Farklı Tip Uçakların Gövde ve Kanatları Etrafındaki Akışın Sayısal İncelenmesi

Abstract

Uçağın hava içerisindeki davranışını uçağa etkiyen dış kuvvetler belirler. Bunlar ağırlık, atalet kuvvetleri, itki kuvvetleri ve dış aerodinamik yükler olarak belirtilebilir. Yeni bir uçağın tasarımına veya mevcut bir tasarımın geliştirilmesine yönelik çalışmalar yapılırken ortaya çıkacak geometrinin aerodinamik yükleri nasıl etkilediğinin bilinmesi çok önemlidir. Tarihten günümüze kadar uçakların yakıt sarfiyatının azaltılması, manevra kabiliyetinin artırılması ve daha düşük motor gücü kullanılarak, daha yüksek verimin elde edilmesi için birçok yeni tasarım çalışması yapılmıştır. Teorik çalışmalar arasında son kırk yılda giderek gelişen Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemleri ön plana çıkmıştır. HAD yöntemleri karmaşık yapılar etrafındaki akış alanları hakkında, deneysel çalışmalara göre çok daha düşük maliyet ve iş gücü kullanılarak ön bilgi edinmek için etkin olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, Evaktor Eurostar Slw, Alpi PIONEER 300 ve CESSNA 170 tarzı ses altı uçakların gövde ve kanatları etrafındaki akış alanının incelenmesi FLUENT paket programı yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Uçakların akış alanı; 0?, 3? ve 6? hücum açıları için ayrı ayrı hesaplanıp incelenmiştir. Uçak geometrileri bir dış çizim programıyla yapılarak GAMBIT'e aktarılmış ve burada akış alanında ağ yapısı oluşturulmuştur. Çözümlemede, Spallarat-Almaras türbülans modeli kullanılmıştır. Ele alınan tüm akış durumları için aerodinamik yükler hesaplanarak literatürle karşılaştırılmıştır. Bu şekilde en uygun gövde ve kanat geometrileri belirlenmeye çalışılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre; normal uçuş veya pilotaj eğitimini yeni tamamlayanlar için uygun olan uçak modeli CESSNA 170, yüksek hız ve orta düzey pilotlar için uygun olan model Eurostar Slw ve hem yüksek hız hemde akrobatik hareketler için uygun olan uçak modelinin PIONEER Alpi 300 olduğu tespit edilmiştir.

External forces acting on the plane determines the behavior of the aircraft in the air. These forces are gravity, thrust forces, inertia forces and the external aerodynamic forces. At the designing of a new aircraft or developing an existing design of an aircraft it is so important to know how aerodynamics loads emerge these designs. Up to now there are a lot of studies about the reducing fuel consumption increase the power of engine and maneuver ability. In the theoretical studies between the last forty years, Computational Fluid Dynamics (CFD) methods came to the fore. About the flow fields around the complex structures CFD methods , according to experimental studies using a much lower cost and labor to learn effectively used as a front. In this study the Eurostar Evaktor SLW, PIONEER ALPI 300 and CESSNA 170 subsonic aircraft-styles investigation flow around the body and wings was carried out using the FLUENT software package. Flow area of aircraft; for 0, 3 and 6? angles of attack was calculated and investigated separately. Geometries of aircrafts was drawn by another drawing program and transferred to GAMBIT and meshed. In the analysis, Spallarat-Almaras turbulence model is used. For all flow situations aerodynamic loads are calculated and compared with the literature. In this way, the most appropriate body and wing geometry have been tried to determine. According to results obtained; the aircraft models can be used for these purposes, for normal flight or pilot training aircraft model is Cessna 170, for high-speed and middle level pilots the suitable model is Eurostar Slw and for high-speed and acrobatic moves or high level pilots the suitable model is Pioneer Alpi 300.