Helikopter ana rotor uç geometrisinin aeroakustik açıdan optimizasyonu ve rotor hareketlerinin aeroakustik etkilerinin incelenmesi

Abstract

Helikopter hem mekanik hem de aerodinamik açıdan karmaşık bir uçan makinedir. İtki/taşıma üretiminin dönel doğası, helikopterleri daha yüksek güç ihtiyacıyla birlikte çok titreşimli ve gürültülü hale getirir. Bir helikopter tasarlanırken genel maliyetin yanı sıra güç talebi, titreşim ve gürültünün de en aza indirilmesi gerekir. Dolayısıyla bu dört parametre, helikopter tasarımının en temel Araştırma ve Geliştirme etkenleri olarak değerlendirilebilir. Helikopterlerin yük ve yolcu taşımacılığında sivil amaçlı kullanımı, gelişen sosyal ve ticari ihtiyaçlar çerçevesinde özellikle büyüyen metropol şehirlerde hızlı bir artış göstermiş, buna bağlı olarak çevre için önemsenebilir bir gürültü kaynağı olmaya başlamıştır. Helikopterlerin şehir kullanımındaki artışı , yönetmeliklerde tanımlanan kabul edilebilir gürültü seviyelerini sağlamasını gerektirmektedir . Ayrıca helikopterler, hareket kabiliyetleri dolayısı ile nokta hedefler için kritik öneme sahip olduklarından, askeri amaçlı kullanım için de vazgeçilmezdir. Askeri amaçlı kullanımda, gerek intikal gerek boşaltmada helikopterin genel gürültü seviyesinin gizlilik unsuru için bozucu bir etkiye sahip olduğu da temel bir gerçektir. Bu iki durumdan hareket ile helikopterin asıl gürültü kaynaklarından biri olan ana rotorun, gerek askı durumunda gerekse ileri uçuşta rotor uç geometrisinin gürültüye katkısının incelenmesi ve düşük gürültü yaratacak geometrinin tahmini, gürültü kirliliğini azaltma anlamında büyük önem taşımaktadır. Bu gerçeklik, ABD ve Avrupa Devletlerini yeni gürültü yönetmelikleri oluşturmaya, DNW (Alman Nederland Rüzgar Tüneli) ve Onera (Fransa) gibi Deneysel Araştırma Kurumlarına yeni araştırma projeleri için yatırımlar yapmaya teşvik etmiştir. Rotor tarafından üretilen gürültünün kaynakları; kalınlık gürültüsü, yükleme gürültüsü, yüksek hızda atım gürültüsü, kanat-girdap etkileşimi gürültüsü, geniş bant gürültüsü olmak üzere çeşitlilik arz eder. Bu sebeple helikopter tasarım çalışmalarında, rotor araç akış alanının ve buna bağlı gürültünün doğru sayısal analizi hala çok zorlu bir iştir. Aeroakustik tahminler, deneysel ölçümlerle eşleşen kabul edilebilir gürültü rakamlarına ulaşmak için on milyonlarca veya daha fazla sayıda akışkan ağ örgüsü ve yüksek kapasiteli bilgisayar altyapısı gerektirir ki bu durum tasarım çalışmalarının süresini uzatmakta ve sonuca ulaşmayı zorlaştırmaktadır. Yapılan bu çalışmalara ait detaylar 1.2. Literatür Araştırması bölümünde ayrıntılı olarak ele alınmıştır. Tez kapsamında, bir helikopterin ana rotor uç geometrisinin rotor kaynaklı gürültüye etkisinin incelenmesi ve rotor ucu şeklinin en az gürültüyü yaratacak biçimde optimize edilmesi ve rotor hareketlerinin yaratılan gürültüye etkisini tahmin etmek üzere matematik model ve sayısal çözümün oluşturulması hedeflenmiştir.