Aerodinamik Nedir?

aerodinamik nedir

Aerodinamik Nedir?

Katı cisimlerin atmosferde yer değiştirmesiyle ilgili fiziksel olayları inceleyen bilim dalıdır. Aerodinamik araştırmalarının amacı, hareketli cisimlere, havada ilerlemelerini kolaylaştıran, dolayısıyla itme gücünü azaltan biçimler vermektir. Aerodinamik, XIX. yy. sonunda Alman Otto Lilienthal ile Fransız Louis Mouillard’ın kuşların uçuşuyla ilgilenmeleriyle ve planör denemeleri yapmaya başlamalarıyla ortaya çıktı. Söz konusu çalışmalardan yararlanan Clement Ader, 1890 yılında Eole adlı aracıyla 50 metrelik ilk uçuşu gerçekleştirdi. Alman fizikçi Ludwig Prandtl’ın 1904’te sınır tabakalar üstünde yaptığı çalışmalar, aerodinamiğin gerçek atılımını yapmasını sağladı.

Profiller çevresindeki hava akışını inceleyen ilk araştırmalar, havanın sıkıştırılamayan bir akışkan sayılabileceği varsayımına dayanıyordu. İkinci Dünya savaşı sırasında bazı avcı uçaklarının dalışta 900 km/saatlik hızı aşmasıyla, sesüstü hızlar için bu varsayımı yeniden gözden geçirmek zorunluluğu ortaya çıktı. Kuramsal incelemeler karmaşık hesaplar gerektirdiğinden, çok geçmeden hava tünellerinde deneyler yapılmaya başlandı. Böylece, maketler üstünde elde edilen sonuçları, gerçek araçlara aktarma olanağı bulundu. Söz konusu aktarma işlemi mekanik benzeşme yasalarına dayanır; ama sesaltı hızlar için Reynolds sayısına, sesüstü hızlar için de Mach sayısına eşit sayılarda deney yapmak gerekir. Sesüstü hızlar için maket deneyleri, Laval boruları da denilen borularla donatılmış hava tünellerinde yapılır.

Sesaltı Hızlar

Sesaltı hızlarda (M <0,7 için), hava akış yönüne dik doğrultuda ölçülen direnç güçleri, hava hızıyla ve profil yüzeyiyle doğru orantılıdır. Bu güçler sistemi, bir R bileşkesi ve bir M momentiyle gösterilebilir. R bileşkesinin bileşenleri, R, = 0,5 c.pv’S (akış yönünde ) ve R. = 0,5 Czp V2S (akış yönüne dik) bağıntılarına eşittir. İtme merkezinde ölçülen M momentiyse, M = 0,5 CmpcV2S- formülüyle elde edilir. Bu formüllerde p havanın özgül ağırlığını, c profil uzunluğunu, cx sürtünme katsayısını, cz kaldırma katsayısını Cm de moment katsayısını gösterir. Hava tünelinde, bir profil çevresindeki hava akımı incelenirse, profilin ilk bölümünde ve “sınır tabaka” denilen belli bir kalınlık üstünde tabakalı bir akım gözlemlenir. Söz konusu akımda, hava akıntı çizgileri birbirine koşuttur. Hızlarıysa, profil başında akım hızının altına düşer. “Geçiş noktası” denilen bir noktadan başlayarak. burgaçlı bir akım rejimi ortaya çıkar ve ilerlemeye karşı koyan sürtünme güçlerinin kökenini oluşturur.

Ayrıca, profil boyunca etki yapan statik basınçlar incelenirse, profilin üst kesiminde düşük basınçla, alt kesimindeyse yüksek basınçla karşılaşılır. Söz konusu düşük basınç ile yüksek basıncın ortak etkisi kaldırma gücünün kaynağını oluşturur. Profil üstüne hava demetinin geliş açısına göre kaldırma ve sürtünme katsayılarının aldığı değerler, genellikle “kutup eğrisi” denilen eğriler üstünde gösterilir. Söz konusu eğriler üstünde, kaldırma gücünün belli bir geliş açısı ötesinde ansızın düştüğü, sürtünmeninse büyümeyi sürdürdüğü gözlenebilir.

Bu olay pilotların çok iyi bildiği hava boşluğu olayıdır. Eğrinin başlangıcından teğet geçen doğrunun eğimine “profilin inceliği” denir ve değme noktasındaki geliş açısı, en ekonomik uçuş açısını gösterir. Bu yüz-den, sesaltı uçuşlarda çok ince kanat profilleri kullanmak yararlı olur. Öte yandan, kaldırma gücü, ne kadar yüksek olursa, uçak o ölçüde düşük hızlarda uçabilir, dolayısıyla daha kısa pistlere inebilir. Sınır tabakalarının üflenmesi ya da emilmesi yoluyla sağlanan üstün tutunma düzenekleri, profil boyunca burgaçlı rejimin ortaya çıkışını geciktirir ve kaldırma/sürtünme oranının yükselmesini sağlar.

Sesötesi Hızlar

Ses hızına yaklaşıldığında, sesötesi alanına girilir. Hava akımı profil boyunca, akış hızına yeniden ulaşmak için, en kalın bölge yakınlarında kısa sürede hızını artırma eğilimi gösterir ve ses hızını aşabilir. Ses hızını aşma olayı, kritik bir mach sayısına ulaşıldığında ortaya çıkar. Böyle bir hız ardından bir şok dalgası doğar ve sıcaklıkları, basınçları, hızları farklı iki bölge oluşur. Söz konusu bölgelerde dalga sürtünmesinden kaynaklanan apansız bir sürtünme artışı ortaya çıkar.

Aşırı Sesüstü Hızlar

Aşırı ses-üstü hızlarda ( M = 5 üstünde) en önemli sorun kinetik ısınmadır. Bu hızlarda, şok dalgalar konisinin açıklığı çok küçüktür ayrıca, uçağın önünde yer alan koni yükselir. Aşırı sesüstü alanı, 80 km yükseltinin üstünde yer alır. Bu yükseltide moleküllerin ortalama serbest yolu ile sınır tabakanın kalınlığı arasındaki oranın küçüklüğü nedeniyle, hava akımı profil üstünde kayar. 120 km’den sonra, serbest molekül akımı bölgesine girilir. Bu bölge için belirlenen en iyi profil, parabol biçimindeki profildir. Havanın seyrelmesi gözönüne alındığında, söz konusu yükseltide, aerodinamik yüzeylerin uygulama açısından önemi kalmaz.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir