Helikopter - bölüm 02 - Uçuş Aerodinamiği - emre akar

Helikopter Yapı ve Sistemleri

İstanbul Arel Üniversitesi – 2016

Emre Akar

İçindekiler

1. Helikoptere Giriş

2. Uçuş Aerodinamiği

3. Uçuş Kumandaları

4. Helikopter Yapısı ve Sistemleri

5. Helikopter Uçuş Manueli

6. Ağırlık ve Denge

7. Helikopterlerde Performans

8. Yer Prosedürleri ve Uçuş Öncesi Hazırlıklar

9. Basit Uçuş Manevraları

10. İleri Uçuş Manevraları

11. Acil Durumlar ve Tehlikeler

12. Helikopter Göstergeleri

13. Gece Operasyonları

14. Havacılıkta Efektif Karar Verme

Emre Akar, İstanbul Arel Üniversitesi - 2016 2

02 - Uçuş Aerodinamiği

• Bu bölümde helikopterlerin uçuş dinamikleriyle alakalı temel bilgilerden ve tanımlardanbahsedilecektir.

İçindekiler SayfasıBölüm BaşıEmre Akar, İstanbul Arel Üniversitesi - 2016 3


• Weight

• Lift

• Drag

• Thrust



• Lift

1. Hava akışı hızı

2. Havanın youğunluğu

3. Toplam airfoil yüzey

4. Airfoil yapıların hücum açısı



• Bernoulli Prensibi (Akışkanlar mekaniğinde Basınç-Hız İlişkisi)



• Venturi Borusu



• Venturi Borusu



• Newton’un Hareket Kanunları

1. Bir cisim üzerine dengelenmemiş bir dış kuvvet etkimedikçe, cisim hareket durumunu (durağanlık veya sabit hızlı hareket) korur.

2. F = m a Bir cisim üzerindeki net kuvvet, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir.

3. Her etkiye karşılık eşit ve zıt bir tepki vardır.



• Weight

1. Helikopterin ağırlığı

2. Yolcular

3. Yakıt

4. Diğer ekipmanlar



• Bank Angle (yatış açısı)



• Thrust

• İleri-geri sağa sola doğru olabilir.

• Bileşke Lift kuvvetinin hangi yönde olduğuna göre değişecektir



• Thrust

• İleri-geri sağa sola doğru olabilir.

• Bileşke Lift kuvvetinin hangi yönde olduğuna göre değişecektir



• Drag

1. Profile Drag

2. Induced Drag

3. Parasite Drag

4. Total Drag

Drag her zaman bağıl rüzgar yönündedir.



• Profile Drag



• Induced (uyarılmış ) Drag



• Induced (uyarılmış ) Drag

İçindekiler SayfasıBölüm Başı

• https://www.youtube.com/watch?v=rxO5DdkJhcc


https://www.youtube.com/watch?v=rxO5DdkJhcc


• Parasite Drag

Taşıma kuvveti olmayan tüm bileşenlerin helikopterin hızı neticesinde oluşturduğu dragkuvveti.



Drag Kuvveterinin Hıza Göre Değişimi

Ve Total Drag



• Airfoil Yapı



• Airfoil Tipleri

Simetrik:

Daha çok hafif helikopterlerde kullanılır

Asimetrik:

1. Sıfır hücum açısında da lift

2. Daha iyi lift-to-drag oranı

3. Daha iyi stall karakteristiği

4. (dezavantaj) basınç merkezinin chord hattında %20’ye varan yer değiştirmesi (airfoil yapıda istenmeyen ekstra tork)



• Burkulmuş Blade Tasarımı



• Rotor Sisteminde Hava Akışı

1. Relative Wind (bağıl rüzgar)

2. Rotational Relative Wind(Dönme etkisindeki bağıl rüzgar)

3. Resultant Relative Wind(bileşke bağıl rüzgar)








Rotational Relative Wind (dönme etkisindeki bağıl rüzgar)





2. Rotational Relative Wind(Dönme etkisindeki bağıl rüzgar)

3. Resultant Relative Wind(bileşke bağıl rüzgar)



• Induced Flow (Downwash)

Blade’lerin dönme hareketi sonucu havanın aşağı yönlü akışı.

0 derece pitch açısında herhangi bir akış görülmez. Pitch açısı arttıkça hava yukarıdan aşağıya doğru bir akış gösterecektir.

IGE (in ground effect)

OGE (out of ground effect)



• Rotor Blade Açıları

Angle of Incidence (açı oranı)

Chord boyu ile Rotor Hubarasındaki açı (bladelerin konikliği)

Angle of Attack (Hücum açısı)

Chord hattı ile bileşke bağıl rüzgar arasındaki açı




IGE


OGE



• Induced Flow (Downwash)

IGE (in ground effect)

Helikopter yere yakınken, yere çarpan havanın youğunluğu ekstra bir taşıma kuvveti oluşturur. Helikopter, yere yakın konumda hover’da ilen daha az güçle havada kalabilir

OGE (out of ground effect)

Groung Resonance? (Video)



• Powered Flight

Helikopterin motor gücüyle istenilen önde hareket ettirilmesi

• Hovering Flight (aşklıda kalma)

Helikoptere eden 4 kuvvetin dengelenmesi ve hareketsiz havada asılı kalma durumu. Aerodinamik olarak hassas bir kumanda durumudur.

(Newton’un Hareket Kanunu 3)



• Translating Tendency (çevirme eğilimi) / Drift



• Pendular Action (Sarkaç Hareketi)



• Coning (Konileme)



• Coriolis Effect (AçısalMomentum Etkisi)

Coriolis kuvveti, dönen bir platformun merkezinden karşı tarafına yürümeye çalışan biri tarafından anlaşılabilir. Yürümek istediği tarafa doğru dik açıyla itildiğini görür. Benzer şekilde, dönen yer kürenin yüzeyi üzerinde hareket eden hava, kuzey yarım kürede hareket yönünün sağına, güney yarım kürede soluna saptırır. Bu saptırma gücüne corioliskuvveti denir.



Gyroscopic Precession (JiroskopikDevinim)





Vertical Flight (Dikey Uçuş)



Forward Flight (İleri Uçuş)

Airflow in Forward Flight

Rüzgarsız bir havada hava akış hızı helikopterin ileri uçuş hızına eşit


Uçuş Aerodinamiği





Advancing Blade (İleri hareket)

A noktasında hızlanan blademaksimum flaplamayı yapar

Retreating Blade (Geri hareket)

C noktasında yavaşlayan blade geri kalma eğilimi gösterir. Flaplamaaçısı azalır

Blade Lead / Lag



Advancing Blade (İleri hareket)

A noktasında hızlanan blademaksimum flaplamayı yapar

Retreating Blade (Geri hareket)

C noktasında yavaşlayan blade geri kalma eğilimi gösterir. Flaplamaaçısı azalır

Blade Lead / Lag



Dissymmetry of Lift

Helikopterin ileri uçuşunda yüksek hızlara çıkamamasının en önemli nedenidir.



Transational Lift (Ötelenmiş Taşıma Kuvveti)

Taşıma kuvvetinin simetrik olmamasının etkilerini azaltmak için pitch açılarını cyclic olarak değiştirme



İçindekiler SayfasıBölüm Başı

Transational Lift



Effective Transational Lift (ETL)

16-24 knot arası ileri uçuşta helikopter ETL ile uçuşa geçer.

Bu noktada hava akışı daha yatay bir hal alır ve drag azalır.





Transational Thrust (Ötelenmiş Thrust)

İleri uçuşta kuyruk rotoru çok daha verimli bir anti-tork kuvveti oluşturabilir. Bu da kumandayı kolaylaştırır.

Hoverda ise yer etkisinden dolayı kuyruk rotorunun kontrolü daha problemlidir.

Induced Flow (Uyarılmış Akış)

Transverse Flow (Enine Akış)





Sideward Flight (Yana Uçuş)



Rearward Flight (Geriye Uçuş)



Turning Flight (Dönüş)



Autorotation (Otorotasyon)



Autorotation



Autorotation (forward flight)



Bölüm Sonu…


Faydalı Linkler

• Compare Helicopters

http://helicopters.axlegeeks.com/

• Helicopter Size Compare

http://www.aircraftcompare.com/category/helicopters/4

• Helicopter Size Comparasion

http://www.aviastar.org/scale/

• Airbus Helicopters

http://www.airbushelicopters.com/website/en/ref/home.html

• FAA Helicopter Flying Handbook

https://www.faa.gov/regulations_policies/handbooks_manuals/aviation/helicopter_flying_handbook/

• Youtube: helicopter (7.630.000 sonuç)

https://www.youtube.com/results?search_query=helicopter


http://helicopters.axlegeeks.com/

http://www.aircraftcompare.com/category/helicopters/4

http://www.aviastar.org/scale/

http://www.airbushelicopters.com/website/en/ref/home.html

https://www.faa.gov/regulations_policies/handbooks_manuals/aviation/helicopter_flying_handbook/

https://www.youtube.com/results?search_query=helicopter

Engineering

Helikopter - bölüm 02 - Uçuş Aerodinamiği - emre akar