Kanat profili ve kanat burulma açısının adjoint tabanlı aerodinamik tasarım optimizasyonu

Bu çalışmada, hava aracı için iki boyutlu kanat profili ve üç boyutlu kanat geometrisi için SU2 açık kaynak kodlu HAD çözücüsü ile elde edilen taşıma kuvveti, sürükleme kuvveti, yunuslama momenti katsayısı ve kalınlık oranı değerlerinden yola çıkılarak, aerodinamik tasarım optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon çalışmasının gerçekleştirilmesinde SU2 programı ve Scipy kütüphanesi bir arada kullanılmıştır. SU2 programı ile hesaplanan aerodinamik katsayılar, gradyanlar ve değerler, Scipy kütüphanesinde bulunan ardışık ikinci derece en küçük karesel programlama metodunun girdisidir. Amaç fonksiyonu ve kısıt fonksiyonları için gradyan değerleri, SU2 programının kendi içinde bulunan adjoint çözücü ile hesaplanmıştır. İki boyutlu kanat profilinin tanımlanması için Hick-Henne tümsek fonksiyonları kullanılmışken, üç boyutlu kanat geometrisinin tanımlanması için serbest şekil deformasyonu kutusu kullanılmıştır. Temel eğitim uçağının manevra ve yüksek hız uçuş koşulları için yapılacak HAD analizi koşulları, bu sınıftaki uçakların uçuş kılavuzlarındaki bilgiler doğrultusunda örnek değerler alınarak belirlenmiştir. İki boyutlu çalışmada manevra ve yüksek hız koşulları için, belirtilen hızlarda ve manevrayı sağlayan hücum açılarında sürükleme kuvvetinin en düşük değere ulaştırılması amaç fonksiyonu iken bu koşullardaki taşıma katsayısının sabit kalması eşitlik kısıt fonksiyonu olarak tanımlanmıştır. Eşitsizlik kısıt fonksiyonu olarak yunuslama momenti katsayısı ve kanat profili kalınlık oranı kullanılarak eniyileme gerçekleştirilmiştir. Temel eğitim uçağı için gerçekleştirilen üç boyutlu eniyileme çalışmasında ise kanat genişliği boyunca kanat profilinin burulma açısı değiştirilerek kanat geometrisinin taşıma katsayısı / sürükleme katsayısı oranının maksimum değere ulaştırılması amaçlanmıştır. Ayrıca, Onera M6 kanadının transonik akış bölgesinde sabit taşıma katsayısında sürükleme katsayısını minimum değere ulaştırma amacıyla burulma açısı optimizasyonu da gerçekleştirilmiştir.