Helikopter pallerinin çoklu kütleli benzetim aracı ve iki boyutlu panel tabanlı akış çözücüsü ile etkileşimli analizi

2016-09-30
Döner kanat hava aracı tasarımında, rotor aerodinamik performansının, titreşim yüklerinin ve pal aeroelastik özelliklerinin hızlı ve etkili olarak hesaplanabilmesi günümüzde geniş kapsamlı döner kanat hava aracı benzetim araçları ile yapılmaktadır. Bu araçlar pal üzerindeki aerodinamik hesaplamaları pal elemanı teorisi kullanarak hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizleri ve rüzgar tüneli testleri ile daha önceden hazırlanmış iki boyutlu aerodinamik tablo verilerini ara değerleyerek yapmaktadır. Bu çalışmada aerodinamik yükler ve yük katsayıları iki boyutlu panel tabanlı aerodinamik akış çözücü ile elde edilmiştir. Çoklu kütleli kapsamlı bir benzetim aracı olan DYMORE, panel tabanlı bir aerodinamik analiz aracı olan XFOIL ile rotor benzetiminde etkileşimli çözdürülerek pal kesitlerinin kaldırma kuvveti katsayıları, sürükleme kuvveti katsayıları ve aerodinamik moment katsayıları bulunmuştur. Daha sonra bulunan bu katsayılar ile hesaplanan rotor aerodinamik yükleri tablo değerleriyle yapılan benzetimde elde edilen yükler ile karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada değişik pal profilleri için hazır aerodinamik tabloların olmadığı durumlarda aerodinamik yükleri hızlı bir şekilde hesaplayan bir aerodinamik analiz yazılımı DYMORE ile bütünleştirilmiştir. Geliştirilen bu yöntem pal profil optimizasyonu çalışmalarında kullanılabilecektir. GİRİŞ Döner kanat hava aracı yapılarında, rotor aerodinamik performans özelliklerinin, titreşim yüklerinin ve pal aeroelastik özelliklerin belirlenmesi hava aracı operasyonel benzetiminin çok disiplinli eş zamanlı çözümünü gerektirmektedir. Özellikle helikopterler için aerodinamik yüklerin ve de yapısal yüklerin doğru tahmini hava aracı tasarımını ve uçuş performansını etkilemektedir. Helikopter ana rotoru operasyonel koşullar itibariyle karmaşık bir akış içerisinde çalışmaktadır. Bu akış, temel olarak helikopter ileri uçuşu ya da yaptığı manevra kaynaklı ya da rüzgar hamlesi kaynaklı dış bölge hızı, rotor dönüşü kaynaklı iç akış hızı ve rotor açısal hızı kaynaklı çizgisel hız ile şekillenmektedir. İç akış bütün rotor diskinde zamandan bağımsız olarak sabit alınabilir. Fakat gerçekte iç akış zamanla değişkendir. Bu durumda iç akış Peters-He[Peters, 1995] sonlu durum teorisi ya da girdap kafes metodu (VLM) ile serbest girdap geometrisi (Free Wake) kullanılarak daha doğru hesaplanabilir[bliss, Quackenbush, Teske, 1987]. Bunların yanında, dinamik tutunma kaybı ve ters akış gibi zamanla değişen aerodinamik etkiler de rotor benzetimine dahil edilebilir. Aerodinamik profil üzerinde statik tutunma kaybı sonrası akış ayrımı ve sonrasında gelişen dinamik tutunma kaybı deneysel olarak formüle edilmiş Leishman-Beddoes[Leishman, 2006] ve Onera [Andre, Paillard, Hauville, 2013] teorileri ile hesaplanabilir. Bütün bu iki boyutlu teoriler ince profil teorisi tabanlıdır
Citation Formats
S. Soğancı, A. Kayran, and İ. H. Tuncer, “Helikopter pallerinin çoklu kütleli benzetim aracı ve iki boyutlu panel tabanlı akış çözücüsü ile etkileşimli analizi,” presented at the VI. Ulusal Havacılık ve Uzay Konferansı Eylül 2016, Kocaeli, Turkey, 2016, Accessed: 00, 2021. [Online]. Available: https://hdl.handle.net/11511/86803.