Aeroelastik çırpınma hızına termal etkinin incelenmesi

Aeroelastisite, elastik yapıların akışkan içinde davranışını inceleyen bilim dalıdır. Bu alandaki kritik fenomenlerden biri olan çırpınma, aerodinamik kuvvetlerin yapısal titreşimlerle etkileşime girerek kontrolsüz salınımlara yol açtığı bir kararsızlık durumudur. Uçak güvenliği açısından çırpınma hızının doğru şekilde belirlenmesi büyük önem taşımaktadır, çünkü bu hızın aşılması yapısal hasara neden olabilir. Bu nedenle çırpınma hızının uçuş zarfı içerisinde yer almaması gerekmektedir. Termal etkiler çırpınma hesaplamalarında genellikle göz ardı edilmekle birlikte, yapısal özellikler üzerindeki potansiyel etkileri göz önünde bulundurulmalıdır. Bu çalışma, uçak yapılarının çırpınma karakteristiği üzerine termal yüklerin etkilerini incelemektedir. Öncelikle, değişen termal yükler altında doğal frekansların belirlenmesi amacıyla MSC Nastran yazılımı kullanılarak modal analiz gerçekleştirilmiştir. Numerik yöntem, farklı sıcaklıklarda yapılan deneysel titreşim testleriyle doğrulanmış, deneysel olarak elde edilen doğal frekanslar ile numerik sonuçlar karşılaştırılmıştır. Daha sonra, AGARD kanadı için termal harita oluşturmak amacıyla jenerik bir savaş uçağı görev profili oluşturulmuş ve STAR-CCM+ yazılımı ile termal hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) analizleri gerçekleştirilerek kanat üzerindeki sıcaklık dağılımı simüle edilmiştir. Elde edilen termal yükler, AGARD kanadına ön yük olarak uygulanmış ve MSC Nastran programında doğrulanan numerik yöntemle modal analizler gerçekleştirilmiştir. Son olarak, farklı termal yük koşulları altında çırpınma hızları ZAERO programı kullanılarak hesaplanmıştır. Karşılaştırmalar sonucunda, artan termal yüklerin hem çırpınma hızını hem de çırpınma frekansını düşürdüğü gözlemlenmiştir. Elde edilen bulgular, termal etkilerin çırpınma analizine dahil edilmesinin, uçak yapılarının aeroelastik kararlılığının daha doğru değerlendirilmesi açısından gerekli olduğunu ortaya koymaktadır.