Üç boyutlu cisimlerin aerodinamik karakteristiklerinin deneysel olarak incelenmesi

Abstract

Bir uçak veya roket dizayncısı için kullanılan yapının verimliliğini, kullanım amacına göre artırmak büyük önem taşımaktadır. Amaca ulaşmak için bir takım deneylerin yapılması, akımın fiziksel yapısının gerçekte nasıl olabileceği düşünülerek modeller üzerinde iyileştirmenin yapılması gereklidir. Bu çalışmada eksenel simetrik yapıya sahip olmayan bir bomba adaptörü (Temel model) ile bu adaptör geometrisine yeni yapıların eklenmesi ile oluşan çeşitli modeller kullanılmıştır. Aerodinamik yükler mekanik bir balans ile tespit edilmiş ayrıca referans olarak seçilen eksenel simetrik bir model ile temel model üzerinde gaz yağı-kömür tozu metodu ile akım görünürlüğü deneyleri yapılmıştır. Deneyler -24?a?18 hücum açılarında sıkışamaz haldeki Voo = 28.5 m/ s uniform hava hızında incelenmiştir. Tüm deneyler 110 X 80cm2 kesitli deney odasına sahip İ.T.Ü. Gümüşsüyü ses altı rüzgar tünelinde yapılmıştır. Bu çalışmaların sonucunda temel model üzerine eklenen bomba ve atıcıların eksenel kuvveti arttırıp normal kuvveti a < 0 hücum açılarında azalttığı a > 0 hücum açılarında arttırdığı sonucuna varılmıştır. Geometriye eklenen kuyrukların aerodinamik yükler ve moment üzerinde iyileştirici etkiler yaptığı gözlenmiştir. Akım görünürlüğü deneylerinin sonucunda basınç farkına maruz kalan bölgeler sap tanmış, bu bölgelerde basınç, tespiti için basınç ölçümlerine uygun modellerin dizaynı yapılmıştır. Fakat modellerin yapımında olanaksızlıklar nedeniyle sorunlar çıkmış basınç ölçümü deneyleri yapılamamıştır.

Today's rapidly developing technology and defence industry require both computational and experimental studies on the aerodynamics of com bat aircrafts. Special attention is paid to the military stores such as bombs, launchers and adaptors which are installed on combat aircraft wings. The principal aim of these studies is to increase the perfornfance of these bodies. The fluid flows on these bodies are always three dimensional and because of this, the research studies are difficult to conduct. In particular,externa!ly carried stores may make a large contribution to the total drag of a fully loaded combat aircraft. This is important in the design of such aircraft not only because of the installed drags but also because of uncertainties in their prediction. The military stores also generate interfering pressure fields that often cause three dimensional boundary layer separation and increase the total drag. It is clear that the aircraft or missile Jdesigner must recognise the existence of three dimensional boundary layers on a given configuration and be aware of the components that promote diverse kinds of three dimensional separations. To prevent the negative effects on the aerodynamic performance, the drag force should be reduced. The aerodynamic theories, to analyse three dimensional turbulent boundary layeT on an arbitrary three dimensional body are not sufficient, as a result, the experiments are needed. There are various VI ÖZET ÜÇ BOYUTLU CİSİMLERİN AERODİNAMİK KARAKTERİSTİKLERİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ Bir uçak veya roket dizayncısı için kullanılan yapının verimliliğini, kullanım amacına göre artırmak büyük önem taşımaktadır. Amaca ulaşmak için bir takım deneylerin yapılması, akımın fiziksel yapısının gerçekte nasıl olabileceği düşünülerek modeller üzerinde iyileştirmenin yapılması gereklidir. Bu çalışmada eksenel simetrik yapıya sahip olmayan bir bomba adaptörü (Temel model) ile bu adaptör geometrisine yeni yapıların eklenmesi ile oluşan çeşitli modeller kullanılmıştır. Aerodinamik yükler mekanik bir balans ile tespit edilmiş ayrıca referans olarak seçilen eksenel simetrik bir model ile temel model üzerinde gaz yağı-kömür tozu metodu ile akım görünürlüğü deneyleri yapılmıştır. Deneyler -24?a?18 hücum açılarında sıkışamaz haldeki Voo = 28.5 m/ s uniform hava hızında incelenmiştir. Tüm deneyler 110 X 80cm2 kesitli deney odasına sahip İ.T.Ü. Gümüşsüyü ses altı rüzgar tünelinde yapılmıştır. Bu çalışmaların sonucunda temel model üzerine eklenen bomba ve atıcıların eksenel kuvveti arttırıp normal kuvveti a < 0 hücum açılarında azalttığı a > 0 hücum açılarında arttırdığı sonucuna varılmıştır. Geometriye eklenen kuyrukların aerodinamik yükler ve moment üzerinde iyileştirici etkiler yaptığı gözlenmiştir. Akım görünürlüğü deneylerinin sonucunda basınç farkına maruz kalan bölgeler sap tanmış, bu bölgelerde basınç, tespiti için basınç ölçümlerine uygun modellerin dizaynı yapılmıştır. Fakat modellerin yapımında olanaksızlıklar nedeniyle sorunlar çıkmış basınç ölçümü deneyleri yapılamamıştır. SUMMARY EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF AERODYNAMIC CHARACTERISTICS OF 3-D BODIES Today's rapidly developing technology and defence industry require both computational and experimental studies on the aerodynamics of com bat aircrafts. Special attention is paid to the military stores such as bombs, launchers and adaptors which are installed on combat aircraft wings. The principal aim of these studies is to increase the perfornfance of these bodies. The fluid flows on these bodies are always three dimensional and because of this, the research studies are difficult to conduct. In particular,externa!ly carried stores may make a large contribution to the total drag of a fully loaded combat aircraft. This is important in the design of such aircraft not only because of the installed drags but also because of uncertainties in their prediction. The military stores also generate interfering pressure fields that often cause three dimensional boundary layer separation and increase the total drag. It is clear that the aircraft or missile Jdesigner must recognise the existence of three dimensional boundary layers on a given configuration and be aware of the components that promote diverse kinds of three dimensional separations. To prevent the negative effects on the aerodynamic performance, the drag force should be reduced. The aerodynamic theories, to analyse three dimensional turbulent boundary layeT on an arbitrary three dimensional body are not sufficient, as a result, the experiments are needed. There are various VI ÖZET ÜÇ BOYUTLU CİSİMLERİN AERODİNAMİK KARAKTERİSTİKLERİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ Bir uçak veya roket dizayncısı için kullanılan yapının verimliliğini, kullanım amacına göre artırmak büyük önem taşımaktadır. Amaca ulaşmak için bir takım deneylerin yapılması, akımın fiziksel yapısının gerçekte nasıl olabileceği düşünülerek modeller üzerinde iyileştirmenin yapılması gereklidir. Bu çalışmada eksenel simetrik yapıya sahip olmayan bir bomba adaptörü (Temel model) ile bu adaptör geometrisine yeni yapıların eklenmesi ile oluşan çeşitli modeller kullanılmıştır. Aerodinamik yükler mekanik bir balans ile tespit edilmiş ayrıca referans olarak seçilen eksenel simetrik bir model ile temel model üzerinde gaz yağı-kömür tozu metodu ile akım görünürlüğü deneyleri yapılmıştır. Deneyler -24?a?18 hücum açılarında sıkışamaz haldeki Voo = 28.5 m/ s uniform hava hızında incelenmiştir. Tüm deneyler 110 X 80cm2 kesitli deney odasına sahip İ.T.Ü. Gümüşsüyü ses altı rüzgar tünelinde yapılmıştır. Bu çalışmaların sonucunda temel model üzerine eklenen bomba ve atıcıların eksenel kuvveti arttırıp normal kuvveti a < 0 hücum açılarında azalttığı a > 0 hücum açılarında arttırdığı sonucuna varılmıştır. Geometriye eklenen kuyrukların aerodinamik yükler ve moment üzerinde iyileştirici etkiler yaptığı gözlenmiştir. Akım görünürlüğü deneylerinin sonucunda basınç farkına maruz kalan bölgeler sap tanmış, bu bölgelerde basınç, tespiti için basınç ölçümlerine uygun modellerin dizaynı yapılmıştır. Fakat modellerin yapımında olanaksızlıklar nedeniyle sorunlar çıkmış basınç ölçümü deneyleri yapılamamıştır. SUMMARY EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF AERODYNAMIC CHARACTERISTICS OF 3-D BODIES Today's rapidly developing technology and defence industry require both computational and experimental studies on the aerodynamics of com bat aircrafts. Special attention is paid to the military stores such as bombs, launchers and adaptors which are installed on combat aircraft wings. The principal aim of these studies is to increase the perfornfance of these bodies. The fluid flows on these bodies are always three dimensional and because of this, the research studies are difficult to conduct. In particular,externa!ly carried stores may make a large contribution to the total drag of a fully loaded combat aircraft. This is important in the design of such aircraft not only because of the installed drags but also because of uncertainties in their prediction. The military stores also generate interfering pressure fields that often cause three dimensional boundary layer separation and increase the total drag. It is clear that the aircraft or missile Jdesigner must recognise the existence of three dimensional boundary layers on a given configuration and be aware of the components that promote diverse kinds of three dimensional separations. To prevent the negative effects on the aerodynamic performance, the drag force should be reduced. The aerodynamic theories, to analyse three dimensional turbulent boundary layeT on an arbitrary three dimensional body are not sufficient, as a result, the experiments are needed.