok sahada uygulanmaktadır.

Havaya göre hareket hâlinde olan bir cismin etrafındaki izafi hava akımının, seshızının altında ve üstünde olmasına göre, aerodinamik çeşitli kısımlaraayrılmıştır. Ses hızının altındaki akımlara subsonic akımlar, ses hızıseviyelerindeki akımlara transonic akımlar denilmekte ve ses üstü akımlar dasupersonic ve çok üstündekilere de hypersonic akım olarak iki kısımdaincelenmektedir.

8

UYGULAMA FAALİYETİ

(ISA) Uluslararası Sivil Havacılık Teşkilatı’nın atmosfer standardına göre aşağıdakiişlem basamaklarını gerçekleştiriniz.

İşlem Basamakları Öneriler

Hava standartlarını inceleyiniz. Yükseklik değişimine göre havanınsıcaklık, basınç, yoğunluk değişimleriniinceleyiniz.

5000 m yükseklikteki sıcaklık ve basıncıbulunuz.

Tablo1.1’i inceleyiniz.

Havayı oluşturan gazları tespit ediniz. Tablo 1.2’yi inceleyiniz. Aerodinamik uygulamaları

sınıflandırınız. Aerodinamiği, kullanılış sahalarına ve

akım hızlarına göre sınıflandırınız.


9

KONTROL LİSTESİ

Bu faaliyet kapsamında aşağıda listelenen davranışlardan kazandığınız becerileri“Evet” ve “Hayır” kutucuklarına (X) işareti koyarak kontrol ediniz.

DEĞERLENDİRME ÖLÇÜTLERİ Evet Hayır

1.Yükseklik değişimine göre havanın; sıcaklık, basınç,yoğunluk değişimlerini incelediniz mi?

2.Tablo 1.1.’e göre 5000 m yükseklikteki sıcaklık ve basıncıbuldunuz mu?

3. Tablo 1.2’ye göre havayı oluşturan gazları tespit ettiniz mi?

4.Aerodinamiği, kullanılış sahalarına ve akım hızlarına göresınıflandırdınız mı?

DEĞERLENDİRME

Değerlendirme sonunda “Hayır” şeklindeki cevaplarınızı bir daha gözden geçiriniz.Kendinizi yeterli görmüyorsanız öğrenme faaliyetini tekrar ediniz. Bütün cevaplarınız“Evet” ise “Ölçme ve Değerlendirme” sorularına geçiniz.

10

ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME

Aşağıdaki soruları dikkatlice okuyunuz ve doğru seçeneği işaretleyiniz.

1. Aşağıda verilen Uluslararası Sivil Havacılık Teşkilatı’nın atmosfer standardına görebelirlediği hava özelliklerinden hangisi yanlıştır?A) Sıcaklık deniz seviyesinde 15 ºC’dir.B) Basınç, deniz seviyesinde 760 mm cıva (14,7 PSI) sütunudur.C) Yoğunluk; 1.225 kg/m3tür.D) Deniz seviyesinden itibaren –56,5 ºC’ye kadar her 1 metrede sıcaklık 0,0015 ºC

azalır.

2. 8000 m yükseklikteki sıcaklık kaç derecedir?A) -37 ºC B) -23 ºC C) 37 ºC D) 23 ºC

3. Troposfer tabakasında deniz seviyesinden yukarıya doğru çıkıldıkça sıcaklık, basınçve yoğunluk nasıl değişir?A) Sıcaklık artar.B) Yoğunluk artar.C) Basınç artar.D) Sıcaklık, basınç, ve yoğunluk azalır.

4. Havayı oluşturan maddelerin içinde oranı en fazla olan madde hangisidir?A) Oksijen B) Azot C) Hidrojen D) Kükürt

5. Hacim itibariyle cismin dış hacminin akıma maruz kaldığı durumları inceleyen bilimdalına ne denir?A) İç aerodinamik C) Dış aerodinamikB) Geniş aerodinamik D) Dar aerodinamik

6. Ses hızı seviyelerindeki akımlara verilen ad aşağıdakilerden hnagisidir?A) Subsonic B) Hypersonic C) Transonic D) Supersonic

DEĞERLENDİRME

Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karşılaştırınız. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevapverirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız.Cevaplarınızın tümü doğru ise bir sonraki öğrenme faaliyetine geçiniz.


11


Tekniğine uygun olarak Bernoulli Teoremi ile ilgili hesaplamaları hatasızyapabileceksiniz

Kütüphanelerden veya internetten yararlanarak akışkanlar dinamiği ile ilgiliolan konuları araştırınız. Laboratuvarda deney yaparak çalışmalarınızı raporhâline getiriniz. Hazırlamış olduğunuz raporu sınıfta sununuz.

2. AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ

2.1. Spesifik Gravite ve Yoğunluk

Yoğunluk; belli bir hacim içinde yer alan madde miktarıdır ve

3

( )( )

( )

kütle m kgYoğunluk

hacim V m şeklinde ifade edilir.

Örnek: 250 m3

bir hacme sahip odadaki havanın kütlesi 306,25 kg ise ve hava odaiçinde homojen olarak dağılmış ise oda içindeki havanın yoğunluğu;

= 306,25 / 250

= 1,225 kg/m3

tür.

Deniz seviyesinden yukarıya doğru çıkıldığında yer çekimi gücü azaldığındanmaddenin ağırlığı azalmaktadır. Bundan dolayı aynı hacimdeki bir maddenin farklıyüksekliklerde farklı yoğunluğu bulunmaktadır.

Spesifik gravite (özgül ağırlık); bir maddenin yoğunluğunun, suyun yoğunluğunaoranıdır. Kütle birimi olan 1 kg; deniz seviyesindeki +4 Co sıcaklıktaki 1 litre (1 dm3) safsuyun ağırlığı olarak tanımlanmaktadır. Dolayısı ile suyun yoğunluğu 1 kg/dm³ tür. Bunagöre özgül ağırlığı 2 olan bir mineral, aynı hacme sahip sudan iki kat daha ağırdır.


AMAÇ

ARAŞTIRMA

12

2.2. Viskozite Sıvı Direnci ve Akışkan Çizgilenmenin Etkileri

Viskozite; akışkan tabakalarının birbiri üzerinde kaymaya karşı gösterdikleri direncinbir ölçüsüdür. Akış hızının karşıtıdır. Örneğin, su düşük, bal yüksek viskoziteye sahiptir.Dinamik viskozite (veya mutlak viskozite) ve kinematik viskozite olmak üzere iki türlüviskozite değeri mevcuttur. Bunlardan mutlak viskozite değeri uygulamalarda kullanılır.

Bir akışkanın mutlak viskozitesi Couette deneyiyle ölçülür. Bu deneyde viskozitesiölçülecek akışkan, birbirine çok yakın ve paralel konumdaki iki levha arasında göz önünealınır.

Şekil 2.1: Couette deneyi

Levhalardan biri sabit tutulurken (alttaki) diğeri U hızı ile hareket ettirilir. Hareketeden levha ile temas hâlindeki akışkan zerreleri bu levha ile aynı hızda hareket ederkendurmakta olan levha üzerindeki zerreler hareketsizdir. Aradaki akışkan zerreleri de;

Uu y

h şeklinde lineer bir hız dağılımı gösterirler.

Hareket eden levhanın birim yüzeyine etki eden F/A sürtünme kuvveti, levhanın Uhızı ile doğru orantılı, levhalar arasındaki h uzaklığı ile ters orantılıdır.

F U

A h

Buradaki “” orantı sabiti mutlak viskozite katsayısıdır. Bir gazın viskozitesi sıcaklıkile artarken bir sıvının viskozitesi sıcaklık ile azalır. Akışkanın kaymaya karşı gösterdiğidirenç; akışkanın molekülleri arasındaki bağ kuvvetine moleküller momentum transferinebağlıdır. Bir sıvının molekülleri birbirine bir gazınkinden çok daha yakın bulunmaktadır vesıvının molekülleri arasındaki bağ kuvvetleri gazınkinden çok daha büyüktür. Bir sıvıdamoleküller arasındaki bağ kuvveti sıvının viskozluğu üzerinde en etkin faktördür vemoleküller arasındaki bağ kuvvetleri sıcaklıkla azaldığı için sıvının viskozitesi deazalacaktır. Diğer taraftan bir gaz çok zayıf moleküller bağ kuvvetine sahiptir. Gazlardamoleküler hareket, kayma gerilmesinde, bağ kuvvetlerine göre çok daha önemli bir artışyaratır ve böylece sıcaklık ile moleküler hareket artınca, gazın viskozitesi de sıcaklık ileartar.

13

2.3. Sıvıların Sıkıştırılma Etkileri

Maddenin sıvı hâli, belirli bir şekle sahip değildir. Sıvılar akışkan olduklarındanbulundukları kabın şeklini alır. Sıvı hâlde atom veya moleküller katılardan daha düzensizolup tanecikler arası boşluklar katılardan daha fazladır. Sıvıların sıkıştırılmaları gazlaraoranla çok daha zordur fakat sıvılar sıkıştırılabilir. Bu nedenle genellikle iş makineleri vb.güç istenilen yerlerde sıvıların sıkıştırılma etkilerinden yararlanılmaktadır. Bununla birliktesıkışan bir sıvı üzerinde basınç ve sıcaklık doğru orantılı olarak artar.

2.4. Statik Dinamik ve Toplam Basınç: Bernouilli Teoremi Venturi

Basınç; birim yüzeye etki eden kuvvet miktarıdır ve p (pressure-basınç) harfi ilegösterilir.

P= Basınç (Pa) (1 pascal=1N/1m2) (1 bar=105 pa),F= Kuvvet (N),A= Alan (m2) dır.

Şekil 2.2: Basınç oluşumu

Statik basınç; akışkanların bulundukları kabın tabanına uyguladığı basınçtır.

Şekil 2.3: Statik basınç.

p = h g,

P : Statik basınç,h : sıvının yüksekliği, : yoğunluk,

g : yer çekimi ivmesidir.

Dinamik basınç; akışkanın hareketi yönünde oluşan basınçtır

14

Şekil 2.4: Dinamik basınç

q = ½ ( V²),

q : Dinamik basınç, : Yoğunluk,

V : Sıvının hızıdır.

Bir venturi borusunun her kesitinde akan akışkanın statik basıncı ile dinamik basıncıtoplamı sabittir.

Şekil 2.5: Venturi borusu

pA+qA=pB+qB=pC+qC

VB>VA>VC

qB>qA>qC

pB<pA<pC

Venturi borusunun her bir kesitinde birim zamanda geçen akışkan kütlesi yani debisi(Q) sabittir ve QA= VAAA=QB= VBAB= QC= VCAC şeklinde ifade edilir. Boru içinden

geçen akışkanın yoğunluğu ( ) her kesitte aynı olacağından VAAA= VBAB= VCAC eşitliği

elde edilir. Bu eşitliğe “süreklilik kuralı” denir.

Örnek: Su taşıyan bir boru hattında, 1 kesitinde hız 3.0 m/sn ve çap ise 2.0 m’dir. 2kesitinde çap 3.0 m olduğuna göre bu kesitteki hızı bulunuz.

Çözüm:Süreklilik denklemi, 1 ve 2 kesitlerine uygulanacak olursa;

VAAA= VBAB

3(π22/4)=VB(π32/4) → VB =1.33 m/sn.dir.

15


Akışkanlar dinamiği prensiplerine göre aşağıdaki işlem basamaklarını gerçekleştiriniz.


Kütlesi 10 kg ve hacmi 1 m3 olan bircismin yoğunluğunu hesaplayınız.

Yoğunluk=Kütle/Hacim formülünükullanınız.

Geniş kesitte akan bir sıvının basıncı (p)ve hızı (V) dar kesitte nasıl değişir.

Venturi Borusunda Akım Özellikleri’nebakınız.

Bir boru hattının 30 cm çapındakikesitinde akan akışkanın hızı 1m/sn. ise15 cm çapındaki kesitinde hızınıhesaplayınız.

Süreklilik denklemini kullanınız(VAAA=VBAB).


16

KONTROL LİSTESİ



1.Kütlesi 10 kg ve hacmi 1 m3 olan bir cismin yoğunluğunuYoğunluk=Kütle/Hacim formülünü kullanarak hesapladınızmı?

2.Geniş kesitte akan bir sıvının basıncının (p) ve hızının (V) darkesitte nasıl değişeceğini, venturi borusunda akımprensiplerine göre tespit ettiniz mi?

3.30 cm çapındaki kesitinde akan akışkanın hızı 1m/sn. ise, 15cm çapındaki kesitinde hızını, süreklilik denkleminikullanarak hesapladınız mı?

DEĞERLENDİRME


17


Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerlere doğru kelimeleri yazınız.

1. Belli bir hacim içinde yer alan madde miktarına …………………. denir.

2. Bir maddenin yoğunluğunun,suyun yoğunluğuna oranına ……………………..denir.

3. Akışkan tabakalarının birbiri üzerinde kaymaya karşı gösterdikleri direncin birölçüsüne

…………………denir.

4. Birim yüzeye etki eden kuvvet miktarına …………………denir.

5. Bir akışkan hattında değişen kesit nedeni ile ……. basınç artıyorsa ……… basınçazalır.

DEĞERLENDİRME

Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karşılaştırınız. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevapverirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız.Cevaplarınızın tümü doğru ise bir sonraki öğrenme faaliyetine geçiniz.


18


Aerodinamik terimleri kavrayacak ve doğru olarak tanımlayabileceksiniz.

Uçak aerodinamiği ve uygulama prensipleri konusunda araştırma yapınız.Edindiğiniz bilgileri sınıf ortamında arkadaşlarınıza sununuz.

3. ATMOSFER FİZİĞİ

3.1. Aerodinamik

Aerodinamik, hava içinde hareket eden cisimlerin etrafındaki olayları veya sabit bircisim etrafındaki hava hareketi nedeniyle meydana gelen olayları ya da bu ikisinin birleşimişeklinde, hareket eden bir cismin etrafında yine hava hareketi ile meydana gelen olaylarıinceleyen bilim dalıdır.

3.2. Bir Cisim Etrafındaki Hava Akışı

Bir cismin etrafındaki hava akışı ile ilgili terimleri aşağıda açıklanmıştır.

3.2.1. Sınır Tabakası

Bir airfoil yapının üzerinden geçen hava akımının yüzeye tutunmaya çalışan havaliflerine “sınır tabakası” denir. Sınır tabakası özellikle kanat üzerinde çok önemlidir. Çünküuçağı kaldırmaya çalışan kuvvetin oluşumunu sağlayacak olan kanat üzerindeki ve altındakibasınç farkının yaratılmasında sınır tabakası önemli bir görev üstlenmektedir. Bu tabakanınyüzeyden ayrılması kaldırma kuvvetinin azalmasına hatta yok olmasına sebep olabilecektir.

Şekil 3.1: Sınır tabakası


AMAÇ

ARAŞTIRMA

19

3.2.2. Laminer ve Türbülanslı Akışlar

Bir akış sırasında akışkanın molekülleri birbirine paralel katmanlar şeklinde hareketediyor ve birbirleri ile çarpışmıyorsa ve düzenli bir akış varsa bu akım türüne “laminer akış”,şayet düzensiz ve akım katmanları birbirine karışmış vaziyette bir akış varsa bu akım türünede “türbülanslı akış” denir. Kaldırma kuvvetinin büyük bir bölümünü sağlayan kanatüzerindeki hava akışının laminer akış olması gereklidir.

Şekil 3.2: Kanat üzerinde laminer ve türbülanslı akış

3.2.3. Serbest Akış Hüzmesi

Serbest hava akımı, hava fileleri şeklinde gösterilebilir (Şekil 3.3). Hava filelerininbirbirine yaklaştığı noktalarda lokal hız hava akış hızından fazla, hava filelerinin birbirindenuzaklaştığı noktalardaki lokal hava hızı hava akış hızından düşüktür.

Şekil 3.3: Belirli yönde serbest akım

3.2.4. Bağıl Hava Akışı

Aerodinamik, hava içinde hareket eden cisimlerin etrafındaki olayları veya sabit bircisim etrafındaki hava hareketlerini inceleyen bilim dalıdır. Bu nedenle her ikisinin birleşimişeklinde, hareket eden bir cismin etrafında yine hava hareketi ile bir takım olaylar meydanagelir. Verilen bir harekette, hareketli cisim veya sistem durdurulup bütün çevresi aynı hızlave ters yönde harekete geçirilirse aynı hareket şartları elde edilir.

20

Şekil 3.4: Bağıl hava akımı

3.2.5. Upwash ve Downwash

Upwash, hava akımının yukarı doğru yönlenmesi, downwash ise hava akımınınaşağıya doğru yönlenmesidir. Hava kanatın üstünden ve altından akmakta olup üst taraftaniçeri yönde dış taraftan dışarı yönde akış olmaktadır. Firar kenarı boyunca iç ve dış yöndeakan akımlar karşılaşmakta ve firar kenarında küçük vorteksler oluşmaktadır.

Şekil 3.5: Kanat üzerinde hava akımı olayları

3.2.6. Vortisler

Düzgün bir airfoil yapıya sahip olmayan cisimlerinüzerinde vortis (girdap) şeklinde daimi olmayan bir hava akımıoluşur. Bu akıma iyi bir örnek olarak küt cisimlerinarkasındaki akım alanlarını göstermek mümkündür.

Şekil 3.6: Vortis oluşumu

21

3.2.7. Akış Durması (Stagnation)

Kanat hücum kenarında ve firar kenarında hızın sıfır, toplam basıncın statik basıncaeşit olduğu yoni dinamik basıncın sıfır olduğu noktada akış durması meydana gelir ve bunoktaya “durgunluk noktası (stagnation point)” denir.

Şekil 3.7: Akış durma noktası

3.3. Aerodinamik Terimleri

Aerodinamik terimleri aşağıda açıklanmıştır.

3.3.1.Camber (Kamburluk)

Airfoil yapının kamburluk ölçüsüdür. Büyük yük taşıyan ve düşük hızlarda seyredenuçaklarda chord uzunluğuna göre camber oranının fazla olması istenir.

3.3.2. Chord (Veter Uzunluğu)

Kanadın, gövde simetri düzlemine paralel olarak alınmış herhangi bir kesitinin hücumkenarını firar kenarına birleştiren doğrunun uzunluğudur.

Şekil 3.8: Camber (kamburluk) ve chord uzunluğu

22

3.3.3.Ortalama Aerodinamik Chord

Kanat kökünde daha büyük olan kök veter uzunluğu ile kanat ucunda daha küçük olanuç veter uzunluğunun ortalamasıdır.

Şekil 3.9: Ortalama veter uzunluğu

3.3.4.Kanat Yapısı ve Aspect (Açıklık) Oranı

Uçaklarda kanat tasarımıyla ilgili diğer önemli bir değer de “cephe oranı” veya“açıklık oranı” (aspect ratio) adı verilen kavramdır. Açıklık oranı, kanat açıklığının ortalamaveter değerine oranıdır. Bu oranın uçak performansında ve yakıt ekonomisinde önemlietkileri vardır. Yüksek açıklık oranlı kanatlar, aynı yüzey alanına sahip kanatlardan eşitşartlarda daha fazla kaldırma kuvveti sağlar.

Açıklık oranıortc

b formülüyle bulunur.

Denklemde;b = Kanat açıklığı

ortc = Ortalama veterdir

3.3.5.İncelik Oranı

Veter boyunca çeşitli noktalarda profil alt yüzeyi ile üst yüzeyi arasındaki en büyükuzaklıkların (kalınlıkların) yani en büyük kanat kalınlığının veter uzunluğuna oranı olaraktanımlanır.

Şekil 3.10: Kanat kalınlığı

23

3.3.6.Basınç Merkezi

Yunuslama (öne-arkaya salınım) momentinin sıfır olduğu aerodinamik kuvvetlerinuygulama noktasıdır.

Şekil 3.11: Basınç merkezi

3.3.7.Hücum Açısı

Kanat veteri (chord ekseni) ile havaakış doğrultusu arasındaki açıdır.

Şekil 3.12: Hücum açısı (α)

3.3.8.Çekiş (Thrust)

Motor tarafından sağlanan basınçlı egzoz itme kuuvvetine tam ters yönde, uçağınileriye doğru gitmesini sağlayan kuvvettir.

Şekil 3.13: Uçağa etkiyen dört ana kuvvet

24

3.3.9.Ağırlık (Gravity)

Uçak kütlesinin yer çekimi etkisiyle düşey doğrultuda aşağıya doğru meydanagetirdiği kuvvettir.

3.3.10. Aerodinamik Bileşke

Kaldırma kuvveti (lift) ile sürükleme kuvvetinin (drag) bileşkesidir. Hücum açısı ilebirlikte büyüklüğü değişir. Belli bir hücum açısına kadar, hücum açısı artırıldığında lift vedrag da arttığından bileşke kuvvet de artar.

Şekil 3.14: Aerodinamik bileşke kuvvet

Aerodinamik kuvvetler ile ilgili bir eşitlik çözülürken kuvvetlerin meydana gelmesinesebep olan faktörlerin tespit edilmesine ihtiyaç vardır. Kuvvetlerin oluşmasına veetkilenmesine sebep olan pek çok faktör bulunmasına rağmen en önemlileri şunlardır:

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

Aerodinamik kuvvet, net basınç farkı ile kanat alanı çarpılarak bulunabilir; fakatbasınç farkı hücum açısı ile değişmekte olduğundan matematiksel olarak hesaplamak sonderece güçtür. Hâlbuki tecrübeler, basınç farkının dinamik basınç ile doğru orantılı olarakdeğiştiğini göstermektedir. Her hücum açısı için dinamik basınçta meydana gelen bir artma,basınç farkını da artırmaktadır. Bu nedenle aerodinamik kuvvet eşitliği, dinamik basınç ilekanat alanının çarpının bir “ FC ” katsayısı ile çarpımı şeklinde gösterilebilmektedir.

2

CSVAF F

2

Denklemde;AF = Aerodinamik kuvvet (kg),V = Havanın hızı (m/sn.),ρ = Hava yoğunluğu (kg/m3),

S = Kanat alanı ( 2m ),

FC = Aerodinamik kuvvet katsayısıdır.

25

Şekil 3.15: Kanat üzerindeki basınç dağılımı

3.3.11.Kaldırma (Lift)

Aerodinamik bileşke kuvvetin, kanat yüzeyine dikey olan bileşkesidir. Uçağın havadatutunabilmesini sağlayan kuvvettir.

3.3.12.Sürüklenme (Drag)

Aerodinamik bileşke kuvvetin, yatay olanbileşkesidir. Uçak üzerindeki durgun noktaların ve havaakışı sürtünmelerinin neticesinde uçağın gidiş yönüneters yönde oluşan kuvvettir.

Şekil 3.16: Lift ve drag bileşenleri

Hücum açısı: Hücum açısı artırıldığında, havanın kanat üzerinde alacağı yol vehızı artar. Böylece kanat üstündeki havanın dinamik basıncı, kanat altındakihavanın dinamik basıncından fazla olur. Bu dinamik basınç farkı lift kuvvetiniartırırken durgun nokta alanının ve hava sürtünmesinin artması gerisürüklenmeyi artıracaktır.

Kaldırma (lift) katsayısı: Bir airfoil yapının matematiksel olarak hesaplananlift kuvveti ile rüzgâr tünelinde ölçülen lift kuvveti arasında farklılık vardır. Liftkuvvetini hesaplarken bu farklılığı göz önüne almak için hesaplamalardakaldırma kuvveti katsayısı (CL) kullanılır.

CL = Rüzgâr tünelinde ölçülen Lift / Teorik olarak hesaplanan lift,L = V2SCL / 2’dir.

Sürüklenme (drag) katsayısı: Bir airfoil yapının matematiksel olarakhesaplanan drag kuvveti ile rüzgâr tünelinde ölçülen drag kuvveti arasındafarklılık vardır. Drag kuvvetini hesaplarken bu farklılığı göz önüne almak içinhesaplamalarda sürüklenme kuvveti katsayısı (CD) kullanılır.

CD = Rüzgâr tünelinde ölçülen drag / Teorik olarak hesaplanan drag,D = V2SCD / 2’dir.

26

Şekil 3.17: Sürükleme ve kaldırma kuvveti katsayılarının hücum açısı ile değişimi

3.3.13. Kutupsal Eğim

Kutupsal eğim; kaldırma ve sürüklenme kuvvetleri katsayılarının birlikte gösterildiğipolar diyagramdır.

Şekil 3.18: CL ve CD’nin polar diyagramı

3.3.14. Stall

Hücum açısının artırılması belli bir noktadan sonra kanat üst yüzeyden geçen havaakımının türbülanslı akması ve sınır tabakasının airfoil yüzeyden ayrılması; lift kuvvetininazalmasına ve sürüklenme kuvvetinin artmasına neden olur. Bu durumun uçağın havadatutunmasına ve düzgün bir seyrine engel olacak seviyeye gelmesine “stall” denir.

27

Şekil 3.19: Stall’un oluşması

3.3.15.Profil Drag

Havanın düzgün akışına engel olacak yapısal dizayn, parasite (parazit) drag kuvvetimeydana getirebilmektedir.

Parazit drag üç farklı şekilde meydana gelebilir. Bunlar:

Şekil 3.20: Form (şekil) drag

Form (şekil) drag: Uçağın dışşeklinden kaynaklanan gerisürüklemeye “şekilsürüklemesi” adı verilir. Bu,havanın düzgün bir şekildeakmasını sağlayacak airfoilyapının olmaması sonucumeydana gelir.

Friction (sürtünme) drag:Uçağın dışında bulunan perçin,cıvata, anten, kapak, kapımandalları, birleşme aralıkları,dış yüzey seviye farklılıklarıgibi yüzey pürüzleri “sürtünmesürükleme” kuvvetine nedenolur.

Şekil 3.21: Friction drag

28

İnterference (engel) drag: Uçağın dış yüzeyinden geçen hava akımının keskinköşelerden, birbirine yakın kompenentlerin olduğu yerden ve fairing (kaporta)yüzeylerinden geçerken oluşturduğu sürüklemeye “engel sürüklemesi” denir.

Şekil 3.22: İnterference drag

3.3.16. İnduced Drag

İnduced drag (indüksiyon geri sürüklemesi); düşük kanat açıklık oranı (aspect ratio),düşük hızlarda kaldırma kuvvetini artırmak için verilen fazla hücum açısının yarattığıtürbülanslı akış ve vortisler ile kanat alt yüzeyindeki yüksek statik basınca sahip havanınkanat üst yüzeyine geçme eğiliminden kaynaklanır. Günümüzün gelişmiş uçaklarında kanatucunda oluşabilecek indüksiyon geri sürüklemesini azaltmak için “winglet” veya wing tip”olarak isimlendirilen ilave yüzeyler kanat uç kısmına yerleştirilmektedir.

Şekil 3.23: İnduced drag oluşumları

3.3.17.Wash İn ve Wash Out

Kanat hücum açısının kanat uçlarına doğru büyümesi olayına “wash in”, kanat hücumaçısının kanat uçlarına doğru küçülmesi olayına “wash out” denir. Genelde kanatlar wash outolarak tasarlanır.

Şekil 3.24: Wash out kanat yapısı

29

3.4. DÖNER KANAT AERODİNAMİĞİ

3.4.1. Terimler

Bir uçağı ileri doğru çeken kuvvet akışkan kütlesinin geriye doğru, momentumunartırılarak sevk edilmesi suretiyle elde edilir. Sözü edilen momentumun artımı genellikle;

Bir turbojet motorunda havanın önce sıkıştırılıp sonra ısıtılarakgenişletilmesiyle,

Bir pervane ile havanın geriye doğru hızlandırılmasıyla, Modern, yüksek by-pas'lı turbojet motorlarında kısmen türbinde genişlemeyle

ve kısmen de pervane ile hızlandırmak suretiyle elde edilir.

Şekil 3.25: Uçaklarda güç sistemleri

Pervane, içten yanmalı bir motorun veya türbinli bir motorun (turbo-prop) ürettiğimekanik enerjiyi, önündeki hava kitlesini uçağın hareket yönüne zıt yönde hızlandırmaksuretiyle ileri doğru bir çekme kuvvetine dönüştürür.

Pervane aslında düz veya burkulmuş bir kanat kesitidir (airfoil). Burkulmuş (twisted)olmasının ve uca doğru incelerek gitmesinin sebebi pervane boyunca düzgün dağılmış biritme gücü oluşturmaktır. Çünkü pervanenin üzerinden akan hava akımı uç kısımda en yüksekhızına ulaşır. Bu durumda sabit kesitli bir pervane yüksek devirle kullanıldığında uçkısımlarda büyük sorunlara yol açar.

Şekil 3.26: Burkulmuş ve burkulmamış pal’de kaldırma kuvvetinin karşılaştırması

30

Güç iletme şekline göre pervaneler

Çekici pervane: Uçakta thrust elde etmek için kullanılır. Bu tippervaneler motorun önündedir. Motor sayısı ve motorun uçaktakiyerleşimine göre yerleri değişir.

İtici pervane: Uçağa itme gücü aktarır. Bunlar motorun arkasındadır veuçağın arka tarafına bakar. Bu tip pervane kullanılan uçaklarda motorgövde gerisinde ya da kanat firar kenarındadır.

Hatve (pitch) özelliğine göre pervaneler

Bir pervane göbeği etrafında eşit açısal aralıklarla konumlandırılmış ve blade (pal) adıverilen kanatçıklardan meydana gelir. Pervane iki veya daha fazla pal’in bir hub’a monteedilmesinden oluşur. Hub da pal’leri motor şaftına bağlar.

Şekil 3.27: Pervane geometrisi ve kesit profili

Pervane pal’inin açıklığına dik bir düzlemle kesilmesi suretiyle elde edilen kesitprofilin veter’inin pervanenin içinde döndüğü düzlemle yaptığı açıya kesit konum açısıdenir. Herhangi bir kesitindeki konum açısı sabit olan pervaneye sabit hatveli pervane,konum açısı değişen pervaneye ise değişken hatveli pervane adı verilir.

Şekil 3.28: Geometrik ve efektif pitch

31

Geometrik pitch: Pervanenin, geri sürüklenme kuvveti dikkate alınmadığındabir tam dönüşünde alabileceği en fazla yoldur.

Efektif pitch: Pervanenin geri sürüklenme kuvveti dikkate alındığında bir dönühareketinde aldığı hakiki hatvedir.

Pervane yolu: Pervanenin hareketiyle ortaya çıkan daireye ve ileriye bükümlüolan vida adımına benzeyen yoldur.

Şekil 3.29: Pervane yolu

Blade elemanları airfoil biçimde yan yana birleşerek blade airfoilini oluşturur. Bladeaçısı blade yüzeyi ve dönüş düzlemi arasındaki açıdır. Blade açısı blade başından sonunakadar aynı değildir. Bu elemanlar farklı hücum açılarında dönüş düzlemine yerleştirilmiştir.Blade elemanları farklı açılarda yerleştirilir. Çünkü blade’ler yol aldıkça çeşitli kısımlardakihız değişiktir. Blade’in iç bölümü dışına göre daha yavaş hareket eder. Eğer bütün elemanlarbir blade boyunca aynı açısında ise bağıl rüzgâr (reletive wind) bu elemanlara aynı hücumaçısıyla çarpmayacaktır. Blade parçalarının her biri, yüksek hızda döndüğü zamanblade’lerin en iyi hücum açısında en iyi thrust yaratabilmeleri için dizayn edilir.

Şekil 3.30: Pal açısı

32

Hücum açısı (angle of attack): Kord hattıyla bağıl rüzgârın yönü arasındakiaçıdır.

Şekil 3.31: Hücum açısı (i)

Hücum açısı arttığı zaman değişme noktası T ve ayrılma noktası D hücum kenarınadoğru kayar (Şekil 3.32).

Şekil 3.32: Hücum açısındaki değişim

Belirli hücum açısından sonra kritik akış bölgesi başlar, sınır tabakası ayrılır veaerodinamik kuvvet (FR) keskin bir şekilde azalır.

Şekil 3.33: Pozitif hücum açısında aerodinamik kuvvet (FR) oluşumu

Eğer hücum açısı negatifse olay tersine döner. FR aşağı doğrudur ve kanat profili bukuvvetle aşağı doğru çeker.

33

Şekil 3.34: Negatif hücum açısında aerodinamik kuvvet (Fr) oluşumu

Hücum açısı eğer sıfır olursa, akış alt ve üst yüzeyde simetriktir (simetrik kanatprofilinde). Alt ve üst yüzeyde basınç kuvvetleri eşittir. Bu durumda aerodinamik kuvvet(FR), akıma paraleldir. Bu sürüklemedir ve kaldırma yoktur.

Şekil 3.35: Sıfır derece hücum açısında aerodinamik kuvvet (FR) oluşumu

Pervane motor şaftına bağlanır. Motor arızasında, pervane bir kavramayla motordanayrılır ve şayet kumandalar çalışıyorsa “free-wheeling” denilen pervanenin serbestdönüşüyle süzülerek uygun bir yere güvenli bir iniş yapabilir.

3.4.2. Döngüsel – Ortak - Anti Tork Kumandalarının Çalışma ve Etkisi

Tork; gerek tek motorlu pervaneli uçaklarda gerekse çok motorlu, tüm motorları vepervaneleri aynı yönde dönen uçaklarda karşılaşılan bir yan etkidir. Örneğin bir uçağınburnunda saat yönünde dönen bir pervaneye ve motora karşılık (Newton’un etki-tepkiprensibiyle) uçağın gövdesi de saat yönünde dönmek isteyecektir. Bu nedenle pervanelerisaat yönünde dönen uçaklarda sol kanadın gövdeye takılma açısı sağ kanada göre dahayüksektir. Bu da sol kanatta daha fazla taşıma kuvveti yaratarak uçağın pervane dönüşyönünün tersine anti tork kuvveti oluşturup sola doğru yatma eğilimini ortadan kaldırır.

34


Aerodinamik prensiplerine göre aşağıdaki işlem basamaklarını gerçekleştiriniz.


Uçağa etkiyen ana kuvvetleri belirleyiniz. Şekil 3.13’e bakınız. Hücum açısının artması sonucu kaldırma

ve sürüklenme kuvvetleri katsayılarınınnasıl değiştiğini inceleyiniz.

Şekil 3.17’ye bakınız.

Stall’un meydana gelme sebepleriniinceleyiniz.

Hücum açısının fazla artırılması sonucusınır tabakasının yüzeyden ayrılaraklift’in azalıp darg’ın artığını tespit ediniz.

Drag’ın meydana gelme sebepleriniinceleyiniz.

Profil ve induced drag oluşumlarınınnedenlerini tespit ediniz.

Pervaneli uçaklarda, pal’lerin dönüşyönüne doğru uçağın yatmaması için negibi önlemler alındığını inceleyiniz.

Uçağın, pal’lerin dönüş yönüne doğruyatmaması için sol ve sağ kanatlarınmontaj açılarının farklı olduğunu tespitediniz.


35

KONTROL LİSTESİ



1.Uçağa etkiyen ana kuvvetleri Şekil 3.13’te verilen bilgilerışığında belirlediniz mi?

2.Hücum açısının artması sonucu kaldırma ve sürüklenmekuvvetleri katsayılarının nasıl değiştiğini Şekil 3.17’deverilen bilgiler ışığında incelediniz mi?

3.Stall’un meydana gelme sebeplerinin hücum açısının fazlaartırılması sonucu sınır tabakasının yüzeyden ayrılarak lift’inazalıp drag’ın artması olduğunu tespit ettiniz mi?

4.Drag’ın meydana gelme sebeplerinden profil ve induced dragoluşumlarının etkilerini tespit ettiniz mi?

5.Pervaneli uçaklarda, pal’lerin dönüş yönüne doğru uçağınyatmaması için uçağın sol ve sağ kanatların montaj açılarınınfarklı olduğunu tespit ettiniz mi?

DEĞERLENDİRME


36



1. Bir airfoil yapının üzerinden geçen hava akımının yüzeye tutunmaya çalışan havaliflerine

.……………………. denir.

2. Düzensiz ve akım katmanları birbirine karışmış vaziyette bir akış varsa bu akım türüne……………………… denir.

3. Kanat açıklığının ortalama veter değerine oranına ……………………. denir.

4. Kanat veteri (chord ekseni) ile hava akış doğrultusu arasındaki açıya…………….denir.

5. Hücum açısının artırılması belli bir noktadan sonra kanat üst yüzeyden geçen havaakımının türbülanslı akması ve sınır tabakasının airfoil yüzeyden ayrılması, liftkuvvetinin azalması ve sürüklenme kuvvetinin artmasına neden olur. Bu durumunuçağın havada tutunması ve düzgün bir seyrine engel olacak seviyeye gelmesi ile…………. meydana gelir.

6. Uçağın dış şeklinden kaynaklanan geri sürüklemeye …………………………... adıverilir.

7. Düşük aspect ratio (kanat açıklık oranı), düşük hızlarda kaldırma kuvvetini artırmakiçin verilen fazla hücum açısının yarattığı türbülanslı akış ve vortisler ile kanat altyüzeyindeki yüksek statik basınca sahip havanın kanat üst yüzeyine geçmeeğiliminden kaynaklanan sürüklemeye ……………………………… denir.

8. Kanat hücum açısının kanat uçlarına doğru büyümesi olayına …………… ve kanathücum açısının kanat uçlarına doğru küçülmesi olayına …………….. denir.

DEĞERLENDİRME

Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karşılaştırınız. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevapverirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız.Cevaplarınızın tümü doğru ise “Modül Değerlendirme”ye geçiniz.


37

MODÜL DEĞERLENDİRMEAşağıdaki soruları dikkatlice okuyunuz ve doğru seçeneği işaretleyiniz.

1. Uluslararası Sivil Havacılık Teşkilatı’nın atmosfer standardına göre havanınözellikleri nelerdir?A) Sıcaklık deniz seviyesinde 15 ºC’dir.B) Basınç, deniz seviyesinde 760 mm cıva (14,7 PSI) sütunudur.C) Yoğunluk: 1.225 kg/m3 ‘tür.D) Deniz seviyesinden itibaren –56,5 ºC‘ye kadar her 1 metrede sıcaklık 0,0015 ºC

azalır.

2. 8000 m yükseklikteki sıcaklık kaç derecedir?A) -37 ºC B) -23 ºC C) 37 ºC D) 23 ºC

3. Troposfer tabakasında deniz seviyesinden yukarıya doğru çıkıldıkça sıcaklık, basınçve yoğunluk nasıl değişir?A) Sıcaklık artar.B) Yoğunluk artar.C) Basınç artar.D) Sıcaklık, basınç, ve yoğunluk azalır.

4. Havayı oluşturan maddelerin içinde oranı en fazla olan madde hangisidir?A) Oksijen B) Azot C) Hidrojen D) Kükürt

5. Hacim itibariyle cismin dış hacminin akıma maruz kaldığı durumları inceleyen kola nedenir?A) İç aerodinamikB) Geniş aerodinamikC) Dış aerodinamikD) Dar aerodinamik

6. Ses hızı seviyelerindeki akımlara verilen ad aşağıdakilerden hangisidir?A) Subsonic B) Hypersonic C) Transonic D) Supersonic


7. Belli bir hacim içinde yer alan madde miktarına …………………. denir.

8. Bir maddenin yoğunluğunun, suyun yoğunluğuna oranına …………………….. denir.

9. Akışkan tabakalarının birbiri üzerinde kaymaya karşı gösterdikleri direncin birölçüsün………………. denir.

10. Birim yüzeye etki eden kuvvet miktarına ……………… denir.

11. Bir akışkan hattında değişen kesit nedeni ile ……. basınç artıyorsa ……… basınçazalır.

MODÜL DEĞERLENDİRME

38

12. Bir airfoil yapının üzerinden geçen hava akımının yüzeye tutunmaya çalışan havaliflerine .……………………. denir.

13. Düzensiz ve akım katmanları birbirine karışmış vaziyette bir akış varsa bu akım türüne……………………… denir.

14. Kanat açıklığının ortalama veter değerine oranına ……………………. denir.

15. Kanat veteri (chord ekseni) ile hava akış doğrultusu arasındaki açıya…………….denir.

16. Hücum açısının artırılması belli bir noktadan sonra kanat üst yüzeyden geçen havaakımının türbülanslı akması ve sınır tabakasının airfoil yüzeyden ayrılması ile liftkuvvetinin azalması ve sürüklenme kuvvetinin artmasına neden olur. Bu durumun,uçağın havada tutunması ve düzgün bir seyrine engel olacak seviyeye gelmesi ile…………. meydana gelir.

17. Uçağın dış şeklinden kaynaklanan geri sürüklemeye …………………………... adıverilir.

18. Düşük aspect ratio (kanat açıklık oranı), düşük hızlarda kaldırma kuvvetini artırmakiçin verilen fazla hücum açısının yarattığı türbülanslı akış ve vortisler ile kanat altyüzeyindeki yüksek statik basınca sahip havanın kanat üst yüzeyine geçmeeğiliminden kaynaklanan sürüklemeye ……………………………… denir.

19. Kanat hücum açısının kanat uçlarına doğru büyümesi olayına …………… ve kanathücum açısının kanat uçlarına doğru küçülmesi olayına …………….. denir.

DEĞERLENDİRME

Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karşılaştırınız. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevapverirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız.Cevaplarınızın tümü doğru ise “Kontrol Listesi”ne geçiniz.

39

KONTROL LİSTESİ



1.Yükseklik değişimi sonucu havanın; sıcaklık, basınç,yoğunluk değişimlerini incelediniz mi?

2.Tablo 1.1’e göre 5000 m yükseklikteki sıcaklık ve basıncıbuldunuz mu?

3. Tablo 1.2’ye göre havayı oluşturan gazları tespit ettiniz mi?

4.Aerodinamiği, kullanılış sahalarına ve akım hızlarına göresınıflandırdınız mı?

5.Kütlesi;10 kg ve hacmi; 1 m3 olan bir cismin yoğunluğunuYoğunluk=Kütle/Hacim formülünü kullanarak hesapladınızmı?

6.Geniş kesitte akan bir sıvının basıncının (p) ve hızının (V) darkesitte nasıl değişeceğini, venturi borusunda akımprensiplerine göre tespit ettiniz mi?

7.30 cm çapındaki kesitinde akan akışkanın hızı 1m/sn. ise, 15cm çapındaki kesitinde hızını, süreklilik denkleminikullanarak hesapladınız mı?

8.Uçağa etkiyen ana kuvvetleri Şekil 3.13’te verilen bilgilerışığında belirlediniz mi?

9.Hücum açısının artması sonucu kaldırma ve sürüklenmekuvvetleri katsayılarının nasıl değiştiğini Şekil 3.17’deverilen bilgiler ışığında incelediniz mi?

10.Stall’un meydana gelme sebeplerinin; hücum açısının fazlaartırılması sonucu sınır tabakasının yüzeyden ayrılarak lift’inazalıp drag’ın artması olduğunu tespit ettiniz mi?

11.Drag’ın meydana gelme sebeplerinden profil ve induced dragoluşumlarının etkilerini tespit ettiniz mi?

12.Pervaneli uçaklarda, pal’lerin dönüş yönüne doğru uçağınyatmaması için; uçağın sol ve sağ kanatların montaj açılarınınfarklı olduğunu tespit ettiniz mi?

DEĞERLENDİRME

Değerlendirme sonunda “Hayır” şeklindeki cevaplarınızı bir daha gözden geçiriniz.Kendinizi yeterli görmüyorsanız modülü tekrar ediniz. Bütün cevaplarınız “Evet” ise diğermodüle geçmek için öğretmeninize başvurunuz.

40

CEVAP ANAHTARLARIÖĞRENME FAALİYETİ-1’İN CEVAP ANAHTARI

1. D2. A3. D4. B5. C6. C

ÖĞRENME FAALİYETİ-2’NİN CEVAP ANAHTARI

1. Yoğunluk2. Özgül ağırlık3. Viskosite4. Basınç5. Statik - dinamik

ÖĞRENME FAALİYETİ-3’ÜN CEVAP ANAHTARI

1. Sınır Tabakası2. Türbülanslı Akış3. Açıklık Oranı4. Hücum Açısı5. Stall6. Şekil Sürtünmesi7. İndüksiyon geri

sürüklemesi8. Wash in / Wash out

MODÜL DEĞERLENDİRME CEVAP ANAHTARI

1. D 11. Statik - dinamik2. A 12. Sınır Tabakası3. D 13. Türbülanslı Akış4. B 14. Açıklık Oranı5. C 15. Hücum Açısı6. C 16. Stall7. Yoğunluk 17. Şekil Sürtünmesi8. Özgül ağırlık 18. İndüksiyon geri

sürüklemesi9. Viskosite 19. Wash in / Wash out

10. Basınç

CEVAP ANAHTARLARI

41

KAYNAKÇA THY Temel Teknik Uçuş Kumandaları Kurs Kitabı www.b737.org.uk www.faa.gov www.aerospaceweb.org

KAYNAKÇA

Documents

MEGEP_AERODİNAMİK