aerodinamik

aerodinamik1

Düşey bir yüzeyin arkasındaki şiddetli hava akımıi 1) kaldırma olmaksızın sürüklenmeye neden olur. İyi tasarlanmış bir kanat (2) hava basıncını kanat üstünde azaltarak kaldırma işlevi görür. Azalan hava sürtünmesi ve sarsıntı, sürüklenmeyi en aza indirir. Kanadın hava ile buluştuğu açı artırılırsa, kaldırma kuvveti bir noktada yoğunlaşır. Kritik bir açıdan sonra, hava akışı şiddetlenir i3) ve direnç artar; kaldırma kuvveti azalır. Uçuş sırasında f uçağa dört kuvvet etkir (4): Öne doğru itme kuvveti; karşıt yönde hava sürtünmesi; yani direnç; yukarı doğru kaldırma kuvveti; yerçekiminden kaynaklanan, uçuşun gerçekleşmesi için kaldırma kuvveti tarafından yenilmesi gereken ağırlık etkisi.Düşey bir yüzeyin arkasındaki şiddetli hava akımıi 1) kaldırma olmaksızın sürüklenmeye neden olur. İyi tasarlanmış bir kanat (2) hava basıncını kanat üstünde azaltarak kaldırma işlevi görür. Azalan hava sürtünmesi ve sarsıntı, sürüklenmeyi en aza indirir. Kanadın hava ile buluştuğu açı artırılırsa, kaldırma kuvveti bir noktada yoğunlaşır. Kritik bir açıdan sonra, hava akışı şiddetlenir i3) ve direnç artar; kaldırma kuvveti azalır. Uçuş sırasında f uçağa dört kuvvet etkir (4): Öne doğru itme kuvveti; karşıt yönde hava sürtünmesi; yani direnç; yukarı doğru kaldırma kuvveti; yerçekiminden kaynaklanan, uçuşun gerçekleşmesi için kaldırma kuvveti tarafından yenilmesi gereken ağırlık etkisi.

Düşey bir yüzeyin arkasındaki şiddetli hava akımıi 1) kaldırma olmaksızın sürüklenmeye neden olur. İyi tasarlanmış bir kanat (2) hava basıncını kanat üstünde azaltarak kaldırma işlevi görür. Azalan hava sürtünmesi ve sarsıntı, sürüklenmeyi en aza indirir. Kanadın hava ile buluştuğu açı artırılırsa, kaldırma kuvveti bir noktada yoğunlaşır. Kritik bir açıdan sonra, hava akışı şiddetlenir i3) ve direnç artar; kaldırma kuvveti azalır. Uçuş sırasında f uçağa dört kuvvet etkir (4): Öne doğru itme kuvveti; karşıt yönde hava sürtünmesi; yani direnç; yukarı doğru kaldırma kuvveti; yerçekiminden kaynaklanan, uçuşun gerçekleşmesi için kaldırma kuvveti tarafından yenilmesi gereken ağırlık etkisi.

Hava ve öbür gazların hareketi ile bunlar içinde hareket eden cisme etkiyen küvetleri inceleyen bilim dalı. Aynı ilkelerin, akışkanlar üstüne uygulandığı akışkanlar mekaniğinin bir kolu olan aerodinamik, özellikle ağır hava taşıtlarının hareketini incelediğinden, burada bu yönü ele alınacaktır. Bununla birlikte, aerodinamikten, küçük hava taşıtları gibi hafif cisimlerin ve köprü, bina, vb. yapı birimleri üstüne etkiyen kuvvetlerin belirlenmesinde de yararlanıldığını unutmamak gerekir. Hava tünelleri (Bk. HAVA TÜNELİ) aerodinamik araştırmalarının temel öğesidir. Aerodinamik de dahil bütün kuramsal mekanik dalları, XVII. yy’da İsaac Newton tarafından geliştirilen hareket yasalarına dayanırlar. Bu yasalar, hareket halindeki ya da duran bir cismi etkileyen kuvvetleri açıklar. Newton ayrıca, ağdalılık (havanın ya da herhangi bir başka akışkanın, harekete -gerek kendi hareketine, gerek içinde hareket eden bir cismin hareketine direnmesi) kavramını da geliştirmiştir.

Aynı çağda daha genç olan Daniel Bernoulli, Newton’un hareket yasalarını akışkan çalışmalarına uygulamış ve akışkanın hızının, içindeki basınçla orantılı olduğu ilkesini geliştirmiştir: Akışkan ne kadar hızlı akarsa, basınç o kadar az olur (Bk. BERNOULLİ YASASI). Bu kuramlar sonraki çalışmaların temelini oluşturmuştur.

Uçağın uçuşu. Yukarda sözü edilen kavramlar, insanoğlunun gökyüzünde uçma düşünün gerçekleştirilebilmesi için gerekliydi. Leonardo da Vinci XVI. yy’da modern helikopteri anımsatacak araçlar tasarlamış, ama uçuş sırasındaki aerodinamik kuvvetleri hesaba katmamış olduğundan, uygulamalar başarısızlıkla sonuçlanmıştı. Bir uçağa 4 ana kuvvet etki eder.;|İtme, yerçekimi, direnç kuvveti, kaldırma kuvveti. Yerçekimi ve kaldırma ile itme ve direnç kuvvetleri, birbirlerine ters yönde etki ederler. Pervane ya da jet motorları itme uyguladığından, uçak ileri hareket eder. İleri hareket, itme kuvveti havanın ağdalılığından kaynaklanan direnç kuvvetinden büyük oldukça sürer. Uçak, çeşitli bölümlerini etkileyen sürükleme (direnç) kuvvetlerini elden geldiğince azaltacak biçimde tasarlanmıştır. Yerçekimini yenmek ve gökyüzüne yükseltmek için, uçağa kaldırma kuvveti uygulanması gerekir. Bu kuvvet genellikle, uçağın kanatlarıyla sağlanır. Bir kanat |ya da hava akışı etkisiyle karşılaştığında istenen etkiyi yaratacak biçimde tasarlanmış bir yüzeyi “engel” diye adlandırılır. Bernoulli yasası, kanat gibi bir engelle harcanan kaldırma kuvveti kuramının temelini oluşturur. Bir kanadın kesiti, hava ile kanadın buluştuğu açı alçak yüzeye oranla yüksekteki yüzeyden havanın daha hızlı akmasını sağlayacak biçimde tasarlanmıştır. Dolayısıyla, kanat üstünde hava basıncı, altına oranla daha azdır; bu ilke, uçağın havalanmasını sağlar.

Modem aerodinamik tasarım. Bir uçağın aerodinamik çözümlemesi yapılırken, aracın öğelerini gözönünde bulundurmak ve her öğe için hava akışını ayrı ayrı hesaplamak gerekir. Elde edilen sonuçların toplamı, bir bütün olarak araca, uçuş sırasında etkiyen kuvvetleri verir. Bunun için kanat ve kuyruk çözümİemesi yapılıp, sonra gövdenin çevresinde hava etkisi, havanın akış dağılımına eklenir. Modern aerodinamik tasarımda bilgisayarların kullanılması, bütün kanat, gövde ve kuyruk grubu üstünde çalışma olanağını sağlamıştır. Yüksek hızlı uçak tasarımcıları, sınır tabakası gibi öbür aerodinamik kavramları da gözönünde bulundurmak

Fotoğrafta, bir uzay mekiğinin, yörüngesinde yaklaşık ses hızında temsili hareketini gösteren hava akışı canlandırılmıştır. Sarsıntı dalgaları (eğik çizgilerle gösterilmiştir) uçak gövdesindeki hava sıkışmasından ve denenen modelin kontrol yüzeylerinden kaynaklanmaktadır

Fotoğrafta, bir uzay mekiğinin, yörüngesinde yaklaşık ses hızında temsili hareketini gösteren hava akışı canlandırılmıştır. Sarsıntı dalgaları (eğik çizgilerle gösterilmiştir) uçak gövdesindeki hava sıkışmasından ve denenen modelin kontrol yüzeylerinden kaynaklanmaktadır.

zorundadırlar. Bu tabaka, hava sürtünmesi sonucu oluşacak sarsıntıların daha güçlü hissedildiği, uçağın yüzeyine en yakın olan hava tabakasıdır. Sarsıntıları önlemek için, uçaklar, gövde çevresindeki hava akışını elden geldiğince dağıtmayacak biçimde tasarlanır.

Asma köprülerin tasarımı aerodinamik gerektirir. 1940 Temmuzu'nda trafiğe açılan ve hafif rüzgârlarda bile hissedilen hareketleri sonucunda 7 Kasım 1940'ta çöken (altta) eski Tacoma Narrows (ABD) köprüsü (üstte) buna örnek gösterilebilir: Köprünün aerodinamik ilkeleri hesaba katılmadan yapılan kiriş tasarımı, jaluzilerde görüldüğü gibi bir yaylanma hareketine neden olmuştur.

Asma köprülerin tasarımı aerodinamik gerektirir. 1940 Temmuzu’nda trafiğe açılan ve hafif rüzgârlarda bile hissedilen hareketleri sonucunda 7 Kasım 1940’ta çöken (altta) eski Tacoma Narrows (ABD) köprüsü (üstte) buna örnek gösterilebilir: Köprünün aerodinamik ilkeleri hesaba katılmadan yapılan kiriş tasarımı, jaluzilerde görüldüğü gibi bir yaylanma hareketine neden olmuştur.

Sesüstü uçuş.Sözü edilen etmenler, özellikle çok yüksek hızlarda önem kazanır. Yüksek uçak hızları Mach sayısıyla tanımlanır. Bu sayı bir uçağın hızının, aynı yoğunluktaki havada sesin hızına oranıdır. İki hız birbirine eşit olduğunda Mach sayısı 1’dir. Birden .düşük Mach sayıları sesaltı, birden yüksek Mach sayıları sesüstü ve 5 Mach sayısı üstü sesötesi diye adlandırılır. Mach 1 ve ötesinde, özel aerodinamik sorunlar ortaya çıkar. Düşük hızlarda, gövde çevresinde akış halindeki hava sı- kıştırılamaz akışkan olarak kabul edilir (yani yoğunluğu değişmez). Yüksek hızlardaysa, havanın yoğunluğu belirgin biçimde yükselir; dolayısıyla basınç ve sıcaklık da artar. Bu etkenleri ortadan kaldırmak için sesüstü uçak, daha ince bir hava tabakasında hareket etmek için se- saltı uçağa oranla çok daha yüksekten uçar. Uçak ses hızına yaklaşırken, Mach sayısının 1 ‘i aştığı bölümlerde sarsıntı dalgaları oluşur. Uçağın hızı daha da artarsa bu dalgalar ses patlamasına yolaçar. Düşükten, ses hızı ötesine hız yükselişi, “sesaşırı hız değişikliği” diye adlandırılır. İkinci Dünya Savaşı’nda jet pilotları, “uçakları sesaşırı hız değişikliğine girdiklerinde ve sarsıntı dalgaları uçağı zorladığında, bunu “ses sınırını aşmak” diye adlandırmışlardır. Söz konusu sarsıntı dalgaları, kanatların bazı bölgelerinde, dalgaların dengesizliğinden kaynaklanır. Sesüstü hızlarda, sarsıntı dalgaları dengelenir ve bütün uçağın bir parçasıymış gibi davranır. Swept-back kanadı, sesaltı hızların üst sınırına yakın hızlarda uçması için yapılmış her türlü hava taşıtında, şok dalgalarının oluşmasını geciktirmek için tasarlanmış, daha yüksek, sesüstü hızlarda uçacak araçlar için geliştirilmesiyle, delta-kanadı ortaya çıkmıştır. Delta- kanadı yaklaşık 2 Mach sayısında uçan Concorde uçağında kullanılmıştır. Sesüstü hızda uçacak, yalnızca deneysel amaçlı bazı hava taşıtları da tasarlanmıştır. Sözgelimi uzay mekikleri, uçuş yörüngelerinden çıkıp atmosfer içine girdiklerinde yavaşlayarak, inişi gerçekleştirirler. Uzay mekiklerinin yapılmasından önce, uzaydan geri dönen hava taşıtları yumuşak inişe şeçirilme- y\p, basit bir balistik iniş yaparlardı (Bk. BALİSTİK). Bütün sesüstü uçuşların, hattâ sesötesi uçuşların niteleyici özelliği, şiddetli ısı üretimidir. Bu ısı, araç ile atmosfer arasındaki sürtünmeden kaynaklanır. Atmosferde hızla hareket eden cisimlerin bütün kinetik enerjileri ısıya dönüşür ve atmosfere dağılır. Dönen uzay gemilerini atmosfere giren göktaşları gibi yanmaktan kurtarmak için, ısı kalkanları geliştirilmiştir. Bu kalkanlar, büyük bir özenle denetlenir ve çok yüksek sıcaklıkta eriyen ya da yanan bazı özel maddelerle yalıtılır ve kaplanır.

Aerodinamik deneyler. Aerodinamik deneyler, aerodinamik sorunlara açıklık getirmek amacıyla, kuramsal araştırmalar eşliğinde uygulanırlar. Denemelerin büyük çoğunluğu, dünyada yaklaşık 400 tane bulunan (aşağı yukarı yarısı ABD’dedir) hava tünellerinde yapılır. Bazı hava tünelleri son derece özelleştirilmiştir ve kısa süreli ya da geniş-şok-tüplerinde olduğu gibi periyodik biçimde hava akımı oluştururlar. Hava tünelleri, Mach sayısı kapasitelerine göre sesal- tı, sesaşırı, sesüstü, ya da sesötesi diye sınıflandırılırlar. Tam boyuttaki hava aracının hava sürtünmesini yaratmak çok önemliyse de, bu işlem çoğunlukla güçtür ve pahalıya mal olur: Çok geniş bir tünel ve buna bağlı olarak büyük modeller ya da düşük hava sürtünmesi elde etmek için basınçlı tünel gerektirir. Henüz sesüstü hızda düşük hava sürtünmesi elde edilecek bir tünel yapılamamıştır. Tasarımda, hava tüneli denemeleriyle bağlantılı olarak, bilgisayarlar da kullanılmaktadır.

Cevapla

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar işaretlenmelidir *

*

bool(false)