Uçaklarda Buzlanma Problemi ve Önemi

Olumsuz hava şartlarının hava araçları üzerindeki etkisi uçuşun başladığı ilk zamandan itibaren incelenen bir konudur. Hava araçlarındaki buzlanma olayı birkaç dalda incelenebilir. Bunlar, piston motorlu hava araçlarında karbüratör buzlanması, yer operasyonları boyunca hava aracı yüzeyi üzerinde buzlanma ve uçuş sırasında taşıma sağlayan veya sağlamayan yüzeyler üzerindeki buz birikmesi olarak sınıflandırılabilir. 

Yerdeki bir uçak kanadında buzlanma [2]

Uçuş sırasında buzlanma hava aracı donma sıcaklığından daha düşük sıcaklıklardaki nem yüklü bulutlara girmesiyle oluşur. Aşırı soğumuş durumdaki (supercooled state) bulutlarda, sıvı su damlacıkları buluta giren hava aracına çarpar ve bu çarpmanın etkisiyle aşırı soğuk olan su damlacıkları hızlıca donar veya ortam sıcaklığına bağlı olarak sıvı su ve buz karışımı olur. Bu söylediğimiz nedenden dolayı hava aracının uçuş yaptığı yöndeki herhangi bir yüzeyinde buzlanma görülebilir.

Uçus esnasında uçak kanadında buzlanma [3]

Mach Konisi (Mach Cone)

Bir nesne havada bir yönde harekete başladığında önündeki havayı iterek bir basınç dalgası oluşturur. Bu basınç dalgaları da ses hızıyla hareket ederler. Eğer nesne ses hızından düşük hızda hareket ediyorsa, nesnenin yaydığı basınç dalgaları her yerde hissedilir. Fakat nesne ses hızından daha hızlı hareket ediyorsa bu sefer hareket yönünün ilerisinde basınç dalgaları hissedilmez ve nesneden geriye doğru bir konik şekilde basınç dalgaları hissedilir. Bu basınç dalgalarına Mach Konisi adı verilmektedir.

0.7 Mach sayısında hareket eden bir nesne

1 Mach'da hareket eden nesne

Panel Yöntemleri

Aerodinamikte lineer olmayan Navier-Stokes diferansiyel denklemleriyle yönetilen bir cisim etrafında veya üzerindeki akış ile ilgileniriz. Bu denklemleri çözmek için birçok sayısal yöntem bulunmakta. Bunlardan bazıları, sonlu farklar, sonlu elemanlar, sonlu hacimler yöntemidir. Navier-Stokes denklemlerinde viskozitenin ve sıkıştırılabilirlik etkisini hesaba katmadığımızda panel yöntemleri uygulanabilir hale gelir.

Panel yöntemleri ilk geliştirildiği 1960'lardan bu yana oldukça popüler bir yöntemdir. Onu bu kadar popüler yapan nedenler;

• basit fiziksel model oluşturabilme
• basit programlama gereksinimi
• bilgisayarlarla nisbeten hızlı ve kolay çözüm 

sayılabilir.

Örneğin, sonlu farklar yönteminde bilinmeyen sayısı $N^3$ mertebesindeyken panel yöntemlerinde $N^2$ mertebesindedir.

Potansiyel akış (Potential Flow)

Akışkanlar dinamiğinde potansiyel akış, hız alanının skaler bir fonksiyonun gradyanı ile tarif edilmesidir. Bu modelde akış viskoz olmayan (inviscid) ve irrotasyonel (irrotational, türkçesi çevrimsiz, girdapsız, dönmesiz olabilir) kabul edilir. Sıkıştırılabilir veya sıkıştırılamaz akışın her ikisinde de potansiyel teori kullanılabilir. Sıkıştırılamaz akışta akış denklemi Laplace denklemine dönüşür. Sıkıştırılabilir akışta ise bir dönüşüm yardımıyla yine Laplace denklemine dönüşüm yapılabilir.

NACA 0012 kanat profili için $11^o$ hücum açısında potansiyel akım çizgileri. Kaynak:wikipedia

Latex Editörü

Güzel bir Latex Editörü: Texnic Center

Bunun için önce Miktex'i yükleyin, ardından Texnic Center'ı yükleyin.